專題 日本可再生能源的潛力和未來
利用微生物能源的水田發電
“收穫”身邊的能源(2)
[2012.11.30] 其它語言:ENGLISH | 日本語 | 简体字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL | العربية | Русский |

收集沉睡在自然界中的能源與釋放到環境中的能源並利用它們發電(環境發電)。如今,在生產日本人主食大米的水田也開始了這種實踐。

水稻與微生物發電

東京藥科大學渡邊一哉教授等人所在的研究小組正在進行一項研究,他們嘗試在水田中利用土壤中存在的大量微生物進行發電。水稻通過光合作用產生有機物,其中一部分從根部排放到土壤中。有機物豐富的水田土壤中,存在大量的以這些有機物為生的微生物,其中一些微生物在分解有機物時會向外釋放電子。利用這些微生物釋放的電子進行發電,便是水田發電的原理。

實驗時在水田的土壤中設置負電極,在水中設置正電極後,微生物釋放的電子就會集中到負極,形成電流。每平方公尺水田能夠獲得數十毫瓦(mW)的電力。雖然是極微量的電力,但可以用它轉動鐘錶,點亮LED電燈。“種稻活動會影響發電量。”渡邊教授介紹道。據說在白天以及日照充足的夏季,天氣持續晴好時,水稻的光合作用活躍,發電量會增加。

千葉縣野田市市民農園的水田中正在展開實驗。9月收割水稻。發電沒有影響大米的收穫量

渡邊教授等人針對發電能力較高的微生物,正在嘗試利用它們開發製造燃料電池。普通燃料電池是通過氫氧元素反應產生電能的發電系統,而渡邊教授等人則試圖獲得賦予了有機物的微生物所產生的電能。實際上如果在實驗室繁殖微生物作為燃料電池使用,就必須有人一直給微生物提供有機物。“於是我們想到把水田當作一個電池。”渡邊教授這樣說。在水田里水稻光合作用產生有機物,並且微生物之間也在進行物質與電子的互換,可以說這是充分利用水田中生物共生共存的關係來發電。雖然目前技術尚未到達實用階段,但是渡邊教授等人希望繼續開發新的技術以提高發電效率並探索新的發電微生物。

能源減半也能幸福地生活

用於廢水處理的微生物燃料電池實驗裝置

此外,渡邊教授還期待在污水處理中充分利用微生物燃料電池。如果使用污水中含有的有機物發電,那麼就既除去了有機物淨化了污水,同時還能發電,優點很多。

東京藥科大學的渡邊一哉教授。“今後的社會,有效利用生物系統將十分重要。”

迄今人們一直從地下挖掘石油等資源用作能源,而今後則必須使用在自然界中循環的資源。為此,需要開發技術,從自然中收集能源資源,並反覆再生循環。“雖說是使用自然能源,但人們不需要去過儉樸的生活。如果節約能源技術得到發展,那麼只要有迄今一半的能源,也能過上幸福的生活。那樣一來我們就可以生活在一個不依賴石油等地下資源的社會了。”(渡邊教授)。

採訪、撰文:佐藤成美

  • [2012.11.30]
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