专题 日本可再生能源的潜力和未来
利用微生物能源的水田发电
“收获”身边的能源(2)
[2012.11.30] 其它語言 : ENGLISH | 日本語 | 繁體字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL | العربية | Русский |

收集沉睡在自然界中的能源与释放到环境中的能源并利用它们发电(环境发电)。如今,在生产日本人主食大米的水田也开始了这种实践。

水稻与微生物发电

东京药科大学渡边一哉教授等人所在的研究小组正在进行一项研究,他们尝试在水田中利用土壤中存在的大量微生物进行发电。水稻通过光合作用产生有机物,其中一部分从根部排放到土壤中。有机物丰富的水田土壤中,存在大量的以这些有机物为生的微生物,其中一些微生物在分解有机物时会向外释放电子。利用这些微生物释放的电子进行发电,便是水田发电的原理。

实验时在水田的土壤中设置负电极,在水中设置正电极后,微生物释放的电子就会集中到负极,形成电流。每平方米水田能够获得数十毫瓦(mW)的电力。虽然是极微量的电力,但可以用它转动钟表,点亮LED电灯。“种稻活动会影响发电量。”渡边教授介绍道。据说在白天以及日照充足的夏季,天气持续晴好时,水稻的光合作用活跃,发电量会增加。

千叶县野田市市民农园的水田中正在展开实验。9月收割水稻。发电没有影响大米的收获量

渡边教授等人针对发电能力较高的微生物,正在尝试利用它们开发制造燃料电池。普通燃料电池是通过氢氧元素反应产生电能的发电系统,而渡边教授等人则试图获得赋予了有机物的微生物所产生的电能。实际上如果在实验室繁殖微生物作为燃料电池使用,就必须有人一直给微生物提供有机物。“于是我们想到把水田当作一个电池。”渡边教授这样说。在水田里水稻光合作用产生有机物,并且微生物之间也在进行物质与电子的互换,可以说这是充分利用水田中生物共生共存的关系来发电。虽然目前技术尚未到达实用阶段,但是渡边教授等人希望继续开发新的技术以提高发电效率并探索新的发电微生物。

能源减半也能幸福地生活

用于废水处理的微生物燃料电池实验装置

此外,渡边教授还期待在污水处理中充分利用微生物燃料电池。如果使用污水中含有的有机物发电,那么就既除去了有机物净化了污水,同时还能发电,优点很多。

东京药科大学的渡边一哉教授。“今后的社会,有效利用生物系统将十分重要。”

迄今人们一直从地下挖掘石油等资源用作能源,而今后则必须使用在自然界中循环的资源。为此,需要开发技术,从自然中收集能源资源,并反复再生循环。“虽说是使用自然能源,但人们不需要去过俭朴的生活。如果节能技术得到发展,那么只要有迄今一半的能源,也能过上幸福的生活。那样一来我们就可以生活在一个不依赖石油等地下资源的社会了。”(渡边教授)。

采访、撰文:佐藤成美

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