Автономные газующие «моторчики» при очистке сточных вод вырабатывают аммиак для топлива

Исследователи из Каталонского института химических исследований (ICIQ), Испания, разработали микродвигатели, которые самостоятельно очищают сточные воды, перемещаясь в них. При этом образуется аммиак, который можно использовать как экологически чистый источник энергии. Для оптимальных настроек автономных очистных двигателей задействовали искусственный интеллект (ИИ), разработанный в Гётеборгском университете, Швеция.


Концепция микродвигателей считается весьма перспективным подходом для восстановления экологии. В значительной степени — благодаря способности автономно перемещаться и выполнять специальные задачи в больших количествах и чрезвычайно малых масштабах. В составе химической «микротурбины» — трубка из кремния и диоксида марганца. При химических реакциях выделяются пузырьки из задней части, придавая трубке движение.

Исследователи из ICIQ усовершенствовали микродвигатель, покрыв его лакказой. Лакказа — это фермент, впервые полученный из лакового дерева ещё в 1883 году. У лакказы немало типов, и в природе это вещество, содержащее медь, встречается во многих микроорганизмах, грибах и растениях. Применительно к изобретению каталонских специалистов это химическое соединение ускоряет преобразование мочевины, которой полно в сточных водах, в аммиак.

Ребека Феррер, аспирантка из ICIQ, объяснила, что открытие очень интересно для водоочистки. На соответствующих установках есть серьёзная проблема с расщеплением всей мочевины, что приводит к перенасыщению загрязнённых вод флорой. Проще говоря, от переизбытка питательных веществ — фосфора и азота — вода легко и быстро зацветает, так как в ней бешено плодятся микроводоросли и цианобактерии. При этой так называемой эвтрофикации выделяются токсичные вещества. Вот почему при цветении вод у городских пляжей там запрещают плавать, а в зацветших прудах случаются заморы рыбы, то есть её гибель.

Превращение мочевины в аммиак даёт и другие преимущества. Шанс получать аммиак из грязной воды — это доступ к источнику экологически чистой энергии, так как из собранного из стоков аммиака можно получать водород.

Но на деле пока всё не так уж радужно. Исследователям предстоит ещё немало потрудиться над микродвигателями-чистильщиками. Так, источник движения — пузырьки — создают проблему для учёных, поскольку микротрубки чересчур «газуют». Ребека Феррер пояснила, что пузырьки закрывают обзор при наблюдениях за ними через микроскоп. А чтобы усовершенствовать конструкцию, её нужно нормально видеть.

И вот тут в дело вступил ИИ из Швеции. Метод из Гётеборгского университета позволяет оценить движения микродвигателей под микроскопом. Причём машинное обучение даёт возможность контролировать в жидкости сразу несколько невидимых обычным глазом «моторчиков».


— Харшит Бачиманчи, аспирант физического факультета Гётеборгского университета.

Пока исследователям трудно сказать, как скоро на муниципальных водоочистных сооружениях можно будет заправить водородом некое транспортное средство. Для выхода на рынок двигателей, которые и очищают, и собирают химическое сырьё, необходимо достичь определённого совершенства.