一組科學(xué)家正在探索一種不尋常的電源-損壞的西紅柿，不適合在雜貨店出售。他們的試點(diǎn)項(xiàng)目涉及一種基于生物的燃料電池，該燃料電池使用了佛羅里達(dá)收割后剩下的番茄廢料。

研究人員今天在化學(xué)會(huì)(ACS)第251屆全國(guó)會(huì)議暨博覽會(huì)上介紹了他們的工作。

“我們發(fā)現(xiàn)，收獲后遺留下的變質(zhì)和損壞的西紅柿在用于生物或微生物電化學(xué)電池時(shí)可能是一種特別強(qiáng)大的能源，”從事該項(xiàng)目的Namita Shrestha說(shuō)。“該工藝還有助于凈化被番茄污染的固體廢物和相關(guān)的廢水。”

Shrestha是South Dakota礦業(yè)技術(shù)學(xué)院Venkataramana Gadhamshetty博士的體育實(shí)驗(yàn)室的研究生。他們正在與普林斯頓大學(xué)化學(xué)專業(yè)的亞歷克斯·福格(Alex Fogg)合作進(jìn)行此項(xiàng)目。其他項(xiàng)目合作者包括佛羅里達(dá)墨西哥灣沿岸大學(xué)的Daniel Franco，Joseph Wilder和Simeon Komisar博士。

Gadhamshetty指出，西紅柿是佛羅里達(dá)州的主要農(nóng)作物。他強(qiáng)調(diào)說(shuō)，該項(xiàng)目對(duì)州至關(guān)重要，因?yàn)榉鹆_里達(dá)州每年產(chǎn)生396,000噸番茄廢料，但缺乏良好的處理工藝。

Gadhamshetty開(kāi)始在佛羅里達(dá)墨西哥灣沿岸大學(xué)擔(dān)任教授，從事這一主題的研究。“項(xiàng)目是幾年前開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)亞歷克斯參觀了我在佛羅里達(dá)州邁爾斯堡的實(shí)驗(yàn)室，并說(shuō)他對(duì)研究當(dāng)?shù)氐膯?wèn)題感興趣，特別是在我們州種植的當(dāng)?shù)匚骷t柿和大量的廢物處理問(wèn)題上，” Gadhamshetty說(shuō)。“我們想找到一種處理這種廢物的方法，當(dāng)將其傾倒在垃圾填埋場(chǎng)中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生甲烷(一種強(qiáng)大的溫室氣體)，而傾倒在水體中會(huì)造成重大的水處理問(wèn)題。”

因此，研究小組開(kāi)發(fā)了一種微生物電化學(xué)電池，可以利用番茄廢料產(chǎn)生電流。Shrestha解釋說(shuō)：“微生物電化學(xué)電池利用細(xì)菌分解并氧化有缺陷的西紅柿中的有機(jī)物質(zhì)。”

由細(xì)菌與番茄廢料相互作用引發(fā)的氧化過(guò)程釋放出電子，該電子被捕獲在燃料電池中并成為電力來(lái)源。研究人員發(fā)現(xiàn)，番茄中的天然番茄紅素色素是一種很好的媒介，可以促進(jìn)受損水果產(chǎn)生電荷。

他們的一些結(jié)果被證明是違反直覺(jué)的。Gadhamshetty指出：“與廢物相比，典型的生物技術(shù)應(yīng)用在使用純化學(xué)品時(shí)需要或至少表現(xiàn)得更好。” “但是，我們發(fā)現(xiàn)使用有缺陷的番茄的電性能與使用純基質(zhì)的電性能相同或更好。這些廢物可能是本機(jī)氧化還原介質(zhì)，碳和電子的豐富來(lái)源。”

目前，他們的設(shè)備輸出的功率非常?。?0毫克番茄廢料可產(chǎn)生0.3瓦特的電能。但是研究人員指出，隨著預(yù)期規(guī)模的擴(kuò)大和更多的研究，電力輸出可能會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

根據(jù)Shrestha的計(jì)算，使用優(yōu)化的生物燃料電池，從理論上講，佛羅里達(dá)州每年產(chǎn)生的番茄廢物足以滿足迪士尼世界90天的電力需求。

Gadhamshetty指出：“我們目前的研究問(wèn)題是研究基本的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制以及固體番茄廢料與微生物之間的相互作用。” 他們計(jì)劃通過(guò)確定電池的哪些部分(電極，產(chǎn)生細(xì)菌的細(xì)菌，生物膜，布線)阻止電流流動(dòng)來(lái)改善電池。然后他們將調(diào)整或替換該部分。