procesboek m i c r o b i a l e n e r g y

Transcriptie

1 procesboek m i c r o b i a l e n e r g y

2 procesboek m i c r o b i a l e n e r g y René de Landmeter & Ermi van Oers Dit project is uitgevoerd tijdens de minor Sustainability, aan de Willem de Kooning Academie Rotterdam

3 Het onderzoek begon met een fascinatie... Biodesign, Een kruisbestuiving van natuur, wetenschap en creativiteit. De zoektocht naar integratie van natuurlijke processen in het ontwerpproces.

4 Het veranderende klimaat en de groeiende schaarste van grondstoffen zorgen ervoor dat deze zoektocht aan urgentie wint en onze relatie met de natuur opnieuw gestalte moet krijgen. Door gebruik te maken van natuurlijke processen en de efficiëntie van ecosystemen, geloven wij erin dat afval geen geld meer gaat kosten, maar opleveren. Onderzoekskaart over Biodesign

5 In de natuur is het afval van het ene proces altijd een voedingsstof, grondstof voor het ander. Veel processen in onze samenleving zijn lineair, dit creëert niet alleen veel afval, maar is ook nog eens zeer inefficiënt. Ons afval zit vol met waardevolle grondstoffen en energie die onbenut blijven.

6

7 DE MODDERBATTERIJ Een van de eerste experimenten die we deden was de modder batterij. Bacteriën, die zich in de modder bevinden, breken organisch materiaal af, waarbij energie vrij komt. Door deze energie te geleiden via een circuit ontstaat spanning.

8 MODDER BATTERIJ TESTS gft dak modder urine aarde

9

10 MICROBIAL FUEL CELL Uit ons onderzoek bleek dat we, bij onze eerste tests, met een galvanische cel te maken hadden. Het proces waarbij energie wordt opgewekt door oxidatie van twee soorten metalen. Na verder onderzoek kwamen we uit bij de microbial fuel cell, de professionele broer van de modder batterij.

11 Microbial fuel cells are one of the renewable energy alternatives that can produce significant quantities of electricity. The main idea of Microbial fuel cells is to generate electricity through the breakdown of organics in wastewater to produce electrons. MICROBIAL FUEL CELLS: SUSTAINABLE TECHNOLOGY FOR ENERGY PRODUCTION AND WASTEWATER TREATMENT OMEROGLU S.1 and SANIN F.D

12 WERKING MICROBIAL FUEL CELL Afvalwater wordt afgebroken in de anode zijde van de microbial fuel cell, de ionen die hierbij vrij komen gaan via de membraan naar de kathode kant, waardoor deze positief geladen worden. De elektronen aan de anode kant zorgen ervoor dat deze negatief geladen wordt. Hierdoor ontstaat energie. De elektronen gaan via het circuit naar de kathode kant waar het samen met ionen en zuurstof, water vormt.

13 Wij zien de vervuilde haven als een nieuwe elektriciteitscentrale. Het is een broedplaats voor nuttige micro-organismen en een zee aan ruimte voor microbial fuel cells.

14 2 LEDJES OP MAASWATER

15 VERSCHALEN TOT EEN DRIJVEND HUIS Leegstaande havens zijn een geschikte plaats voor drijvende woningen. Door deze drijvende woningen uit te rusten met microbial fuel cells, worden ze een soort levende organismen. Het huishoudelijk afvalwater gecombineerd met het Maas water, levert energie voor het huishouden en reinigt tegelijkertijd het vervuilde water. The power densities from industrial and domestic wastewater using MFC s (Microbial Fuel Cell) range from 4 to 15 W/m3 (Cheng et al., 2006, Feng et al., 2008 and Liu and Logan, 2004). So for a typical small sewage works processing 300 cubic metres of wastewater every 24 h, the power output would be 108 kwh.

16 MICROBIAL FUEL CELLS TOEGEPAST OP DRIJVENDE WONING Het huidige riool systeem is inefficiënt, afvalwater moet kilometers afleggen om bij een zuiveringsinstallatie te komen en veel waardevolle energie en grondstoffen gaan verloren. In dit systeem wordt het zwarte afvalwater direct verwerkt tot energie. De toilet wordt gespoeld met het ligwater van het drijfhuis, dit afvalwater komt in de anode compartimenten van de microbial fuel cells waar de organische stoffen tot wel 90% worden afgebroken. In de kathode kant ontstaat door het proces schoon water wat vervolgens weer gebruikt kan worden in het huishouden of terug kan stromen in het ligwater van de drijvende woning. Het residu wat overblijft in de anode kant wordt afgevoerd naar een biovergister. Hiermee wordt het huis van de overige energiebehoefte voorzien en wat hiervan overblijft kan als compost gebruikt worden.

17 HUIDIGE SITUATIE TOEKOMSTIGE SITUATIE

18 lamp transparante kap ijzerdraad mfc compartiment membraan PROOF OF CONCEPT Om dit idee tastbaar te maken hebben we een living light ontworpen. Een drijvende lamp die zijn energie uit water haalt door middel van bacterien. De vorm is geïnspireerd op het drijvend paviljoen. koolstofdoek schuim

19

20

21

22 foto breadbord

23

24

25 De microbial fuel cell is nog vol in ontwikkeling, maar deze hernieuwbare energiebron zou veel kunnen betekenen voor onze huidige energiecrisis. Het levert schoon water, schone energie en afval gaat geen geld meer kosten maar opleveren.

26 MET DANK AAN Pieter van Boheemen Biolab, De Waag Mari van de Ven Riolering vd Velden Casper Borsje Wetsus / Wageningen Johan Bosman Uit Je Eigen Stad Bram Geers BioArtLab, Eindhoven Emma van Leest Biodesign specialist

27