Ekologiczna pompa

Ekologiczna pompa

Nowe urządzenie, które może być zdolne do przepompowania ludzkich odpadów do układów samowystarczalnego robota zostało stworzone przez grupę naukowców z UWE Bristol oraz Bristol Robotics Laboratory (BRL).

Wzorowany na sercu człowieka, mechanizm zawiera inteligentne stopy z pamięcią kształtu. W przyszłości może być wykorzystywany w celu dostarczenia ludzkiego moczu do zasilania przyszłych pokoleń EcoBotów, przetwarzających odpady na energię elektryczną.

Naukowcy w ciągu ostatnich 10 lat stworzyli cztery pokolenia EcoBotów. Każdy z nich jest zasilany przez mikrobiologiczne ogniwa paliwowe wytwarzające energię elektryczną dzięki zaprzęgnięciu do pracu żywych mikroorganizmów, które trawią odpady materii organicznej i produją energię na niskim poziomie. Uważa się, że w przyszłości EcoBoty mogą monitorować obszary, w których możliwa jest obecność zanieczyszczeń na niebezpiecznym poziomie. Zostało już wykazane, że ta klasa robotów może generować energię ze zgniłych owoców i warzyw, martwych much, ścieków, osadów i ludzkiego moczu.

Wcześniej w tym roku dr Ioannis Ieropoulos z BRL pozwoliła, aby tego typu mikroogniwa paliwowe zostały wykorzystane do produkcji energii elektrycznej zasilającej telefon komórkowy. Ta sama technika jest wykorzystywana do zasilania sztucznego serca. Zasadniczo mikrobiologiczne ogniwa paliwowe (MFC) to bio-elektrochemiczne przetworniki, które przekształcają energię z materii organicznej w energię elektryczną. Żywe mikroorganizmy, które zamieszkują wnętrza ogniw MFC metabolizują organiczne paliwo, uzyskując w ten sposób energię wraz z ubocznym dwutlenkiem węgla.

Główny autor badania Peter Walters, powiedział: „Przypuszczamy, że w przyszłości, EcoBoty zasilane moczem będą mogły wykonywać zadania monitorowania środowiska, takie jak pomiar temperatury, wilgotności i jakości wody. Wiele EcoBotów mogłoby także działać jako rozproszona sieć czujników."

W tym momencie do dostarczania ciekłego surowca do komórek paliwowych EcoBotów używane są konwencjonalne pompy. Są one jednak podatne na uszkodzenia mechaniczne i zatory.

Nowe urządzenie, które ma objętość 24,5 ml, pracuje w sposób podobny do ludzkiego serca - poprzez ściśnięcie korpusu pompy i wymuszanie wypływu cieczy. Cel ten został osiągnięty dzięki wykorzystaniu sztucznych mięśni wykonanych ze stopów z pamięcią kształtu.

Pod wpływem przepływu prądu elektrycznego, sztuczne mięśnie nagrzewają się i kurczą, wypychając ciecz przez wylot wprost do ogniw paliwowych. Gdy prąd przestaje płynąć, ochładzają się i powracają do swojego pierwotnego kształtu. W ten sposób, zostają przygotowane do następnego cyklu.

Stos 24 drobnoustrojowych komórek paliwowych zasilanych moczem jest w stanie generować energię elektryczną wystarczającą do ładowania kondensatora. Energia zmagazynowana w nim pozwala zrealizować kolejne cykle pracy generatora.

„Sztuczne serce jest prostsze niż konwencjonalne pompy elektryczne napędzane silnikiem, z racji tego, że wykorzystuje sztuczne włókna mięśniowe jako aktuatory w miejsce bardziej skomplikowanego układu mechanicznego, jakim jest silnik", podsumował Walters.

Przyszłe badania będą koncentrować się na poprawie efektywności urządzenia oraz sposobu jego integracji z EcoBotami.

(rr)