Vattenrening kan skapa grön energi

Spanska forskare har uppfunnit mikromotorer där urea i förorenat vatten omvandlas till ammoniak i kontakt med motorn. Ammoniaken i sin tur kan vara en källa till grön energi. Nu tar de hjälp av forskarkollegor i Göteborg för att trimma motorerna att få bästa möjliga utväxling.

Forskare från Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ) har konstruerat en mikromotor som täckts med den kemiska föreningen lackas, vilket gör att urea i förorenat vatten omvandlas till ammoniak när det kommer i kontakt med motorn.

– Det är en intressant upptäckt. I dag har vattenreningsanläggningar svårt att ta bryta ner all urea, vilket leder till övergödning när vattnet släpps ut. Framför allt i storstadsområden är detta ett allvarligt problem, säger Rebeca Ferrer, doktorand i Katherine Villas forskargrupp på ICIQ.

Mikromotorer har dykt upp som ett lovande verktyg för miljösanering, tack vare förmågan att autonomt navigera och utföra specifika uppgifter i mikroskala. Mikromotorn består av ett rör som byggs upp av kisel och mangandioxid där man genom kemiska reaktioner får röret att utsöndra bubblor i ena änden. Bubblorna blir en motor som sätter röret i rörelse.

Det finns ytterligare vinster med att omvandla urea till ammoniak. Om man klarar av att utvinna ammoniaken ur vattnet har man även en källa till grön energi eftersom ammoniak kan omvandlas till vätgas. Dock finns det fortfarande utvecklingsarbete kvar att göra och ett problem som forskarna arbetar på att lösa är mikromotorernas bubblor.

– Vi behöver optimera designen för att rören ska rena vattnet på ett så effektivt sätt som möjligt och då måste vi se hur de rör sig och hur länge de fungerar, men det är svårt att se i mikroskopet eftersom bubblorna skymmer sikten, säger Ferrer.

Målet är att trimma motorn till perfektion

Tack vare en AI-metod, som forskare vid Göteborgs universitet har utvecklat, kan forskarna följa mikromotorernas rörelser i mikroskopet. Genom maskininlärning kan flera motorer övervakas samtidigt i vätskan.

– Om vi inte kan följa mikromotorn kan vi inte heller utveckla den. Vår AI-metod fungerar bra i laboratoriemiljö, och det är där utvecklingen sker just nu, säger Harshith Bachimanchi, doktorand vid Institutionen för fysik vid Göteborgs universitet.

Forskarna har svårt att uppskatta hur lång tid det kommer ta innan städernas vattenreningsverk också blir energiproducenter. Mycket utveckling återstår, och det gäller även AI-metoden som behöver förändras för att fungera i storskaliga försök.

– Målet är att trimma motorn till perfektion, säger Harshith Bachimanchi.

Källa: Göteborgs universitet