Näin tehdään virtsasta sähköä

Vaikka virtsan energiatiheys ei olekaan erityisen hyvä, on sitä saatavilla suuria määriä kaikkialla maailmassa. Ihmiset tuottavat virtsaa 10 miljardia litraa päivässä, ja eläimet vielä moninkertaisen määrän, kirjoittaa New Scientist.

Nykyisellään virtsa on ongelma. Jätevedenkäsittelyyn käytetään huomattavia määriä energiaa – Yhdysvalloissa noin 1,5 prosenttia koko maan energiakulutuksesta.

Sen sijaan, että virtsaa pidetään ongelmana, sitä voitaisiin käyttää hyödyksi. Vuonna 2002 Ohio Universityn kemisti Gerardine Botte keksi, että virtsaa voitaisiin käyttää polttokennoissa.

Virtsasta noin kaksi prosenttia on ureaa, jonka jokaisessa molekyylissä on neljä vetyatomia. Ureassa vetyatomit eivät ole kiinni yhtä voimakkailla kemiallisilla sidoksilla kuin vedessä. Näin ollen sidosten purkamiseen tarvitaan vähemmän energiaa, ja vedyntuotannon tehokkuus kasvaa.

Viime vuonna Botten ryhmä onnistui tuottamaan vetyä virtsasta elektrolyyttikennolla, jossa oli edulliset nikkelielektrodit. Kenno tarvitsi vain 0,37 voltin jännitteen, verrattuna veden hajottamiseen tarvittavaan 1,23 volttiin.

Botten mukaan tehokkaammilla elektrodeilla vetyä voidaan tuottaa virtsasta alle yhden dollarin kilohinnalla. Tutkija uskoo, että teknologiaa voidaan käyttää kaikkialla, minne kokoontuu riittävästi ihmisiä.

– 200-300 työtekijän toimistorakennus voi tuottaa sähköä virtsasta 2 kilowatin teholla, Botte sanoo.

Toinen vaihtoehto on käyttää virtsaa suoraan polttoaineena. Vuodesta 2007 lähtien Tao kollegoineen on kehittänyt polttokennoa, joka voi tuottaa sähköä suoraan virtsasta. Näin ollen virtsan hajottamiseen ei tarvita lainkaan jännitettä, vaan edullinen elektrodi saa reaktion tapahtumaan spontaanisti. Teknologiaan liittyviä yksityiskohtia ei ole vielä paljastettu.

Katodin lähellä vesi ja ilma saavat aikaan vetyioneita, joita anodi vetää puoleensa. Anodilla ne reagoivat urean kanssa muodostaen vettä, typpeä ja hiilidioksidia. Reaktiossa vapautuu elektroneja, jotka virtaavat takaisin katodille saaden aikaan sähkövirran.

Tao toivoo, että sopivien elektrodimateriaalien löydyttyä voitaisiin kehittää pieniä virtsalla toimivia polttokennoja. Niitä voitaisiin käyttää lataamaan esimerkiksi radioita tai puhelimia sähköverkon ulottumattomissa.

– Pienten polttokennojen avulla voitaisiin saada virtaa kannettaviin laitteisiin ilman, että polttoainetta tarvitsee kantaa mukana, Tao sanoi.

Suuremman kokoluokan sovelluksia voitaisiin kehittää maatiloille. Kaikkien nisäkkäiden virtsassa on ureaa, joten esimerkiksi lehmien virtsan avulla voitaisiin tuottaa sähköä maatilan rakennuksille. Tämä vaatii kuitenkin sen, että virtsa onnistutaan pitämään erillään lannasta.

Botte ei väitä, että virtsalla voidaan täysin täyttää maailman energiantarvetta.

– Tarvitsemme valtavia määriä energiaa. Vain yhden ratkaisun etsiminen ei ole järkevää. Energiajärjestelmässä on tilaa useille eri teknologioille, Botte sanoi.

CO2-raportti