Когда мусор зажигает свет: студенты создают прототипы биоэлементов, генерирующих чистую энергию

Ежегодно в Боливии образуется около 1,7 миллиона тонн мусора, 67% которого приходится на города Санта-Крус, Эль-Альто и Ла-Пас. Без эффективного сбора и переработки огромное количество отходов становится бомбой замедленного действия. Но там, где одни видят кризис, молодежь видит возможность. В поисках возможного решения группа студентов Университета Франца Тамайо разработала и создала прототип биоячейки, способной генерировать энергию из органических отходов и бактерий. Это устройство представляет собой живую лабораторию чистой энергии. «Мы выявили две проблемы: мусор и нехватку энергии, особенно в отдаленных районах. Кажется, что это две разные проблемы, но у них может быть одно решение: биоячейки. Их можно представить как живую батарею», — объясняет Нья Леиге Канедо, студент Университета Франца Тамайо. В команду входили Давид Уручи Кондори (Unifranz), Миленка Чукимия Оско (Unifranz), Карлос Рамос Мачикадо (Unifranz) и Нья Леиге Канедо (Unifranz). Их проект был одним из шести прототипов, разработанных в рамках мастер-класса Fab Lab на Futures Week 2025. Мероприятие, прошедшее с 10 по 13 ноября в Ла-Пасе, было организовано Unifranz при поддержке The Millennium Project, Ибероамериканской сети перспективных исследований (RIBER) и 2030 Construyendo Futuros. В течение четырех дней шесть междисциплинарных команд разрабатывают прототипы и цифровые решения, используя методологии проектирования, прототипирования и экспериментирования. Проблема мусора Каждый день тонны пищевых отходов и биоразлагаемых отходов попадают на переполненные свалки, проникают в почву, загрязняют воду и выделяют парниковые газы, которые попадают в атмосферу. По данным Национального института статистики (INE), в 2023 году в девяти столицах Боливии, а также в Эль-Ато, было собрано 1 659 461 тонн твердых отходов. Наибольший объем пришелся на Санта-Крус — 36 % от общего объема по стране. За восточной столицей следовали Эль-Ато с 17% мусора и Ла-Пас с 13%. Остальные города составили оставшуюся долю, причем такие населенные пункты, как Тринидад и Кобиха, составили лишь 3% от общего объема. По оценкам, 85% приходится на бытовой мусор, 10% — на рынки, 1% — на различные общественные места, 3% — на различные источники, такие как промышленные предприятия и скотобойни, и лишь 0,43% — на больницы. То есть основными источниками являются дома и коммерческие объекты с высокой посещаемостью. «Кроме того, в нескольких пригородных районах есть проблемы со сбором мусора. Многие отходы в конечном итоге сжигаются или выбрасываются в русла рек, что создает серьезную проблему загрязнения», — объясняет студентка Миленка Чукимия Оско. «Живая батарея» «То, что мы выбрасываем сегодня, может зажечь свет завтра», — объясняют члены команды. Предложение звучит столь же смело, сколь и необходимо: вырабатывать электроэнергию из тех же отходов, которые загрязняют город. Задача удваивается, когда одним из требований является использование технологии, вдохновленной самыми базовыми биологическими процессами на планете. Сердцем проекта является микробиологическая топливная ячейка, небольшая живая лаборатория, в которой анаэробные бактерии работают без перерыва. В анодной камере эти микроорганизмы окисляют органические вещества, такие как пищевые отходы или сточные воды, высвобождая электроны, которые перемещаются к аноду, специально разработанному для их максимально эффективного улавливания. «Это сочетание воды, органических отходов и бактерий. Все вместе создает мини-экосистему, которая преобразует мусор в энергию», — объясняет студент университета Карлос Рамос Мачикадо. Были использованы медная проволока, уголь, каустическая сода и железо. Отделенная мембраной для обмена протонами, катодная камера обеспечивает отсутствие помех со стороны кислорода, позволяя электронам завершить свой путь во внешней цепи, где генерируется электричество. Система оснащена датчиками pH и температуры, которые в режиме реального времени контролируют состояние биологического процесса. Цифровой монитор позволяет пользователям наблюдать за изменением параметров и производимой энергией. Конструкция электродов оптимизирует производительность, демонстрируя, насколько можно эффективно использовать обычные отходы, если их правильно утилизировать. В целом, это небольшое устройство доказывает нечто удивительное: мусор может освещать, обучать и очищать. Гораздо больше, чем эксперимент Прототип предназначен не только для лабораторий. Одним из требований к его разработке является практическая реализуемость. Поэтому он был спроектирован в виде портативного ящика, который можно перевозить в школы, районы и общественные центры. Его непрерывная работа позволяет местным исследователям калибровать усовершенствования, генерируя собственные знания и укрепляя навыки в области экологической инженерии. Студенты видят возможность продвигать пилотные программы, которые сочетают управление отходами с измеримыми энергетическими результатами, сокращая экологический след городов. Возможно, в недалеком будущем свет, освещающий наши шаги, будет рождаться из того, что сегодня мы выбрасываем в мусор.