Julskinkan blir till el

I kemitekniklabbet på Luleå tekniska universitet har forskare byggt upp ett system där de tillvaratar matrester. Både grovt avfall som skal och liknande, men också resterna av tillagad mat från en av restaurangerna på universitetet. Genom att bakterier tillsätts, bryts det organiska materialet i matresterna ner så att det oxiderar. Då frigörs elektroner som ger upphov till en ström genom den elektriska kretsen i ett system. I syrefria miljöer som den i labbet fungerar denna process särskilt bra.

– Våra försök hittills visar att matavfallet levererar bra med energi, så det ser mycket lovande ut. Det är väldigt fascinerande att vi skulle kunna ta hand om vårt eget matavfall och samtidigt tillverka elektricitet som vi kan använda. Tänk att kunna ladda sin mobil under natten med elektricitet tillverkade av dina egna hushållssopor. Det är nog snart möjligt, säger Magnus Sjöblom, forskare inom biokemisk processteknik vid Luleå tekniska universitet.

Först och främst vill man undersöka vilken spänning, ström och effekt man kan ta ut av ett sådant system.

– Viktigast är förstås om vi kan får det här att fungera så pass bra, att människor i fattiga länder kan använda detta till att få egen billig elektricitet i hemmet till belysning, radio och laddning av mobiltelefoner, säger Magnus Sjöblom.

Det finns ganska få studier gjorda på att omvandla matrester till elektricitet.  Den stora utmaningen för forskarna i Luleå är därför att utveckla processen så den blir tillräckligt effektiv för att kunna tillämpas praktiskt. Mycket arbete läggs ner på att hitta den optimala mixen av mikroorganismer, för att så många elektroner som möjligt ska frigöras av matresterna.

– Det finns till exempel bakterier som äter matrester men inte skapar så mycket elektricitet, utan skapar gas eller använder matresterna för sin egen tillväxt istället. Så vi jobbar en hel del med att selektera fram bakterier som genererar elektricitet. Samtidigt kan vissa bakterier hjälpa varandra på olika sätt i nedbrytningsprocessen, till exempel genom att vissa organismer kanske bryter ner stärkelse och andra bryter ner proteiner. Så det är viktigt att ta fram rätt blandning av bakterier, jäst och så kallade ärkebakterier, säger Magnus Sjöblom.

Man måste också hitta bästa möjliga design för reaktorn och bränslecellen (där elektroder lämnar över sina elektroner). Det är också viktigt att välja rätt material till elektroderna.

Man testar också varierande typer av matrester, eftersom olika födoämnen har olika högt energiinnehåll och bryts ner med varierande hastighet.

– Det man vill är ju att bara kunna mata på med det avfall man råkar ha till hands. Men vi testar även med rena proteiner, fetter och så vidare, för att undersöka nedbrytningen på detaljnivå. Vi provar också att tillsätta olika enzymcocktails, antingen direkt i reaktorn eller som en separat förbehandling, för att underlätta processerna, säger Magnus Sjöblom.

Den så kallade Coulombiska effektiviteten (CE) anger hur stor del av de elektroner som frigörs vid oxidationen som skapar elektricitet, och anges i procent. I optimerade system som använder en naturlig bakterieblandning kan man räkna med en CE mellan 50-70 procent, enligt forskarna. Deras mål är att få ut 80-90 procent elektricitet av de teoretiskt möjliga från matresterna.

– Nu satsar vi på att kunna bygga upp en demonstrationsanläggning, så att man så småningom kan visa hur detta fungerar och vilken effekt vi uppnår, säger Magnus Sjöblom.

Prenumerera på Ny Tekniks kostnadsfria nyhetsbrev!