如何用番茄废料发电

一组科学家正在探索一种不寻常的电源-损坏的西红柿，不适合在杂货店出售。他们的试点项目涉及一种基于生物的燃料电池，该燃料电池使用了佛罗里达收割后剩下的番茄废料。

研究人员今天在化学会(ACS)第251届全国会议暨博览会上介绍了他们的工作。

“我们发现，收获后遗留下的变质和损坏的西红柿在用于生物或微生物电化学电池时可能是一种特别强大的能源，”从事该项目的Namita Shrestha说。“该工艺还有助于净化被番茄污染的固体废物和相关的废水。”

Shrestha是South Dakota矿业技术学院Venkataramana Gadhamshetty博士的体育实验室的研究生。他们正在与普林斯顿大学化学专业的亚历克斯·福格(Alex Fogg)合作进行此项目。其他项目合作者包括佛罗里达墨西哥湾沿岸大学的Daniel Franco，Joseph Wilder和Simeon Komisar博士。

Gadhamshetty指出，西红柿是佛罗里达州的主要农作物。他强调说，该项目对州至关重要，因为佛罗里达州每年产生396,000吨番茄废料，但缺乏良好的处理工艺。

Gadhamshetty开始在佛罗里达墨西哥湾沿岸大学担任教授，从事这一主题的研究。“项目是几年前开始的，当时亚历克斯参观了我在佛罗里达州迈尔斯堡的实验室，并说他对研究当地的问题感兴趣，特别是在我们州种植的当地西红柿和大量的废物处理问题上，” Gadhamshetty说。“我们想找到一种处理这种废物的方法，当将其倾倒在垃圾填埋场中时，会产生甲烷(一种强大的温室气体)，而倾倒在水体中会造成重大的水处理问题。”

因此，研究小组开发了一种微生物电化学电池，可以利用番茄废料产生电流。Shrestha解释说：“微生物电化学电池利用细菌分解并氧化有缺陷的西红柿中的有机物质。”

由细菌与番茄废料相互作用引发的氧化过程释放出电子，该电子被捕获在燃料电池中并成为电力来源。研究人员发现，番茄中的天然番茄红素色素是一种很好的媒介，可以促进受损水果产生电荷。

他们的一些结果被证明是违反直觉的。Gadhamshetty指出：“与废物相比，典型的生物技术应用在使用纯化学品时需要或至少表现得更好。” “但是，我们发现使用有缺陷的番茄的电性能与使用纯基质的电性能相同或更好。这些废物可能是本机氧化还原介质，碳和电子的丰富来源。”

目前，他们的设备输出的功率非常小：10毫克番茄废料可产生0.3瓦特的电能。但是研究人员指出，随着预期规模的扩大和更多的研究，电力输出可能会增加几个数量级。

根据Shrestha的计算，使用优化的生物燃料电池，从理论上讲，佛罗里达州每年产生的番茄废物足以满足迪士尼世界90天的电力需求。

Gadhamshetty指出：“我们目前的研究问题是研究基本的电子转移机制以及固体番茄废料与微生物之间的相互作用。” 他们计划通过确定电池的哪些部分(电极，产生细菌的细菌，生物膜，布线)阻止电流流动来改善电池。然后他们将调整或替换该部分。