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Bakterien auf Nanofaserelektroden könnten Abwasser reinigen

15.07.2017

Wissenschaftler der Cornell University haben ein innovatives konkurrenzfähiges Material für die Abwasserbehandlung von Schadstoffen entwickelt. Die Neuentwicklung basiert auf Kohlenstoff-Nanoelektroden mit einer leitfähigen Beschichtung aus 3,4-Ethylendioxythiophen.

Die Elektroden wurden aus Kohlenstoff-Nanofasern elektrogesponnen und mit einem elektrisch leitfähigen Polymer namens PEDOT beschichtet. Nachdem diese Beschichtung auf die Elektrode aufgetragen wurde, beginnt darauf eine Schicht aus elektrisch aktiven Geobacter sulfurreducens-Bakterien zu wachsen, die einen elektrischen Strom erzeugen und Elektronen auf die nächste Elektrode übertragen.

Bakterien ernähren sich von Abwasserverschmutzung und produzieren Strom, und die leitfähige Nanofaser schafft eine günstige Umgebung für sie.

Das neue Material wird in der Lage sein, die Kosten für die Herstellung von Elektroden erheblich zu senken und dadurch den Wasseraufbereitungsprozess zugänglicher zu machen.

Bakterien, die auf Elektroden sitzen, können in Zukunft Schadstoffe direkt aus dem an ihnen vorbeiströmenden Wasser einfangen und recyceln. Diese Technologie wird es Kläranlagen ermöglichen, weniger Platz zu beanspruchen und die Produktivität zu steigern.

Wissenschaftler haben mithilfe von Elektrospin und Karbonisierung eine Kohlenstoff-Nanofaser hergestellt. Die Nanofaser wird nach einigen Stunden Elektrospin für das Auge sichtbar.

Bei der Entwicklung wurde Kohlenstoff-Nanofaser verwendet, da sie eine hohe Porosität aufweist und mit Bakterien biologisch verträglich ist. Die Zugabe von PEDOT verbesserte die Effizienz der Elektrode.

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Der Roboter wird einen verräterischen Kollegen finden und neutralisieren 29.06.2023

Forscher der Universität Lausanne haben einen bahnbrechenden Algorithmus entwickelt, der Roboteraktionen deaktivieren kann, die das Funktionieren eines Teams stören könnten.

Basierend auf dem Voting-Prinzip verhindert der Algorithmus mögliche Ausfälle und Irrtümer, die zu unerwünschten Folgen führen können.

Kollegenroboter führen durch Zusammenarbeit eine Vielzahl von Aufgaben aus, darunter Rettungs- und Bauarbeiten. Einige Roboter können jedoch auf die Seite ihrer Gegner treten und sich anderen Gruppenmitgliedern entgegenstellen. Diese Situationen können zu einer Störung der Effektivität des gesamten Teams führen.

Ein von Wissenschaftlern entwickelter Algorithmus schlägt einen Abstimmungsmechanismus vor, der es kollaborierenden Robotern ermöglicht, byzantinische Roboter zu identifizieren und zu isolieren. Dadurch wird sichergestellt, dass die Arbeit des Teams konsistent bleibt und der negative Einfluss verräterischer Elemente verhindert wird.

Die Forscher sind von der Wirksamkeit des Algorithmus und seiner Fähigkeit überzeugt, byzantinische Roboter in verschiedenen Szenarien zu neutralisieren. Darüber hinaus bestätigten die durchgeführten Tests, dass der Algorithmus resistent gegen mögliche Fehler und zufällige Verhaltensänderungen herkömmlicher Roboter ist, was ihn zu einem zuverlässigen Werkzeug zur Gewährleistung der Sicherheit und Effizienz der Arbeit anderer Roboter macht.

Der Begriff „Byzantinischer Roboter“ geht auf das „Problem der byzantinischen Generäle“ zurück, das erstmals 1982 in einem Artikel von Leslie Lamport vorgestellt wurde. Dieses Problem tritt in verteilten Systemen auf, in denen Teilnehmer, in diesem Fall Roboter, trotz möglicher Ausfälle oder Angriffe einiger Teilnehmer eine Einigung bei der Entscheidungsfindung erzielen müssen.

Im Kontext der Robotik bezieht sich der Begriff „byzantinischer Roboter“ auf einen Roboter, der innerhalb eines verteilten Robotersystems absichtlich oder versehentlich falsch informiert oder falsch handelt. Dazu kann die Weitergabe falscher Informationen, das Ausführen falscher Aktionen oder sogar die aktive Beeinträchtigung der Arbeit anderer Roboter im Team gehören. Der byzantinische Roboter ist ein Element, das die Integrität und Zuverlässigkeit des Systems verletzt und potenzielle Probleme und Risiken für das Team der Komplizenroboter schafft.

Die Entwicklung von Algorithmen und Mechanismen zur Erkennung und Neutralisierung byzantinischer Roboter ist eine wichtige Aufgabe im Bereich der Robotik und Sicherheit verteilter Robotersysteme.

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