用于饮用，洗涤和工业用途的清洁水是世界上一些地区的稀缺资源。它在未来的可用性将更加成问题。许多地方已经使用反渗透工艺对水进行脱盐-一种是在高压下通过允许水通过但不通过盐的膜推动水-或者是使用电力通过膜将盐离子从水中吸出的电渗析工艺。两种方法都需要大量的能量。

“在没有电能输入或高水压的情况下，通过使用有机物质源作为淡化水的燃料，可以实现海水淡化，”研究人员在最近的环境科学与技术在线期刊上报道。

“最大的卖点是，目前需要大量的电力来淡化水和使用微生物脱盐细胞，我们实际上可以在从废水中去除有机物质的同时对水进行脱盐和发电，”Kappe环境工程教授BruceLogan说。宾州州立大学

该团队改造了一种微生物燃料电池-一种利用天然细菌将废水转化为清洁水产生电力的装置-因此它可以淡化咸水。

“我们的主要目的是证明使用细菌我们可以产生足够的电流来做到这一点，”洛根说。“然而，需要200毫升的人工废水-水中的醋酸-才能使3毫升的咸水脱盐。这不是一个实用的系统，因为它没有经过优化，但它是概念的证明。”

典型的微生物燃料电池由两个腔室组成，一个腔室填充有废水或其他营养物，另一个腔室填充水，每个腔室包含电极。废水中天然存在的细菌消耗有机物质并产生电能。

研究人员还包括北京清华大学的曹晓欣，夏霞，彭亮，康晓，周银军和张晓媛，通过在现有的两个腔室之间增加第三个腔室并放置某些特定的离子来改变微生物燃料电池。膜-在中心腔和正极和负极之间允许正离子或负离子通过但不是两者的膜。待脱盐的咸水放在中央室中。

海水每升含有约35克盐，微咸水含有每升5克盐。盐不仅溶于水，还会分解成正离子和负离子。当细胞中的细菌消耗废水时，它会将带电离子-质子-释放到水中。这些质子不能通过阴离子膜，因此负离子从咸水进入废水室。在另一个电极处，质子被消耗，因此带正电的离子从咸水移动到另一个电极室，使中间室中的水脱盐。

与微生物燃料电池相比，脱盐电池将离子释放到外室中，有助于提高发电效率。

“当我们尝试使用微生物燃料电池发电时，废水的电导率非常低，”洛根说。“如果我们可以添加盐，它会更好地工作。而不是仅仅添加盐，但是在咸水或咸水已经丰富的地方，我们可以使用该过程额外淡化咸水，清洁废水并将其倾倒并由此产生盐回到海洋。“

因为水中的盐有助于电池发电，因为中心室变得不那么咸，电导率降低，脱盐和电力生产减少，这就是除去90%的盐的原因。然而，海水中盐减少90%会产生每升3.5克盐的水，这比咸水要少。咸淡水每升含有0.5克盐。

当前电池的另一个问题是，由于质子在一个电极处产生并在另一个电极处消耗，因此这些室变得更酸性和碱性。在两个室排出时将两个室中的水混合在一起将再次产生中性的咸水，因此假设清洁的废水被倾倒入微咸水或海水中，酸度和碱度不是环境问题。然而，运行细胞的细菌可能在高酸性环境中存在问题。

对于这个实验，研究人员定期添加pH缓冲剂以避免酸性问题，但如果系统要生产合理数量的脱盐水，则需要考虑这个问题。