Puster liv i japansk innsjø

Innsjøer er i utgangspunktet selvrensende. Men blir avfallsmengden fra industri og jordbruk for stor, kan de rett og slett lide kvelningsdøden. Da trengs livredning i form av oksygentilførsel.

I dag føres oksygengass ned i vannet ved hjelp av store pumper. Det er dyrt, bråkete, energikrevende – og ikke engang særlig effektivt.

Ved NTNU er det nå bygget en slags respirator for innsjøer, basert på elektrolyse i vann. Et selvdrevet, flytende elektrolyseanlegg skal tilføre oksygen i innsjøer på en miljøvennlig måte.

Den nye metoden kan både lage og løse oksygenet i vannet. Teknologien kan brukes i forurensede innsjøer, oppdrettsanlegg og akvarier – der mye fisk skal leve på et begrenset område, eller der forurensning har svekket vannkvaliteten.

Kunstig øy med solceller • Seks NTNU-studenter har satt seg som mål å puste liv i verdens tredje eldste innsjø, den japanske Biwa-sjøen. Den er drikkevannskilde for 14 millioner japanere, og livsgrunnlag for store deler av japansk industri.

I dag er Biwa sterkt forurenset. Industriutslipp, kunstgjødsel og oppdemming av smeltevannet som renner til innsjøen, har forrykket den naturlige balansen. Bunnen av innsjøen er så oksygenfattig at livet der nede sakte kveles.

På den japanske innsjøen vil det snart flyte en pram, eller en kunstig øy, med solcellepaneler. På dagtid vil panelene samle energi og sende strøm ned i elektroder som befinner seg på 80–100 meters dyp, på den oksygenfattige innsjøbunnen. Mellom disse elektrodene vil det gå strøm, og gasser vil danne seg rundt dem. Ved den ene blir det produsert hydrogengass, og ved den andre blir det frigjort oksygen.

Hydrogengassen som dannes i prosessen, fanges opp og samles i en tank. Den skal drive brenselceller som også ligger og flyter på overflaten. Brenselcellene vil sørge for strøm til elektrolysen etter at sola har gått ned. Oksygenet som frigjøres ved elektrolysen, vil løse seg i vannet og gi innsjøen den livskraften som er nødvendig.

Fjernstyrt • – Når avfall fra industrien og jordbruket fyller innsjøene våre, så må vi gjenopprette balansen, sier professor og materialteknolog Geir M. Haarberg.

– Det er viktig for oss å kunne jobbe med å forbedre miljøet på en effektiv måte. Vi vil helst bruke fornybare energikilder, og et system som ikke griper inn og forstyrrer en allerede skjør balanse. Dagens pumper sørger for at oksygenet i stor grad bare bobler opp, og det har relativt liten effekt for fisken nede i sjøen. Alle har sett dette i akvarier, luftpumpen som står der og bråker. I en større skala er dette å forbruke like mye av miljøet som man redder. Først må man lage oksygengassen, det krever energi. Deretter skal man pumpe oksygenet ned i vann, også energikrevende. Pumpene er ofte landfaste, og lite fleksible, med mekaniske deler som ofte må byttes. Og oksygenboblene gir ikke så mye løst oksygen som man skulle ønske. Vi tror den nye teknologien vil vise seg mye mer effektiv for å tilføre oppløst oksygen til bunnskikt av innsjøer. Elektrolysemetoden vil være en flytende installasjon, som kan putre og gå for seg selv ute på innsjøen. Det foretas målinger av vannkvaliteten hele tiden. Kobler vi en GPS og en fjernstyring på installasjonen, kan vi sitte på land og be den flytte seg til den delen av innsjøen som til enhver tid har dårligst vannkvalitet.

Leter etter riktig metall • For å få elektrolysen til å løse oksygenet direkte i vannet, er man avhengig av at elektrodene er laget av det rette metallet.

– Titan er en god kandidat til den positive elektroden, men vi holder fortsatt på å undersøke hva som vil være den mest effektive elektroden, sier Erik Skontorp Hognes. Han er en av studentene som har utviklet modellen.

Å ta vare på miljøet ved hjelp av teknologi er et hovedfokus for de engasjerte studentene.

– Vi har et tett samarbeid med flere japanske universiteter og forskningsinstitutter. Det var i utgangspunktet japanerne som kom med en forespørsel til oss om å utvikle en metode for å tilføre oksygen i Biwasjøen ved hjelp av elektrolyse. De vet at vi har et veldig godt fagmiljø på slike ting. Her er ikke Biwasjøen særlig godt kjent, men der borte er dette en stor sak. Ikke bare er det en innsjø omtrent dobbelt så stor som Mjøsa; den er også gammel. Det er snakk om massevis av eldgamle arter av fugl og fisk som skal overleve, avslutter Hognes.

 

Av Hege Tunstad