پیل سوخت میکروبی: راهکاری جهت زیست پالایی و تولید انرژی

محورهای موضوعی : آلودگی محیط زیست (آب و فاضلاب)

مهران جعفری ¹ , سمانه صدیقی خویدک ²

1 - کارشناس ارشد میکروبیولوژی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اشکذر، یزد، ایران.
2 - استادیار گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اشکذر، یزد، ایران*(مسوول مکاتبات)

تاریخ دریافت : 1394/08/23 تاریخ پذیرش : 1394/09/24 تاریخ انتشار : 1397/07/01

کلید واژه: تصفیه پساب, پیل سوختی میکروبی, زیست پالایی, الکتریسیته,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: استفاده از سلول ‌های سوختی میکروبی (MFC)، روشی جدید جهت تصفیه فاضلاب و تولید انرژی سازگار با محیط زیست می‌باشد. این تکنولوژی، انرژی شیمیایی ناشی از سوخت و ساز و فعالیت میکروارگانیسم‌های زنده را به انرژی برق تبدیل می‌ کند. روش بررسی: نمونه پساب خام به ‌عنوان منبع سوبسترای پیل سوختی میکروبی از محل تصفیه خانه شهر یزد تهیه شد. این مطالعه توسط یک بیوراکتور دو محفظه‌ای با سوبسترای پساب و فلور میکروبی موجود در آن، انجام شد. محفظه ‌ها از جنس شیشه بوده و با حجمی معادل550cc از نمونه و بافر پر شدند. در محفظه آندی، پساب توسط فلور میکروبی، تحت شرایط بی‌هوازی کاتالیز شد. در محفظه کاتدی از بافر پتاسیم فسفات جهت ثابت نگه داشتن pH محلول کاتولیت استفاده گردید. پیل سوختی در این مطالعه بدون غشا بود و انتقال یون‌های مثبت از آند به کاتد توسط سیستم پل نمکی انجام گرفت. یافته ها: یافته‌ها نشان داد که در این راکتور، حداکثر ولتاژ تولید شده 1 ولت بود که طی روزهای اولیه راه اندازی آن ایجاد شد. پس از آن به ‌تدریج از مقدار ولتاژ کاسته شد و نمونه پساب تا حدودی تصفیه گردید. بیش ترین میزان جریان تولید شده Aµ 248 بود که پس از مدتی مقدار جریان هم رو به کاهش نهاد. لذا می‌توان نقش دوگانه این راکتور را در تولید الکتریسیته و تصفیه پساب به‌خوبی تبیین نمود. بحث و نتیجه گیری: در این پژوهش، با استفاده از پیل سوختی میکروبی برپایه پل نمکی، تصفیه پساب و در عین حال تولید انرژی الکتریسیته امکان پذیر شد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Application of microbial fuel cells (MFC) is a new method for wastewater treatment and environmentally friendly energy production. This technology converts the chemical energy derived from metabolic activity of living organisms into electrical energy. Method: A sample of raw wastewater was prepared as a source of microbial fuel cell substrate from the refinery of Yazd city. This study was carried out using a two-compartment bioreactor with wastewater as substrate and microbial flora. The containers were made of glass with a volume of 550 cc. In the anode chamber, under the anaerobic conditions, the wastewater was catalyzed by microbial flora. In the cathode chamber, potassium phosphate buffer was used to maintain the pH of the solution. The positive ions transferring from anode to cathode was done by positive salt bridge system. Findings: The findings showed that the maximum voltage of 1 V was produced during the early days in this reactor. Then gradually the amount of voltage was reduced and wastewater samples were refined to some extent. The highest rate of produced flow was 248 μA, and then the flow rate was decreased. Therefore, the dual role of the reactor in electricity production and wastewater treatment can be explained. Discussion and Conclusion: In this study, wastewater treatment and also electricity production could be performed using a microbial fuel cell based on salt bridge.  

منابع و مأخذ:

1. John Wiley & Sons Logan BE. Microbial Fuel Cell. New Tork. 2008.

1. Chaudhuri, SK. and Lovley, DR” Electricity generation by direct oxidation of glucose in mediatorless microbial fuel cells”. Nature Biotechnology. (2003). No21, pp. 1229-1232.


2. Microbial fuel cell, hydrogen and fuel cell issu January. 1393. No 95. http://www.fcc.gov.ir/microbialfuelcell.aspx.


3. Ahn Y, Logan BE.” Effectiveness of Domestic Wastewater Treatment Using Microbial Fuel Cells at Ambient and Mesophilic Temperatures”. Bioresour Technol. No:101(2). 2010. pp: 469-75.


4. Jiang J, Zhao Q, Zhang J, Zhang G, Lee D. “Electricity Generation from Bio-treatment of Sewage Sludge with MicrobialFuel Cell”. BioresourTechnol.NO: 100.Y:2009. pp:5808-5812.


5. Qing W, et al.” Electricity Generation and Modeling of Microbial Fuel Cell from Continuous Beer Brewery Wastewater”. Bioresour Technol. NO:100(18). Y: (2009); pp:4171-4175.


6. Reimers, CE., Tender, LM., Fertig, S. and Wang, W.” Harvesting energy from the marine sediment-water interface”. Environmental Science & Technology .NO: 35. Y:(2001)., pp. 192-195.


7. Basura, V.I., Beattie, P.D. and Holdcroft, S. “Solid-state electrochemical oxygen reduction at Pt/Nafions 117 andPt/BAM3GTM 407 interfaces". J. Electroanal. Chem .NO: 458, (1998), pp. 1-5.


8. Muralidharan, A., Ajay Babu, OK., Nirmalraman, K. and Ramya. “MImpact of Salt Concentration on Electricity Production in Microbial Hydrogen Based Salt Bridge Fuel Cells”. Indian Journal ofFundamental and Applied Life Sciences, NO:1(2), April-June.Y: (2001), pp. 178-184.