تولید برق از فاضلاب: شیمی دانان روسی میکروب ها را به کار می اندازند

فن آوری

URL کوتاه دریافت کنید

سلول های سوختی میکروبی (MFC) از طریق اکسیداسیون مواد آلی توسط میکروارگانیسم های خاص ، برق تولید می کنند. قابلیت های این دستگاه ها اخیراً به میزان قابل توجهی افزایش یافته است و دانشمندان ترکیبی آن با سیستم های تصفیه فاضلاب را منبع امیدوار کننده انرژی سبز می دانند.

دانشمندان دانشگاه های برجسته روسیه درباره اهمیت انرژی میکروبی و دستاوردهای آنها در این زمینه به اسپوتنیک گفته اند.

چندین میکروارگانیسم قادر به تغذیه در یک محیط عاری از اکسیژن توسط مواد آلی اکسید کننده هستند در حالی که الکترون ها را به محیط خارجی آزاد می کنند. در اوایل قرن 20 ، دانشمندان سعی کردند با استفاده از چنین میکروارگانیسم هایی – اگزو الکتروژن ها – برق تولید کنند ، اما تا همین اواخر ، قدرت MFC ها ناچیز بود. یک باتری میکروبی می تواند روی انواع مختلف مواد آلی از جمله فاضلاب یا پسماندهای صنعتی کار کند.

دانشمندان توضیح دادند که یافتن پیکربندی بهینه MFC کار ساده ای نیست ، نیاز به مدل سازی ریاضی است که مواد الکترود ، غلظت آلی بستر و میزان تغذیه ، PH محیط ، هندسه سیستم و سایر عوامل را در نظر بگیرد.

“ما یک مدل جامع MFC ایجاد کرده ایم که با جزئیات از آنالوگ ها پیشی می گیرد ، که در آن ما به طور همزمان رشد جمعیت میکروبی ، میزان مصرف و تشکیل مواد آلی اکسید شونده ، الکترومغناطیسی پروتون ها بین الکترودها ، انتشار اجزای آلی و سینتیک واکنشهای الکتروشیمیایی “.

©
عکس AP / برنان لینسلی

آب در پایین نهر سیمان دقیقاً در زیر محل انفجار در معدن گلد کینگ جاری می شود که باعث ریختن فاضلاب سمی عمده می شود.

دانشیار در دانشگاه فناوری شیمی D. D. Mendeleev روسیه ویولتا واسیلنکو گفت: “ما با استفاده از این مدل ، ضوابط اساسی جدید سیستم را محاسبه کردیم و یکی از مشخصات اصلی را بهینه سازی کردیم – غلظت بستر آلی”.

محلول گلوکز در مخلوط نمک ها به عنوان بستری در باتری ها عمل می کند و منبع میکروارگانیسم ها لجن فعال شده برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. نتایج تحقیقات دانشمندان دانشگاه فناوری شیمی D. D. Mendeleev روسیه (MUCTR) در مجله Energies منتشر شد.

دانشمندان مقادیر پارامترهای عددی تعبیه شده در مدل را بر اساس نتایج تجربی تصفیه کردند و سپس از این مدل برای محاسبه غلظت مطلوب گلوکز در محلول غذایی استفاده کردند. دانشمندان خاطرنشان کردند ، به همین ترتیب ، سایر پارامترهای اصلی MFC نیز می توانند با استفاده از مدل پیشنهادی بهینه شوند.

به گفته آناتولی آنتیپوف ، محقق برجسته در دانشكده شیمی دانشگاه دولتی لومونوسف مسكو ، تقاضا برای تولید كننده های مختلف الكتریكی با استفاده از مواد اولیه آلی تجدید پذیر به طور مداوم در حال افزایش است كه در اثر افزایش پیوسته مصرف برق است.

“عملکرد MFC توسط مجموعه ای از عوامل پیچیده تعیین می شود ، از تکامل محیط باکتری گرفته تا سینتیک واکنش های الکترود که اتفاق می افتد. به همین ترتیب ، بهینه سازی آزمایشی MFC اغلب به یک وظیفه بسیار حجیم تبدیل می شود. آناتولی آنتیپوف گفت ، ایجاد شده توسط همکاران از MUCTR به انتخاب پارامترهای اصلی بر اساس پیش بینی های ریاضی کمک می کند ، در نتیجه حجم آزمایشات به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

این تحقیق توسط دانشمندان دپارتمان فن آوری های محاسبات اطلاعاتی و دپارتمان بیوتکنولوژی در دانشگاه فناوری شیمی D. D. Mendeleev روسیه همراه با محققان موسسه شیمی فیزیکی و الکتروشیمی فرومکین آکادمی علوم روسیه (IPCE) انجام شده است. RAS) و دانشگاه جنوا (ایتالیا).

در آینده ، دانشمندان MUCTR قصد دارند با استفاده از مدل جدید یک سیستم ترکیبی برای تصفیه فاضلاب با تولید همزمان برق تولید کنند.

دانشگاه فناوری شیمی D. مندلیف پیشروترین دانشگاه مهندسی شیمی در روسیه است. کار دانشگاه با هدف ایجاد فن آوری های جدید و معرفی آنها در صنعت انجام می شود: 40 بخش و 20 آزمایشگاه تحقیقات پیشرفته انجام می دهند و متخصصان جوان را آموزش می دهند. این دانشگاه دارای گیاهان آزمایشی و آزمایشی ، پارک فناوری و مرکز نوآوری و فناوری است.