Applications of Microbial Fuel Cell on Sewage Treatment by Using Electrogens

أسامه السنوسي لامه; آمنه علي الحداد; سمية السنوسي لامه

doi:10.59743/jmset.v1i2.120

المؤلفون

أسامه السنوسي لامه قسم العلوم البيئية، جامعة أشاريا نكرجونة، الهند.
آمنه علي الحداد قسم علم الحيوان والأحياء المائية، جامعة أشاريا نكرجونة، الهند.
سمية السنوسي لامه قسم علوم البيئة، كلية العلوم، جامعة الزيتونة، ليبيا.

DOI:

https://doi.org/10.59743/jmset.v1i2.120

الكلمات المفتاحية:

خلايا الوقود الميكروبية، الأوكسجين المستهلك كيميائياً، النفايات البلدية، صناعة الألبان، إنتاج الطاقة الكهربائية البيولوجية

الملخص

إن أشكال الطاقة المتجددة والنظيفة هي واحدة من الاحتياجات الرئيسية في الوقت الحاضر حيث أن الخلايا الوقود الميكروبية تقدم مزايا لا لبس فيها على أساليب تحويل الطاقة المتجددة الأخرى و إنتاج موارد الطاقة مع التقليل من النفايات، وهي واحدة من أفضل الطرق لممارسات إدارة الموارد الطاقة المستدامة، ويعتبر تطبيق خلايا الوقود الميكروبية (MFC)الذي يمثل نهجاً جديداً تماماً لمعالجة مياه الصرف الصحي مع إنتاج الطاقة النظيفة المستدامة، يمكن أن تتحقق الزيادة في الطلب على الطاقة من قبل خلايا الوقود الميكروبية في المستقبل. في السنوات الأخيرة أظهر الباحثون أن خلايا الوقود الميكروبية يمكن استخدامها لإنتاج الكهرباء من المياه التي تحتوي على الجلوكوز، خلات رصاص الثنائية أو محلول رنغر المركز. كما أن الدراسات على توليد الكهرباء باستخدام المواد العضوية من مياه الصرف الصحي لا زالت جارية إلى حد الآن. إن الكتلة الحيوية للنفايات هي مصدر رخيص ووفير نسبيا حيث توفر الإلكترونات للميكروبات التي تصبح قادرة على إنتاج التيار الكهربائي إلي خارج الخلية بسرعة تطوير التقنيات الكهرو كيميائية الميكروبية مثل خلايا الوقود الميكروبية حيث أنها جزء من منصة متنوعة من تقنيات الطاقة وإنتاج المواد الكيميائية المستدامة في المستقبل. في هذه الدراسة تم أخذ اثنين من عينات مياه الصرف الصحي، ومياه النفايات البلدية من منطقة قريبة من كنتور ولاية أندرا براديش بالهند(A.P.) وعينات من نفايات الألبان ببلدية كنتور (A.P.) وقد استخدمت في مكعبات (MFCs) خلايا الوقود الميكروبية لتوليد الكهرباء، حيث أنه إلى جانب توليد الكهرباء في الخلايا الوقود الميكروبية بنجاح يساعد في معالجة نفس مياه النفايات من العينات. وقد تم تحليل بعض المعاملات مثل (الأس الهيدروجيني، العسر الكلي ومجموع الأملاح الذائبة والأوكسجين المستهلك كيميائياً والأوكسجين المستهلك حيوياً لكلتا العينتين). كما تم تحليل كفاءة إزالة خلايا الوقود الميكروبية باستخدام طريقة ارتداد القياسية. وكانت جميع خلايا الوقود الميكروبية فعالة في إزالة الأوكسجين المستهلك كيميائياً50 ٪، 75٪، 85 % بعد فترة زمنية قدرها 10، 15، 30 يوم علي التوالي لتشغيل خلايا الوقود الميكروبية مع النفايات البلدية.

المراجع

Allen R.M, and Bennetto H.P. (1993). Microbial Fuel Cells-Electricity Production from Carbohydrates. Applied Biochemistry and Biotechnology, 3(40): 27–40.

Berk R. S., and Canfield J. H. (1964). Bioelectrochemical energy conversion, Nature Biotechnology.

Bond D.R., and Lovley D.R. (2003). Electricity production by Geobacter sulfur reduces attached to electrodes. Applied and Environmental Microbiology, 69: 1548–1555.

Byung H., Chang S., and Moon H. (2006). Microbial Fuel Cell-Type Biochemical Oxygen Demand Sensor Bioelectrochemistry Laboratory. Water Environment & Remediation Research Centre, Korea Institute of Science and Technology, Hawolgok-dong, Sungpook-ku, Seoul, Korea.

Chaudhuri S.K., and Lovley D.R. (2003). Electricity generation by direct oxidation of glucose in mediatorless microbial fuel cells. Nature Biotechnology, 21: 1229–1232.

Cheng S., Liu H., and Logan B.E. (2006). Increased performance of single chambered MFCs using an improved cathode structure. Electro. Chem. Biocommunity, 8(3): 888-891.

Chonde S.G. (2014). Microbial fuel cell: a new approach of wastewater treatment with power generation. Int. J. Chem. Environ. Pharm. Res., 5(1): 8-12.

Hampannava U.S., and Shivayogimath C.B. (2010). Anaerobic treatment of sugar industry wastewater by up flow anaerobic sludge blanket reactor at ambient temperature. Int. J. Env. Sci.,1(4): 631 -639

Jang J.K., Pham T.H., Chang I.S., Kang K.H., Moon H., Cho K.S., and Kim B.H. (2004). Construction and operation of a novel mediator and membrane-less microbial fuel cell. Process Biochemistry, 39: 1007-1012.

Kim H.J., Hyun M.S., Chang I.S., and Kim B.H. (1999). A microbial fuel cell type lactate biosensor using a metal-reducing bacterium Shewanella putrefaciens. Journal of Microbiology and Biotechnology, 9: 365–367.

Kim J.R., and Premier Lee G.C. (2010). Sustainable wastewater treatment: how might microbial fuel cells contribute. Biotechnol Advances, 286: 871-881.

Liu H., Ramnarayanan R., and Logan B.E. (2004). Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Environmental Science & Technology, 38: 2281–2285.

Logan B.E., and Regan J.M. (2006). Microbial challenges and fuel cell applications. Environmental Science Technology, 40: 172–180.

Mali B.M., Gavimath C.C., Hooli V.R., Patil A.B., Gaddi D.P., Ternikar C.R., and Ravishankera B.E. (2012). Generation of bioelectricity using waste water. Int. J. Adv. Biotechnol. Res, 3(1): 537- 540 .

Mathuriya A.S. and Sharma V.N. (2009). Bioelectricity production from various wastewaters through microbial fuel cell technology. J. Biochem. Tech, 2(1): 133-137.

Moon H., Chang I.S., and Kim B.H. (2006). Continuous electricity production from artificial waste water using a mediator-less microbial fuel cell. Bioresource Technology, 97: 621–627.

Pandey B.K., Mishra V., and Agrawal S. (2011). Production of bio-electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Int. J. Eng. Sci. Technol, 3(4): 42- 47.

Park D.H., and Zeikus J.G. (2003). Improved fuel cell and electrode designs for producing electricity from microbial degradation. Biotechnology and Bioengineering 81: 348–355.

Pethkar A.V., Kalyani K., Priyanka B., Vaishali B., Kale V.S., and Sucheta N. P. (2012). A microbiological process for combined bioelectricity production and wastewater treatment using Staphylococcus Sp. J. Environ. Res. Dev., 6: No. 3A.

Ramnarayan R., Logan B.E., and Liu H. (2004). Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell, Environ. Sci. and Technol, 38: 11-17.

Yifeng Z. (2012). Energy recovery from waste streams with microbial fuel cell (MFC)-based technologies. Ph.D. Dissertation, Department of Environmental Engg., Technical University, Denmark.