미생물 전기 분해 세포는 전기 화학 장치로의 바이오 촉매로서 "전기 활성 미생물"을 사용하는 혁신적인 기술이며; 이러한 전기 활성 미생물은 전도성 재료를 전자 공여체 또는 수용체로 사용하여 외부 전자 전달 메커니즘을 통해 전도성 물질로 전자를 교환 할 수 있습니다.
.미생물의 신진 대사에서 현재 세대는 1911 년에 M.C.에 의해 처음보고되었습니다. 그의 과학적 커뮤니케이션 서한에서 포터는“유기 화합물의 분해와 함께 전기 효과”라고 말하면서 다음과 같이 진술했다.
미생물과 고체 물질 사이의 상호 작용에 대한 연구는 주로 금속의 생체 고유 분야, 특히 해양 환경에서 지속적으로 20 년 동안 전기 활성 미생물에 대한 과학적 관심은 주로 환경 분야에서 생물 전기 화학적 시스템에 적용하는 데 중점을두고있다.
후자 기간 동안 개발 된 가장 잘 알려진 생체 전기 화학 장치는 유기 화합물의 생체 산화성 산화를 결합하고 공기 중의 산소 감소를함으로써 전기 에너지를 생성함으로써 전기 에너지를 생성함으로써 전기 에너지를 생성하여 전기 에너지에 직접 변환함으로써 전기 에너지를 생성 할 수있는 공기-캐드 미생물 연료 전지 (MFC)이다. MFC 에너지 출력이 벤치 마크 기술과는 거리가 멀더라도 MFC에 대한 연구는 오늘날 전 세계의 900 명 이상의 과학자들이 포함 된 새롭고 매우 활발한 연구 분야로 이어졌으며, 대부분은 국제 미생물 전기 기술 (ISMET)에 속합니다.
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오늘날, 생체 전기 화학적 시스템은 폐수 처리 (미생물 전기 분해 세포, MEC)와 결합 된 표적 분자의 생산, 브라키시 및 바닷물의 탈염 (미생물 탈수 세포, MDC) 또는 직접 CO <하위> 2 와 같은 광범위한 응용 분자에 대해 조사됩니다. 휘발성 지방산으로의 고정 (미생물 전기 합성 세포, MES). MEC는 Co
생물 전기 화학적 메탄 화을 전기 과잉 생산, 특히 재생 가능한 공급원의 사용 전략으로 사용하는 가능성은 농축 된 CO <서브> 2 의 생체 전기 화학 전력-가스 개념 (BP2G)에서 제안되었다. 바이오 가스 또는 다른 연도 가스와 같은 스트림은 메탄 생산 바이오 카드 코드를 사용하여 메탄으로 변환 될 수 있습니다. 또한, 생체 전기 화학 반응에 의해 생성 된 에너지는 양이온 교환 막을 통한 이동 덕분에 폐수에서 암모늄 질소의 농도 및 회복을 허용한다. 암모늄 회수는 고정 (에너지 집약적 인 하버-바쉬 프로세스에 의해 수행됨)과 폐수 (질산/피식 프로세스)에서의 제거가 에너지 집약적 프로세스이기 때문에 중요한 환경 목표를 나타냅니다.
.이러한 맥락에서, 최근 우리의 연구 그룹“바이오 가스 업그레이드 및 영양 회복을위한 3 챔버 생체 전기 화학적 시스템”에 의해 발표 된 연구는 카토드 성 메탄 형성과 CO <서브> 2 를 결합하기위한 미생물 전기 분해 세포의 혁신적인 구성의 성능을보고합니다. 암모늄 및 중탄산염 회수와 함께 양극 폐수 처리로 제거. 이 간행물에서 생성 된 혁신은 양성과 음극 챔버 사이의 양성자 교환 막과 음이온 교환 막에 의해 분리 된 축적 챔버라는 중간 챔버의 추가입니다.
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세포 구성으로 인해, 전기 성급 유지는 양극에서 양이온에서 축적 챔버로의 양이온 (암모늄) 및 음이온 (중탄산염)이 음극에서 축적 챔버로 이동함으로써 보장되었다. 이온 이동의 구동력은 양극 및 음극 생물-전기 화학 반응에 의해 생성 된 전기, 즉 유기물의 양극 산화 (COD) 및 음극 Co 2 입니다. 절감; 생성 된 공정은 생체 전기 화학적으로 생성 된 에너지와 함께 종래의 전유 투석 공정처럼 작용한다. MEC의 작동 중에 결정된 주요 이온 성 종은 양극 유입수 (시립 폐수를 시뮬레이션하는)와 Co 2 에서 파생 된 중탄산염에 의해 공급 된 암모늄이었다. 알칼리도 생성으로 인한 음극 챔버의 흡착. 음극 챔버의 알칼리성 생성 - 메인 Co
3-Chamber MEC 공정은 혐기성 소화 과정으로부터 부산물 품질의 증가를위한 사후 단위 처리로 잠재적으로 사용될 수 있습니다. 바이오 메탄에서 변환 된 반면, 양극 챔버에서는 전형적으로 잔류 COD와 고농도의 암모늄을 포함하는 소화 챔버는 잔류 대구 산화에 의해 공정의 에너지 수요를 부분적으로 유지합니다. 마지막으로, 2 개의 생체 전기 화학적 반응에 의해 생성 된 전류는 암모늄 및 중탄산염의 이동을 촉진하여 비료 또는 영양 용액과 같은 다른 생명 공학 목적으로 활용 될 수있는 축적 챔버에서 농축 스트림을 얻는다.
.참조
- 포터, M.C. (1911). "유기 화합물의 분해와 함께 전기 효과." 런던 왕립 학회의 절차 :생물학 과학 84 (571) :260-276.
- Schroder, U., F. Harnisch 및 L. T. Angenent (2015). "미생물 전기 화학 및 기술 :용어 및 분류." 에너지 및 환경 과학 8 (2) :513-519.
- Geppert, F., D. Liu, M. Van Eerten-Jansen, E. Weidner, C. Buisman 및 A. Ter Heijne (2016). "생체 전기 화학 전력 대기 :최신 예술 및 미래의 관점." 생명 공학 동향 34 (11) :879-894.
- Zeppilli, M., A. Mattia, M. Villano 및 M. Majone“바이오 가스 업그레이드 및 영양소 회복을위한 3 챔버 생체 전기 화학 시스템”. 연료 전지
바이오 가스 업그레이드 및 영양 회복을위한 3 차 샘버 생체 전기 화학적 시스템은 최근 저널 연료 전지 에 발표되었습니다. .
