Produkcja energii elektrycznej z wywaru zbożowego przy użyciu bioogniwa mikrobiologicznego

• Autorzy: Zbigniew Garncarek , Barbara Garncarek , Krzysztof Tomaszewski

Warianty tytułu

Electricity Production from Wheat Stillage (Distillery Wastewater) in Microbial Fuel Cell

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Do generowania prądu elektrycznego zastosowano mikrobiologiczne bioogniwo z komórkami Bacillus megaterium, znajdującymi się w przestrzeni anodowej oddzielonej od komory katodowej membraną Nafion 117. Jako substratów używano buforowanych roztworów glukozy i wywar zbożowy. Błękit metylenowy, stosowany w charakterze przenośnika elektronów, pozwalał na generowanie większej mocy w porównaniu z czerwienią obojętną. Wyniki eksperymentów pokazują, że możliwe jest jednoczesne generowanie elektryczności i oczyszczanie ścieków. Generowana moc zależała od wielkości ładunku zanieczyszczeń, wyrażanego wartością ChZT. Maksymalną gęstość mocy 18,7 mW/m2 (4,95 kΩ rezystor) uzyskano, stosując jako substrat dwukrotnie rozcieńczoną ciekłą frakcję wywaru, bez dodatku sztucznych przenośników elektronów. W tym przypadku redukcja ChZT wywaru wyniosła 92,3%. (abstrakt oryginalny)

EN

A microbial fuel cell with Bacillus megaterium in the anode chamber separated from the cathode chamber by Nafion membrane was employed to generate electricity. Glucose and wastewater (wheat stillage) were tested as substrates. Methylene blue, when used as the mediator was found to produce a higher output from the cell when compared to neutral red. Experimental data demonstrated the feasibility of in situ bioelectricity generation along with wastewater treatment. The performance of MFC with respect to power generation was found to depend on the applied COD of the wastewater. The maximum power output obtained was 18,7 mW/m2 (4,95 kΩ resistor) using mediatorless MFC. A 92,3% reduction of COD was observed when the microbial fuel cell was operated using diluted (1:1) wheat stillage as a substrate.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Energia elektryczna; Produkcja energii; Zboża

EN

Electric power; Energy production; Corn

• Czasopismo: Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu. Nauki Inżynierskie i Technologie
• Rocznik: 2010
• Tom: 2
• Numer: nr 92
• Strony: 122--134

Twórcy

autor

Zbigniew Garncarek

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Barbara Garncarek

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

autor

Krzysztof Tomaszewski

• Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Rittmann B.E., Opportunities for renewable bioenergy using microorganisms, Biotechnol. Bio-eng. 2008, 100, 203-212.
• [2] Davis F., Higson S.P.J., Biofuel cells - Recent advances and applications, Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 1224-1235.
• [3] Angenent L.T, Karim K., Al.-Dahhan M.H., Wrenn B.A., Domiguez-Espinosa R., Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater, Trend.s Biotechnol. 2004, 22,477-485.
• [4] Park D.H., Zeikus J.G., Electricity generation in microbial fuel cells using neutral red as an elec-tronophore, App. Environ. Microbiol. 2000, 66, 1292-1297.
• [5] Niessen J., Schroder U., Scholz F., Exploiting complex carbohydrates for microbial electricity generation - a bacterial fuel cell operating on starch, Electorochem. Commun. 2004, 6, 955-958.
• [6] Daniel D.K., Mankidy B.D., Ambarish K., Manogari R., Construction and operation of a microbial fuel cell for electricity generation from wastewater, I. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 7555--7560.
• [7] Du Z., Li H., Gu T., A state of the art review on microbial fuel cells: A promising technology for wastewater treatment and bioenergy, Biotechnol. Advanc. 2007, 25, 464-482.
• [8] Liu H., Rammarayanan R., Logan B.E., Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Environ. Sci. Tchanol. 2004, 38, 2281-2285.
• [9] Kim J.R., Min B., Logan B.E., Evaluation of procedures to acclimate a microbial fuel cell for electricity production, Appl. Microbiol. Biotehnol. 2005, 68, 23-30.
• [10] Jang J.K., Pham T.H., Chang I.S., Kang K.H., Moon H., Cho K.S., Kim B.H., Construction and operation of a novel mediator- and membrane-less microbial fuel cell, Process Biochem. 2004, 39, 1007-1012.
• [11] Moon H., Chang I.S., Jang J.K., Kim B.H., Residence time distribution in microbial fuel cell and its influence on COD removal with electricity generation, Biochem. Eng. J. 2005, 27, 59-65.
• [12] Min B., Kim J., Oh S., Regan J.M., Logan B.E., Electricity generation from swine wastewater using microbial fuel cells, Water Res. 2005, 39, 4961-4968.
• [13] Oh S.E., Logan B.E., Hydrogen and electricity production from a food processing wastewater using fermentation and microbial fuel cell technologies, Water Research 2005, 39, 4673-4682.
• [14] Liu H., Ramnarayanan R., Logan B.E., Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell, Environ. Sci. Technol. 2004, 38, 2281-2285.
• [15] Li Z., Zhang X., Lei L., Electricity production during the treatment of real electroplating wastewater containing Cr6 using microbial fuel cell, Process Biochem. 2008, 43, 1352-1358.
• [16] Zuo Y., Maness PC, Logan B.E., Electricity production from steam-exploded corn stover bio-mass, Energy Fuel. 2006, 20, 1716-1721.
• [17] Lian B., Hu Q., Chen J., Ji J., Teng H.H., Carbonate biomineralization induced by soil bacterium Bacillus megaterium, Geochim., Cosmochim. Acta 2006, 70, 5522-5535.
• [18] Aksoy H.M., Ozman-Sullivan S.K., Isolation of Bacillus megaterium from Aphis pomi (Ho-moptera: Aphididae) and assessment of its pathogenicity, J Plant Pathology 2008, 90, 449-452.
• [19] Raux E., Lanois A., Warren M.J., Rambach A., Thermes C, Cobalamin (vitamin B12 biosynthesis: identification and characterization of a Bacillus megaterium cobl operon, Biochem. J. 1998, 335, 159-166.
• [20] Ieropoulos I.A., Greenman J., Melhuish C, Hart J., Comparative study of three types of microbial fuel cell. Enzym Microbial. Tchnol. 2005, 37, 238-245.
• [21] Park D.H., Zeikus J.G., Electricity generation in microbial fuel cells using neutral red as electronophore, App. Envirom. Mocrobiol. 2000, 66, 1292-1297.
• [22] Kim N., Choi Y., Jung S., Kim S., Effect of initial carbon sources on the performance of microbial fuel cells containing Proteus vulgaris, Biotechnol. Bioeng. 2000, 70, 109-114.
• [23] Scott K, Murano C.,A study of microbial fuel cell using manure sludge waste, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2007, 82, 809-817.
• [24] Ciechanowicz W., Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe przetwarzające ścieki organiczne bezpośrednio w elektryczność, Energetyka i ekologia, 2008, marzec, 220-224, www.energetyka.eu.
• [25] Mohan S.V., Mohanakrishna G., Srikanth S., Sarma P.N., Harnessing ofbioeleclricity in microbial fuel cell (MFC) employing aerated cathode through anaerobic treatment of chemical wastewater using selectively enriched hydrogen producing mixed consortia, Fuel 2008, 87, 2667-2676.
• [26] Arceneaux J.E.L., Byers B.R., Ferrisiderophore reductase activity in Bacillus megaterium, J. Bacterid. 1980,141,715-721.