產生電子的微生物為可持續廢水處理提供動力

華盛頓州立大學的研究人員開發了一種可持續的廢水處理系統，該系統依靠產生電子的微生物群落來清潔水。

有朝一日，這項工作可能會減少對用于移動和處理廢水的高能耗過程的依賴，而這些過程占總電能消耗的百分之二。

通過Abdelrhman穆罕默德，博士后研究助理，并Haluk Beyenal的帶領下，保羅Hohenschuh特聘教授在基因和化學工程與生物工程琳達Voiland學校，研究人員對他們在雜志上，報告工作生物電化學。

在廢水處理中，曝氣是一種耗能的過程，是去除污染物的必要步驟。泵連續工作以將空氣混合到水中，添加氧氣，細菌隨后將其用于氧化有機物和污染物。在他們的工作中，研究人員使用了他們開發的獨特的微生物燃料電池系統，以替代外部曝氣。

穆罕默德說：“如果我們僅在減少一小部分能源使用，那就是每年數十億美元的成本。” “能源成本是其中一部分，但這也意味著減少環境排放。”

微生物燃料 電池通過使微生物以類似于電池的方式將化學能轉化為電能來工作。它們不產生大量電能，因此已用于低功率應用，尤其是在電池不可行的偏遠地區。

就廢水處理而言，微生物燃料電池可以承擔曝氣和氧氣的作用-接受細菌作為其代謝工作產物而產生的電子。

除了代替氧氣外，系統還可以產生少量電力，可用于進行額外的曝氣。

穆罕默德說：“我們試圖分兩步考慮。” “我們降低了能源成本，因為您無需充氣和添加氧氣，但是第二部分是我們產生的電能很少，可用于廢水處理廠本身的某些有用應用。”

貝耶納爾補充說：“這就像我們在雙重浸入。” “我們使用電極，然后使用電子受體來促進微生物的生長。另一方面，我們為泵和充氣增加了一點電。通過這種方法，它功能更強大，可以更快地處理廢水。”

燃料電池已在理想條件下通過實驗用于廢水處理系統，但在現實世界和變化的條件下，它們通常會失效。

穆罕默德說：“微生物燃料電池缺乏內部控制來控制陽極和陰極的電勢，因此也無法控制電池的電勢。” “這可能會導致系統故障。”

在WSU團隊開發的系統中，研究人員添加了一個額外的電極，可以對其燃料電池系統進行額外的控制。該系統是可切換的。它可以自己作為微生物燃料電池工作，因為它可以緩慢地清理廢物，因此不消耗任何能量，也可以切換為使用比曝氣少的能量并且可以更徹底地進行清理的微生物。Mohamed發明了控制電極的廉價便攜式電子設備。