Project summary

Microbial fuel cells (MFCs) are an emergent and a promising technology which converts organic matter into electricity with the help of exoelectrogenic bacteria present in the wastewater.

The scope of this project is to combine the results generated in current research, our research results on microbial fuel cells and interdisciplinary expertise of the research team and apply them to design a functional model of MFCs for treating municipal wastewater and generate bioelectricity in the laboratory environment. The minimization of the problems associated with the performance of MFC could be achieved by an effective electron transfer from microbes via anode which involves the high electrical conductivity of the anode materials and enhancing the surface area, porosity and biocompatibility of the anode. Furthermore, the availability of the anode materials is an essential requirement for MFC commercialization. Our approach to improve the MFCs performance and for the development of a functional model of MFCs refers to the improvement of the electrode design , which is considered the biggest challenge in achieving a scalable and cost efficient MFCs technologies. Addressing this challenge, modification of the anode with advanced carbon based materials (such as CNTs, graphene and their composite with conducting polymers) will be used to improve planar and 3D configuration of MFCs anodes together with biofilm investigation and biocompatibility assay. Different MFC electrodes and reactor configurations will be tested for the improvements in power generation of MFCs and wastewater treatment in order to develop a functional model of MFCs.

Abstract

Celulele de combustie microbiene (MFCs) sunt o tehnologie emergenta și promițătoare care transformă materia organică în energie electrică cu ajutorul bacteriilor exoelectrogenic prezente în apele uzate.

Scopul acestui proiect este de a combina rezultatele obținute în cercetările actuale, rezultatele noastre de cercetare legate de celule de combustie microbiene si expertiza interdisciplinara a echipei de cercetare și de a le aplica pentru realizarea unui model funcțional de MFC pentru tratarea apelor uzate municipale și generarea de bioelectricitate la nivel de laborator. Minimizarea problemelor asociate cu performanța MFC ar putea fi realizată printr-un transfer de electroni eficient de la microbi la anod, ceea ce implică o conductivitatea electrică ridicată a materialelor anodice, creșterea suprafaței specifice, o porozitate adecvata cresterii biofilmului precum și imbunatatirea biocompatibilitatii materialului anodic cu comunitatea microbiana prezenta in apele uzate. În plus, disponibilitatea materialelor anodice este o cerință esențială pentru comercializarea MFC.

Abordarea noastra pentru îmbunătățirea performantelor MFCs si pentru realizarea unui model functional de MFCs se referă la imbunatatirea designul electrodului, considerata cea mai mare provocare în realizarea unei tehnologii MFCs scalabile si eficiente ca cost. In acest scop, modificarea anodului cu configuratie planara sau tridimensionala (3D) cu materiale avansate pe bază de carbon (cum ar fi CNTs, grafene și compozitele acestora cu polimeri conductori) impreuna cu investigarea biofilmului crescut pe anod si testele de biocompatibilitate vor fi utilizate pentru a îmbunătățirea performantelor anodului MFC. Astfel diferite configuratii de electrozi si reactoare vor fi testate pentru imbunatatirea eficientei MFC pentru producerea de bioenergie si tratarea apelor uzate, în scopul realizarii unui model funcțional de MFC.