Project summary

Microbial-electrochemical cells (MEC) can convert readily available substrates from “renewable” sources into hydrogen or electrical energy and presents an opportunity to make a major contribution to EU energy requirements. MEC is an environmental friendly method for wastewater treatment with self-sustained electricity generation using microorganisms. Development of feasible MEC technology could be the answer to the worldwide concern for development of alternative water reuse technology.

Our approach for improvement of MECs refers to the electrode design which can be considered the greatest challenge in making MEC a cost-effective and scalable technology. Optimizations of the electrodes and of the interface electrode/biofilms and cathode materials will result in higher power output and enable real world application of MEC. The novelty of the proposal is related to the development of new nitrogen doped carbon materials, their application for MEC and the new research direction related to the exploitation of MEC technology for heavy metal removal.

Another important objective of the proposal is to create a new research team establishing an independent research programme to reach knowledge and expertise for MEC applications bringing together the combined knowledge in the disciplines of physics, chemistry and biology. The results could be of enormous global environmental benefit by ensuring the optimization of MECs using new advanced materials.

Abstract

Celulele microbiene electrochimice (MEC) produc energie electrica sau hidrogen prin valorificarea metabolismului bacterian si pot converti usor substraturi disponibile in sursele "regenerabile" - hidrogen sau energie electrica și oferă posibilitatea de a aduce o contribuție majoră la cerințele energetice ale UE.. Materialul microbian este atasat de anod, in timp ce catodul cuprinde un electrocatalizator pentru reducerea oxigenului formand apa sau protoni de hidrogen. Tehnologia MEC reprezinta o tehnologie alternativa promitatoare pentru tratarea apelor reziduale și generarea de electricitate-auto-sustinuta prin metabolismul microbian. Dezvoltarea unei tehnologii MEC fezabile ar putea fi răspunsul la preocuparea mondială pentru dezvoltarea tehnologiei alternative de reutilizare a apei. Fiind o parte importantă a MEC, materialul electrodului are una dintre cele mai mari influente asupra densitatii de putere. Compozitia, morfologia si proprietatile de suprafata ale materialelor pentru electrod joacă un rol important in performanta generala a MEC, deoarece influenteaza atasamentul bacteriilor, transferul de electroni si substratul de oxidare.

Abordarea noastră pentru îmbunătățirea performantelor MEC se referă la design-ul electrozilor care poate fi considerată una din provocarile realizarii unei tehnologii MEC rentabilă și scalabilă. Optimizarea electrozilor și a materialelor de interfață cu biofilmele pot avea ca rezultat imbunatatirea tehnologiei MEC pentru a permite aplicarea lor în lumea reală. Noutatea propunerii se referă atat la dezvoltarea de noi materiale de carbon dopate cu azot si utilizarea lor pentru modificarea anozilor MEC și cat si la noua direcție de cercetare referitoare la exploatarea tehnologiei MEC pentru îndepărtarea/recuperarea metalelor grele.

Astfel pentru dezvoltarea de noi materiale avansate, bazate pe materiale de carbonice dopate cu azot (N) pentru tehnologia MEC a fost utilizata metoda „free template” a polimerilor conductori cat si a metodei de „hard template” a polimerilor cu continut de azot in scopul obtinerii materialelor carbonice dopate cu azot.