最近的一篇论文发表在杂志上能量回顾了使用不同的有机废物作为燃料的微生物燃料电池(mfc电池)生物能源生产。
研究:通过微生物燃料电池有机废物基质生物能源生产:重点审查。图片来源:Sergii基诺夫/ Shutterstock.com
背景
全世界能源消费增长增加了不利影响的担忧现有的高成本、低环保的化石燃料发电过程。mfc电池用于生物能源生产代表着它们和更经济的选择,因为他们主要使用有机废物作为燃料。
mfc电池通常作为bio-electrochemical设备使用有机基质,使酶文化和/或电致细菌来发电,从而减少环境危险值,如化学需氧量(COD)、有机废物。一个广泛范围的几个行业被评估为燃料的副产品mfc电池在一些研究。
在这项研究中,研究人员回顾了多种有机废物基质,可以作为燃料利用mfc电池代生物能源和利用率提高库仑效率的效果,COD去除效率和功率密度。
能源使用有机废物作为MFC基质
蔬菜、水果、食物垃圾和废水
食物浪费来自餐馆和家庭被认为是适合生物能源生产。两院的mfc电池通常使用食物垃圾用于发电。
库仑效率高时实现马铃薯浆和食堂垃圾渗滤液在一院制mfc电池使用。最大体积功率密度是实现马铃薯浆时,自然的蔬菜废弃物,食物垃圾渗滤液,食物浪费,和食堂浪费被用于three-chamber和两院的mfc电池,当功率密度最高的区域意识到当挑选西红柿,土豆,食品加工废弃物,食堂垃圾渗滤液,食堂浪费食物,食物浪费乙醇发酵一院制台被用作燃料和两院的mfc电池。
海鲜产业
海鲜产业产生的废物含有较高的有机质含量,包括硝酸盐、油和脂肪。此外,该行业也会产生大量的废水在设备清洗和海鲜加工。2020欧洲杯下注官网
体积功率密度最高的海鲜时意识到浪费在两院的MFC使用石墨棒作为阴极和阳极,而最大区域功率密度是海鲜浪费在两院的MFC以聚丙烯为阴极和阳极。
一院制海鲜air-cathode MFC中的浪费和MFC与碳布钢丝网作为阴极和阳极导致COD去除效率最高,而最大的库仑效率实现废物时用于空气阴极MFC。
乳制品行业
乳制品行业作为主要来源的废水含有高含量的维他命,脂类,蛋白质,乳糖和一些污染物如固体,氯化物,磷酸盐,硫酸盐和硝酸盐。
区域最高功率密度是一院制酸奶作为燃料在空气阴极MFC以活性炭为阴极和不锈钢纤维毡为阳极,而最大体积功率密度实现当牛粪利用与石墨纤维刷three-chamber MFC和颗粒作为阴极材料和石墨纤维刷作为阳极材料。
一院制乳制品浪费在MFC与石墨板作为阴极和阳极导致最大COD去除效率,而库仑效率最高的是意识到当奶酪乳清是用作燃料一院制MFC用石墨纤维布作为阴极和石墨纤维刷作为阳极。
总的来说,乳制品废水在两院的mfc电池的使用导致了更好的库仑效率和功率密度,而在一院制mfc电池导致最大的COD去除率。
酒庄和啤酒厂废弃物
酒厂和啤酒厂废水富含重金属、磷、硝态氮,碳水化合物,糖类和被认为是生物能源生产的主要来源。面积和体积功率密度达到最高时酒厂浪费和啤酒厂废弃物是一院制用于管式和mfc电池,分别。
此外,一院制啤酒厂废弃物的使用MFC导致最大COD去除效率,酒厂的使用浪费在管状MFC导致库仑效率最高。总的来说,一院制mfc电池导致库仑效率最高,COD去除效率、功率密度与不同的卷工作。
石油行业
石油废料主要是由氮、糖、脂类,固体。一院制豆油作为燃料的使用MFC与碳布/不锈钢为阴极和石墨毡为阳极导致COD去除效率和功率密度最高,而最大的库仑效率实现植物油废水用于双腔MFC时用碳布作为阴极和阳极石墨棒。
动物和肉类工业浪费
全世界的肉类需求的增长也同样增加了肉类产业产生的废物。通常情况下,两院的mfc电池利用达到最大功率密度,而一院制mfc电池从肉浪费生成库仑效率最高。
此外,最大的COD去除率是由管状MFC实现的。最高功率密度和COD去除效率是实现当山羊瘤胃液体和屠宰场废物被用于四两院的MFC和MFC有氧生物反应器,分别。屠宰场废水在MFC吸气式的阴极产生最大的库仑效率。
酒厂和糖基产业
糖蜜是糖基工业的主要副产品,富含盐和糖,而废水含有固体的主要副产品酒厂的行业。最高功率密度、COD去除效率和库仑效率时意识到酒厂浪费,糖蜜,和酒精酒厂在单一,两院的MFC电池,利用MFC与膜电极组装(哼哼)和平板式高温MFC。
农业和土地浪费
农业过程产生植物废料由木质素、半纤维素,纤维素,而土壤浪费由于合成氮的积累,生成尿液,尿素等物质在土壤中。
农业废弃物的最大功率密度和土壤浪费是纤维素和人类尿液被用作燃料,一院制membrane-less MFC soil-based MFC,分别。
此外,COD去除率最高效率和库仑效率时意识到淀粉废水和稻草粉被用于air-cathode MFC和3 h形一系列两院的MFC,分别。
市政/固体Waste-Mixed浪费
城市垃圾的主要来源是能源生产在不同类型的mfc电池。蔬菜废弃物与糖蜜6 u型双腔mfc电池功率密度最高,在市政废水农业或日记两院的mfc电池导致最大的COD去除效率。库仑效率最高时达到污泥和土豆被用于十一两院的mfc电池。
结论和未来的前景
处理食物垃圾是最适合mfc电池的有机废物基质中各种类型的浪费了在这项研究中,紧随其后的是乳制品、啤酒,和动物粪便,由于他们的持续可用性。此外,大幅提高食物垃圾为燃料的使用mfc电池功率密度可显著提高。
然而,确定一个合适的阴极电极材料是mfc电池的显著的挑战之一,必须解决在mfc电池实现提高能源效率。此外,一些其他因素,如基质扩散到生物膜和微生物生长,必须追究各种浪费提高生物能源的一代。虽然MFC电池目前新兴的技术,高档MFC系统,和他们为子孙后代可持续发展将发挥至关重要的作用。
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源
妈妈,D。Sourkouni, G。Argirusis C。等。通过微生物燃料电池有机废物基质生物能源生产:重点审查。能量2022年。https://doi.org/10.3390/en15155616
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