Mikrobiális üzemanyagcellák alkalmazása a szennyvízminősítésben és tisztításban

Hasonló dokumentumok
Mikrobiológiai üzemanyagcella alapvető folyamatainak vázlata. Két cellás H-típusú MFC

Mikrobiológiai üzemanyagcella Microbial Fuel Cell - MFC. felhasználási lehetőségei

Mikrobiológiai üzemanyagcellák szervesanyag-eliminációs hatékonyságának vizsgálata

Szén-dioxid semleges elektromos energia előállítása szerves szennyezőanyagokból mikrobiológiai üzemanyagcellákban

Szennyezés elimináció és kapcsolt elektromos energia termelés mikrobiológiai üzemanyag cellákban

Úszó fedlapok hatásának vizsgálata nem levegőztetett eleveniszapos medencék működésére nagyüzemi helyszíni mérésekkel és matematikai szimulációval

Vegyipari és Biomérnöki Műveletek. Szennyvíztisztítási biotechnológia

Innovációs folyamat a szennyvízkezelésben: az alga és az MFC története

Innovációs lehetőségek a szennyvíziszap kezelésében

Biológiai szennyvíztisztítás

Korszerű eleveniszapos szennyvízkezelési eljárások, a nitrifikáció hatékonyságának kémiai, mikrobiológiai vizsgálata

BIM környezetmérnök M.Sc. Biológiai szennyvíztisztítás

A szennyvíztisztítás üzemeltetési költségeinek csökkentése - oxigén beviteli hatékonyság értékelésének módszere

Biológia, biotechnológia Környezetvédelem, szennyvíztisztítás altémakörök

Kis szennyvíztisztítók technológiái - példák

A tisztítandó szennyvíz jellemző paraméterei

Kis szennyvíztisztítók technológiái - példák

az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen Telek Fanni környezetvédelmi előadó

Biológiai nitrogén- és foszforeltávolítás az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen

EIT-KIC-MÜC ÁRAMTERMELÉS BAKTÉRIUMOKKAL: EREDMÉNYEK, LEHETŐSÉGEK, LIMITÁCIÓK

Szennyvíz és szennyvíziszap-komposzt gyógyszermaradványainak mikrobiális eltávolítása

Nitrogén és foszfor eltávolítás folyamatának optimalizálása az Észak-pesti Szennyvíztisztító Telepen

A szennyvíztisztítás üzemeltetési költségének csökkentése

Vegyipari és Biomérnöki Műveletek. Szennyvíztisztítási biotechnológia

Ferrát-technológia alkalmazása biológiailag tisztított szennyvizek kezelésére

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Ipari vizek tisztítási lehetőségei rövid összefoglalás. Székely Edit BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Kassai Zsófia üzemeltetési csoportvezető Fővárosi Csatornázási Művek Zrt április 19.

MEMBRÁNKONTAKTOR ALKALMAZÁSA AMMÓNIA IPARI SZENNYVÍZBŐL VALÓ KINYERÉSÉRE

Megnövelt energiatermelés és hatásos nitrogéneltávolítás lehetőségei a lakossági szennyvíztisztításnál. Dr. Kárpáti Árpád Pannon Egyetem

Oxigéndúsítási eljárás alkalmazása a Fejérvíz ZRt. szennyvíztisztító telepein

MMK Szakmai továbbk SZERVESANYAG ELTÁVOLÍTÁS

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Hulladékfogadás, együttes rothasztás, biogáz hasznosítás hatékonyságának növelése a DÉL-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

TÉMAVEZETŐ TAKÁCS ERZSÉBET BEZSENYI ANIKÓ A GYÓGYSZERMARADVÁNYOK ELTÁVOLÍTÁSNAK LEHETŐSÉGEI A DÉL-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

Előadó: Spissich Ákos Pannon-Víz Zrt. Nyúli üzemmérnökség szennyvízágazat vezető

PANNON Egyetem. A szennyvíztisztítás fajlagos térfogati teljesítményének növelése. Dr. Kárpáti Árpád március 28.

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

MEGOLDÁSOK ÉS ÜZEMELTETÉSI TAPASZTALATOK

2. Junior szimpózium december 9. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. A pápai szennyvíztisztító telep szabályozásának sajátosságai

Általános Kémia, 2008 tavasz

Mélységi víz tisztítására alkalmas komplex technológia kidolgozása biológiai ammónium- mentesítés alkalmazásával

A ferrát-technológia klórozással szembeni előnyei a kommunális szennyvizek utókezelésekor

A GINOP PROJEKT BEMUTATÁSA SZENNYVÍZTELEPEK ÁSVÁNYOLAJ FELMÉRÉSÉNEK TAPASZTALATAI

Eljárás kidolgozása az eleveniszapos denitrifikáció műveletének kinetikai

Biokémiai folyamatok populáció-dinamikai hatásai az eleveniszapos szennyvíztisztításban

Megújuló energiaforrások

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Létesített vizes élőhelyek szerepe a mezőgazdasági eredetű elfolyóvizek kezelésében

hír CSATORNA TARTALOM

Adszorbeálható szerves halogén vegyületek koncentráció változásának vizsgálata kommunális szennyvizek eltérő módszerekkel történő fertőtlenítése során

Mikrobiális üzemanyagcella teljesítményének növelése

Hol tisztul a víz? Tények tőmondatokban:

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

Szőke Péter Ádám Környezettudomány szak. Témavezető: Dr. Barkács Katalin

Anaerob fermentált szennyvíziszap jellemzése enzimaktivitás-mérésekkel

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Ipari eredetű nyári túlterhelés a Debreceni Szennyvíztisztító Telepen.

Nagyhatékonyságú oxidációs eljárások a szennyvíztisztításban

Szennyvíztisztítás (szakmérnöki kurzus)

A kisméretű szennyvíztisztító továbbfejlesztése a megújuló energiaforrás előállítása és hasznosítása révén

ELEVENISZAPOS BIOLÓGIAI RENDSZEREK MŰKÖDÉSE, HATÉKONY MŰKÖDTETÉSÜK, FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEIK

TÉMAVEZETŐ Dr. TAKÁCS ERZSÉBET

Nagyhatékonyságú oxidációs eljárás alkalmazása a szennyvízkezelésben

Kommunális szennyvizek kezelése ferrát-technológiával Gombos Erzsébet Környezettudományi Doktori Iskola III. éves hallgató

Milyen biológiai okai vannak a biológiai fölösiszap csökkentésnek? Horváth Gábor Szennyvíztechnológus

Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

Hidrogén előállítása tejcukor folyamatos erjesztésével

Szennyvíztisztítás III.

KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2014/2. ütem -

Biológiai ivóvíz-tisztítási kísérlet a Balatonszéplaki Felszíni Vízműben. XXI. MHT Ifjúsági Napok Mosonmagyaróvár, szeptember

SZENNYVÍZ ISZAP KELETKEZÉSE,

Technológiai szennyvizek kezelése

A biológiai szennyvíz tisztítás alapjai. Roboz Ágnes Budapesti Corvinus Egyetem PhD hallgató

A DEMON technológia hatása a Budapesti Központi Szennyvíztisztító Telepen ammónium-nitrogén mérlegére

A VÍZ- ÉS CSATORNAMŰVEK KONCESSZIÓS ZRT. SZOLNOK SZENNYVÍZ MINTAVÉTELI ÉS VIZSGÁLATI ÜTEMTERVEI Érvényes: évre

Vízminőségi problémák megoldása felszíni vízműben ÉRV ZRt - Lázbérc Kulcsár László Divízióvezető

Iszapkezelés, biogáz előállítás és tisztítás

Nitrogén- és szénvegyületek átalakulásának követése egy többlépcsős biológiai szennyvízkezelő rendszerben

Folyadékmembránok. Simándi Béla BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék /65

A szennyvíztisztítás célja és alapvető technológiái

SAVANYÚ HOMOKTALAJ JAVÍTÁSA HULLADÉKBÓL PIROLÍZISSEL ELŐÁLLÍTOTT BIOSZÉNNEL

A VÍZ- ÉS CSATORNAMŰVEK KONCESSZIÓS ZRt. SZOLNOK SZENNYVÍZ MINTAVÉTELI ÉS VIZSGÁLATI ÜTEMTERVEI Érvényes: évre

Mikrobiális üzemanyagcella teljesítményének növelése

Az üzemanyagcellákat vezérlı egyenletek dokumentációja

HÍRCSATORNA. 1. Bevezetés. 2. A szennyvíztisztító telep terhelése

M Ű E G Y E T E M 1782

KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2012/3. ütem -

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

VÍZISZÁRNYAS FELDOLGOZÓ ÜZEMBŐL SZÁRMAZÓ IPARI SZENNYVÍZ TISZTÍTÁSA. MASZESZ Ipari szennyvíztisztítás Szakmai nap. Előadó: Muhi Szandra

Települési szennyvíz tisztítás alapsémája

Környezetvédelmi műveletek és technológiák 5. Előadás

BME Vízi Közmő és Környezetmérnöki Tanszék. Szabó Anita. Foszfor eltávolítás és a biológiai szennyvíztisztítás intenzifikálása kémiai előkezeléssel

Hazai lépések a szennyvíztisztításban a fenntartható jövőnkért (Hozzászólás Dr. Varga Pál előadásához)

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

Eleveniszap szervesanyag eltávolítás hatásfokának és pehely morfológiai vizsgálata különböző sókoncentrációk alatt.

Túlterhelt szennyvíztisztítók intenzifikálása tiszta oxigénnel

TECHNOLÓGIA SZENNYVÍZISZAPOK TPH TARTALMÁNAK CSÖKKENTÉSÉRE

Fejes Ágnes ELTE, környezettudomány szak

Átírás:

Mikrobiális üzemanyagcellák alkalmazása a szennyvízminősítésben és tisztításban Dr. Tardy Gábor Márk BME ABÉT Lóránt Bálint BME ABÉT Dr. Gyalai-Korpos Miklós Pannon Pro Innovációs Kft. BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

Mikrobiális üzemanyagcella Microbial Fuel Cell - MFC A mikrobiális üzemanyagcella (Microbial Fuel Cell - MFC) egy speciális bioreaktor, amiben a szerves anyagok oxidációjából nyert elektronokat az ún. exoelektrogén mikroorganizmusok egy szilárd vezető felületre (anód) transzportálják. Az MFC-ben a szerves anyagok biodegradációjából közvetlenül elektromos energia nyerhető.

Mikrobiális üzemanyagcella alapvető folyamatainak vázlata Anódtér - Szigorúan anaerob Az exoelektrogének a koenzimek regenerációjából származó elektronokat az anód felületére transzportálják. Katódtér Aerob Az anódtértől egy speciális, protonokra szelektív ioncserélő membránnal van elválasztva.

Az MFC-k alapvető kialakítási formái I. Két elektródterű cellák

Elektród anyagok D Grafit szövet Grafit szál Grafit lap Katód oldalon: az oxigén redukció katalízise (nemesfém pl. Pt, ill. jelenleg fejlesztés alatt álló nemesfém mentes katalizátorok)

Az MFC-k alapvető kialakítási formái II. Légkatódos üzemanyag cellák

Az MFC-k tulajdonságai, felhasználási lehetőségei I. Elektromos-energia termelés Alacsony feszültség értékek (0,3-0,8 V) Kis teljesítmény (~200 W/m 3 ). Kis teljesítményigényű fogyasztók áramellátására Tender et al. 2008

Az MFC-k tulajdonságai, felhasználási lehetőségei II. Szennyezés elimináció Energia termelés nem kifejezett cél Hatékony szervesanyag eltávolítás Légkatód alkalmazása esetén nem kell levegőztetni Alacsony biomassza hozam Szennyvíztisztítás, szennyezés megsemmisítés

Az MFC-k alkalmazása és jövőbeli lehetőségei a szennyvíztisztításban Biomassza hozam nagyon kicsi, akár nagyságrenddel kisebb az eleveniszaphoz viszonyítva. Kis szennyvízmennyiséget fogadó technológiákban ahol a fölösiszap kezelés és szállítás problémát jelent, igen előnyös. Tipikus tartózkodási idő igény 1-3 nap, KOI eltávolítás >90% Jelenleg jellemzően laboratóriumi, esetleg félüzemi szint. Méretnövelési nehézségek: katód aktív fajlagos felülete, költséges szerkezeti anyagok, katalizátorok. Nagy biodegradálható szervesanyag tartalommal rendelkező ipari szennyvizek tisztításában/előkezelésében várhatóan nagyon hatékony.

100 l MFC ipari szennyvíz tisztítására Ipari szennyvíz forrása: Szaké-üzem Whiskey-főzde BME ABÉT, PPIS, OIST közös projekt: a technológia adaptálása hazai Környezetbe, ZOLTEK ipari szennyvíz.

Az MFC-k tulajdonságai, felhasználási lehetőségei III. Bioszenzor Kapcsolat az elektromos paraméterek és a biodegradáció sebessége között Alkalmazás bioszenzorként 0,6 12.7 6.4 3.2 0.8 0.40 0,5 0,4 Feszültség (V) 0,3 0,2 0,1 0 0 500 1000 1500 2000 Eltelt idő (perc)

Folytonosított bioszenzor A mikroorganizmusok fajlagos növekedési sebességének koncentráció függése biodegradálható nem toxikus szubsztrátok esetén a Monod-kinetikával írható le. D µmax: mikroorganizmus maximális fajlagos növekedési sebessége Ks: féltelítési állandó = = + +

Szubsztrát koncentráció függés MFC-kben acetát szubsztrát esetében Két elektródterű MFC Légkatódos MFC

D Folytonos bioszenzor alkalmazhatósága Az általunk vizsgált cellák Ks értéke nagyon alacsony (<10 mg KOI/l), tehát a Monod-görbe nem telített tartománya igen szűk, alacsony koncentrációk mérhetők ilyen módon (<70 mg KOI/l) Jól biodegradálható szennyezőanyag megjelenése élővízben, szennyvíz telepi elfolyóban kis koncentrációban is hatékonyan kimutatható. Jelenleg világszerte kutatási cél a mérési tartományt kiterjeszteni. Valós szennyvíz nem csak jól/könnyen/gyorsan biodegradálható oldott szubsztrátokat tartalmaz.

Szakaszos mérés BOI méréshez hasonlóan minta adagolás után egy előre meghatározott biodegradációs időn keresztül végezzük a mérést. D

D Szakaszos mérés acetát szubsztráttal BOI méréshez hasonlóan minta adagolás után egy előre meghatározott biodegradációs időn keresztül végezzük a mérést. A mérés során átáramlott töltést vizsgáljuk. 100,00 90,00 80,00 Átáramlott töltés ( C ) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 y = 6,6319x R² = 0,9956 20,00 10,00 0,00 0,0 5,0 10,0 15,0 Beadagolt KOI (mg)

Feszültség lefutás különböző szubsztrátok esetén Acetát Kommunális szv. Ipari szv.

On-site mérő szenzor az FCsM Dél-pesti Szennyvíztisztító Telepén (előülepített szv.) Előnyök a konvencionális BOI méréssel szemben: on-site automatikus mintavétel és mérés (eredmények internetről elérhetők), a BOI mérésnél rövidebb mérési időtartam.

Összefoglalás D A mikrobiális üzemanyagcellák a közeljövőben energiahatékony szennyvíztisztítási/előkezelési technológiák alapjai lehetnek akár önmagukban, akár konvencionális technológiákkal kombinálva. MFC alapú bioszenzorok alkalmazása innovatítv, on-line mérési lehetőséget nyújthat a szennyvizek biodegradálható szervesanyag tartalmának meghatározására, a jövőbeli fejlesztések akár szennyvíz frakcionálásban való alkalmazást is lehetővé tehetik.

Köszönetnyilvánítás Gyalai Korpos Miklós (BES Európa Kft., Pannon Pro Innovations Kft. Lóránt Bálint (BME ABÉT) Igor Goryanin (Okinawa Institute of Science and Technology) Makó Magdolna, Barabás Győző, Gyarmati Imre (FCsM) Diplomázó hallgatók (Lóka Máté, Szabó Zsombor, Béki Virág, Kereki Orsolya)

Köszönöm a figyelmet! D Lóka Máté, Lóránt Bálint, Tardy Gábor (2016) A mikrobiológiai üzemanyagcellák alkalmazhatósága energiahatékony szennyezés eliminációs technológiák kialakításában, Hírcsatorna: A Magyar Víz- és Szennyvíztechnikai Szövetség lapja, 2016/3. szám: 22-34 Lóránt B, Lóka M, Tardy GM (2015) Substrate concentration dependency of electricity production in microbial fuel cells. IEEE Xplore. In: Proceedings of the IYCE 2015, Pisa, pp 1 7. doi: 10.1109/IYCE.2015.7180786 Tardy GM, Lóránt B, Lóka M (2017) Substrate concentration dependence of voltage and power production characteristics in two-chambered mediator-less microbial fuel cells with acetate and peptone substrates. Biotechnol Lett 39:383-389. doi: 10.1007/s10529-016-2256-3 Tardy GM, Lóránt B, Lóka M, Nagy B, László K (2017) Enhancing substrate utilization and power production of a microbial fuel cell with nitrogen-doped carbon aerogel as cathode catalyst. Biotechnol Lett 39:993-999. doi: 10.1007/s10529-017-2338-x Tardy GM, Lóránt B (2018) Mikrobiális üzemanyagcellák alkalmazása szennyvíz minősítésére és tisztítására, Vízmű Panoráma, 2018/4: 18-21.

Elektron transzport az anód felületére A sejten kívüli elektrontranszport lehetséges közvetlen érintkezéssel a sejtfelszínről. Kémiai mediátorokkal (pl. AQDS, piocianin). Bizonyos baktériumfajok képesek elektron szállításra alkalmas nanopílusokat képezni, amivel az elektródfelülethez kapcsolódnak. Shewanella Geobacter

Exoelektrogén biofilm előnyei a szennyvízitsztítás vonatkozásában Konvencionális biofilm tulajdonságai: A biofilm korlátlanul vastagodik Szubsztrát hiányos rétegek alakulhatnak ki Exoelektrogén biofilm tulajdonságai: Az anyagcsere feltétele a vezető felület elérhetősége, ezért a biofilm vastagsága limitált. A kialakult biofilmben a biomassza hozama (Y) rendkívül alacsony. 3/19

Légkatódok alkalmazása esetén a technológiában nincs szükség levegőztetésre Befolyó Elfolyó

Szubsztrát koncentráció függés légkatódos MFC-ben

Szakaszos üzem potenciál lefutása különböző szubsztrátkoncentrációk mellett 0,6 12.7 6.4 3.2 0.8 0.40 0,5 100,00 90,00 A Lineáris (A) 80,00 Feszültség (V) 0,4 0,3 0,2 Átáramlott töltés ( C ) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 y = 6,6319x R² = 0,9956 20,00 0,1 0 0 500 1000 1500 2000 Eltelt idő (perc) 10,00 0,00 0,0 5,0 10,0 15,0 Beadagolt KOI (mg)

D A kinetikai vizsgálatra alkalmazott kísérleti rendszer Perisztaltikus pumpa V H Levegőztetés Tápoldat tartály Anódtér Katódtér Grafitlap anód és grafitszövet katód, Pt-katalizátor réteggel és anélkül 1000 Ohm külső ellenállás 3X katód/anód felületarány Tápoldat tartály és folyamatosan keringtetett táplé Mintavétel, centrifugálás után teljes oldott szerves C-tartalom (DOC, Dissolved Organic Carbon) mérése

Acetát exoelektrogén D biodegradációjának kinetikája 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 Feszültség (V) 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 x 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 DOC (mg/l) x c x x x Nem katalizált Katalizált Feltételeztük, hogy az adott koncentráció-tartományban az acetát biodegradációja az MFC-ben Monod-kinetikát követ.

D K s és U max megállapítása acetát felhasználásával Sinert: inert DOC, mikrobák pusztulásából. Nem katalizált: Umax=0,32 V Ks=0,46 mg/l Sinert=7,3 mg/l Katalizált: Umax=0,41 V Ks=0,11 mg/l Sinert=12,7 mg/l

D K s és U max megállapítása pepton felhasználásával Sinert Nem katalizált: Umax=0,33 V Ks=0,72 mg/l Sinert=6,0 mg/l Katalizált: Umax=0,41 V Ks=0,79 mg/l Sinert=7,0 mg/l

D A szubsztrát elimináció kinetikája Umax (V) Ks (mg DOC/l) Sinert (mg DOC/l) Ks+Sinert (mg DOC/l) ~KOI (mg/l) Ks+Sinert Tisztított szennyvíz KOI határérték érzékeny befogadókra Nem katalizált 0,32 0,46 7,3 7,76 25-30 Acetát Katalizált 0,41 0,11 12,7 12,81 40-50 Pepton Nem katalizált 0,33 0,72 6,0 6,72 20-25 Katalizált 0,41 0,79 7,0 7,79 25-30 50 mg/l A szakirodalomhoz képest az általunk tapasztalt K S kisebb. érték jelentősen Feltételezhető, hogy elektromos energia termelés és szervesanyag elimináció MFC-kben az eddigi elképzeléseknél alacsonyabb koncentrációk esetén is hatékony lehet.

Coulombikus hatékonyság, fajlagos szubsztrát eltávolítási sebesség Coulombikus hatékonyság: öéé = = 14-20 % Ö öé!á! Anód felületre vonatkoztatott fajlagos szubsztrát eltávolítási sebesség Katalizátor réteg nélküli katóddal acetát szubsztráttal: 42,8 #$% & ( pepton szubsztráttal: 48,7 #$% & ( Pt-katalizátor réteggel ellátott katóddal acetát szubsztráttal: 44,3 #$% & ( pepton szubsztráttal: 52,3 #$% & (

A szennyvíz, mint energiaforrás: esettanulmány A három nagy budapesti szennyvíztisztító telep napi szinten átlagosan 480.000 m 3 szennyvizet tisztít meg. A szennyvíz átlagosan 650 g KOI/m 3 tartalmaz (Tardy et al., 2012) Kalorimetrikus mérések alapján 1 g KOI 14,7 kj kémiai energiát hordoz (Shizas & Bagely, 2004) A szennyvíz által biztosított szervesanyag áramból elméletben kinyerhető maximális teljesítmény: P=650 g COD m 2 480000 nap 14,7 m2 kj =53,1 MW g COD A szervesanyag biodegradálhatósága valamint az energia kinyerés hatékonysága csökkenti ezt az értéket.

A szennyvíz, mint energiaforrás: esettanulmány Feltételezett biodegradálható KOI frakció: 80% (BioWin 4.1, 2015) Feltételezett energianyerési hatékonyság: 25% (Logan, 2008) A feltételezett paraméterek alapján számított kinyerhető energia: P = 53,1 MW 0,8 0,25 = 10,6 MW A hulladékból előállított elektromos energia kötelező átvételi tarifája átlagosan 28,60 Ft/kWh (MEKH, 2015) 10,6 MW 24 nap 365nap h év 28,6 Ft Ft =2,7mrd kwh év

Összefoglalás Az energia visszanyerési technológiák fejlesztése és kidolgozása a szennyvíztisztítás gazdasági és környezeti fenntarthatóságát is jelentősen előre mozdítja. A mikrobiológiai üzemanyag cellában a szervesanyag elimináció kis koncentrációk mellett is hatékony, a biodegradáció kinetikailag alkalmas az elfolyó KOI határértékek teljesítésére. Az MFC-k akár önálló technológiában, akár a konvencionális technológiákkal kombinálva hatékony és energiatakarékos szennyezés eliminációs rendszerek alapjai lehetnek.

A katód/anód arány és az anyagminőség hatása a cella teljesítménysűrűségére ~2X-es katód/anód felületarány felett grafitlap anódot és grafitszövet katódot alkalmazva a cella teljesítménye függetlenné vált a katód/anód aránytól. A biodegradáció a sebesség-meghatározó. 8

Coulombikus hatékonyság = G M N HI J KL O P Q RS T UV X Ahol: M s a szubsztrát móltömege I az áramerősség dt idő alatt c a szubsztrátkoncentráció megváltozása t b idő alatt F a Faraday konstans v an az anódtér térfogata b es egy szubsztrát molekula teljes oxidációjához szükséges elektronok száma Ebből az alkalmazott képlet úgy jön ki, hogy az oxigén tekintjük szubsztrátnak, melynek móltömege 32 g/mol, és a reakcióban 4 elektront vesz fel. Ezeket behelyettesítve megkapható a 8-as konstans.

0,5 0,45 0,4 0,35 Feszültség (V) 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Ellenállás (ohm)

0,5 0,45 0,4 0,35 Feszültség (V) 0,3 0,25 0,2 0,15 y = -547x + 0,4639 R² = 0,9981 0,1 0,05 0 0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 Áramerősség (A)

70 60 Teljesítménysűrűség (mw/m2) 50 40 30 20 10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Ellenállás (ohm)

12000 10000 8000 Ellenállás (ohm) 6000 4000 y = 9.8474x + 2.362 R² = 1 2000 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Helipot állás