سامانه های سوخت میکروبی؛ راهکاری نوین برای استفاده ی پایدار از منابع تجدیدپذیر در مدیریت بهینه انرژی تصفیه خانه های فاضلاب

در دو دهه اخیر به دلیل توجه روزافزون به مشکلات زیست محیطی، افزایش مستمر هزینه های تامین حاملهای انرژی و تداوم روند توسعه با در نظر گرفتن اهداف و اصول توسعه ی پایدار، معیارهایی نظیر اقتصاد چرخه ای، کاهش بیشینه ی مواد زائد دفعی، بازیافت انرژی و مواد باارزش، و همچنین حفاظت از محیط زیست در سطح جهانی در مرکز توجه محققین و دست اندرکاران صنعت آب و فاضلاب قرار گرفته اند. با توجه به حجم بسیار زیاد فاضلاب و لجن حاصل و لزوم دفع صحیح و بهداشتی آن از یکسو و افزایش مستمر قیمت حامل های انرژی ومتعاقبا0 افزایش هزینه های بهره برداری در تصفیه خانه های فاضلاب از سویی دیگر، ایده ی استفاده از زائدات بیولوژیکی برای تولید انرژی، حامل های انرژی، و یا بیوالکتریسیته همزمان با تجزیه ی آنها به موضوعی جالب توجه و نویدبخش بدل گردیده، بهگونهای که مقادیر بسیار گوناگون انرژی، از کاربردهای صنعتی در مقیاس بالا گرفته تا استفاده های با مقیاس کوچک یا روستایی در اشکال مفید دلخواه، از طریق روشهای مختلف استحصال بیوانرژی تولید میشوند. در این راستا، سامانه های بیوالکتروشیمیایی به عنوان فناوری های نوآورانه ی دوستدار محیطزیست معرفی شده و انواع مختلفی از آنها در حال توسعه میباشند. سلولهای سوخت میکروبی (MFCs) به عنوان یکی از شاخه های اصلی سامانه های بیوالکتروشیمایی، سهم عمده ای از تحقیقات را به خود اختصاص دادهاند. در این فناوری، انرژی بیوشیمیایی موجود در مواد آلی به طور مستقیم به بیوالکتریسیته تبدیل میشود. در این مقاله، ابتدا به مقایسه ی ساختاری-عملکردی هاضم های بی هوازی که از دیرباز در تصفیه خانه های فاضلاب جهت بازیابی غیرمستقیم انرژی مورد استفاده قرار گرفته اند با سامانه های نوین MFC پرداخته و سپس تشریح فرایند و تجزیه وتحلیل جامع راکتورهای MFC ارائه میگردد. در ادامه، تحقیقات انجام شده توسط این گروه تحقیق و محققین دیگر بر سامانه های MFC در حوزه ی تصفیه ی فاضلاب و لجن حاصل از آن مطرح گردیده و در انتها نقاط قوت و ضعف، چالشهای پیشرو، راهکارهای بهبود عملکرد سامانه های MFC و کاهش بیشینه هزینه ها بررسی میگردد.

کلیدواژه ها:

انرژی تجدیدپذیر ، سلول سوخت میکروبی ، سامانه های بیوالکتروشیمیایی ، تصفیه ی فاضلاب ، لجن مازاد بیولوژیکی.