بهینه سازی میزان تولید حامل الکترون سودوموناس ائروجینوزا در پیل‌های سوختی میکروبی

پیل های سوختی میکروبی از جمله پیل های الکتروبیوشیمیایی هستند که با استفاده از فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم های بی هوازی تولید الکتریسیته می کنند. می توان از فاضلاب به عنوان خوراک ورودی این پیل ها استفاده کرد و ضمن تصفیه آن الکتریسیته نیز تولید نمود، که این مزیت اصلی پیل های سوختی میکروبی می باشد. افزایش توان تولیدی این پیل ها، همواره یکی از اهداف اصلی محققان بوده است. در بین روشهای متفاوتی که در رسیدن به این هدف وجود دارند، مدلسازی ریاضی نقاط گلوگاهی فرآیند روشی مناسب به نظر میرسد. در این مطالعه مدلی ریاضی برای بررسی رفتار متابولیکی میکروارگانیسم سودوموناس ائروجینوزا، یکی از میکروارگانیسم های مورد استفاده در آند پیل های سوختی میکروبی، ارائه شده است. هدف اصلی بهینه سازی میزان تولید پایوسیانین توسط میکروارگانیسم، که نقش حامل الکترون را دارد، می باشد. در ابتدا، شبکه ی متابولیکی این میکروارگانیسم تحت شرایط بی هوازی مشخص شد. سپس از آنالیز شار متابولیکی و برنامه نویسی خطی جهت بهینه سازی تابع هدف مورد نظر کمک گرفته شد و نتایج پیش بینی شده توسط مدل با نتایج آزمایشگاهی ارایه شده توسط دیگران مقایسه گردید. وجود خطای نسبی 10 درصدی در پیش بینی میزان نرخ رشد ویژه میکروارگانیسم نشان دهنده ی دقت مناسب مدل ارائه شده در این مطالعه می باشد. هم چنین میزان تولید ماکزیمم پایوسیانین ( mmol/gDW.hr0005/0)و توزیع شار متابولیکی متناظر توسط مدل برآوردشد. بر طبق پیش بینی های مدل، این میکروارگانیسم توانایی تولید بیشتر پایوسیانین (55%) تحت شرایط مناسب را داراست. این نتایج می تواند برای اصلاحات ژنتیکی این میکروارگانیسم در جهت افزایش تولید این حامل الکترونی مورد استفاده قرار گیرد و افزایش بازده ی چشمگیر پیل های سوختی میکروبی را به همراه داشته باشد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی میکروبی ، تصفیه ی فاضلاب ، مدل سازی ، آنالیز شار متابولیکی ، سودوموناس ائروجینوزا