ادغام زیست پالایی و فناوری پیل سوختی میکروبی: نقش میکروارگانیسم های خاک در تجزیه آلاینده ها و تولید زیستی الکتریسیته

شایان شریعتی; هادی مسیب زاده; حمید مقیمی

ادغام زیست پالایی و فناوری پیل سوختی میکروبی: نقش میکروارگانیسم های خاک در تجزیه آلاینده ها و تولید زیستی الکتریسیته

محل انتشار: مجله تحقیقات آب و خاک ایران، دوره: 57، شماره: 1

سال انتشار: 1405

نوع سند: مقاله ژورنالی

زبان: فارسی

مشاهده: 22

فایل این مقاله در 39 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

دریافت فایل کامل مقاله

صدور گواهی نمایه سازی
من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

https://civilica.com/doc/2598264

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJSWR-57-1_011

تاریخ نمایه سازی: 18 اردیبهشت 1405

چکیده مقاله:

با تشدید نگرانی های جهانی پیرامون آلودگی آب و خاک و پیامدهای فزاینده تغییرات اقلیمی، نیاز به فناوری های نوینی که بتوانند به طور هم زمان زیست پالایی آلاینده ها و تولید انرژی پاک را محقق سازند، بیش از پیش احساس می شود. در این میان، پیل های سوختی میکروبی (MFCs) و گونه های خاکی رسوبی آن ها (SMFCs) به عنوان سامانه های زیست الکتروشیمیایی نوظهور مطرح شده اند که قادرند انرژی شیمیایی مواد آلی را از طریق فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم های الکتروژن، به جریان الکتریکی تبدیل کنند و هم زمان در تجزیه و حذف آلاینده های مقاوم نقش داشته باشند. جوامع میکروبی مستقر در رسوبات و لایه های خاکی، به ویژه از طریق تشکیل زیست لایه های آندی و تسهیل انتقال مستقیم یا واسطه ای الکترون، نقشی تعیین کننده در عملکرد و کارایی این سامانه ها ایفا می کنند. با این حال، ماهیت باز و دینامیک محیط های عملیاتی SMFCs منجر به توالی اکولوژیکی میکروبی می شود که می تواند پایداری الکتروشیمیایی و بازده بلندمدت سامانه را تحت تاثیر قرار دهد. علی رغم پیشرفت های قابل توجه در این حوزه، محدودیت در تنوع گونه های الکتروژن کارآمد، رقابت میان میکروارگانیسم های الکتروژن و غیرالکتروژن، و چالش های مرتبط با پایداری زیست لایه ها همچنان از موانع اصلی توسعه و به کارگیری این فناوری ها در مقیاس صنعتی به شمار می روند. این مقاله مروری با تمرکز بر جنبه های میکروبی و الکتروشیمیایی پیل های سوختی میکروبی و انواع مبتنی بر خاک و رسوب آن ها، به بررسی سازوکارهای انتقال الکترون، پویایی جوامع میکروبی در نواحی آندی و کاتدی، و تاثیر پارامترهای الکتروشیمیایی بر عملکرد سامانه می پردازد. افزون بر این، چشم اندازهای آینده شامل توسعه کنسرسیوم های میکروبی مهندسی شده با عملکردهای مکمل، به کارگیری راهبردهای تحریک زیستی برای تنظیم جانشینی میکروبی، و بهینه سازی شرایط عملیاتی به منظور افزایش هم زمان بازده تولید برق و کارایی زیست پالایی مورد بحث قرار می گیرد. یافته های این مرور می تواند زمینه ساز طراحی سامانه هایی پایدارتر و کارآمدتر برای مدیریت محیط زیست و تولید انرژی های تجدیدپذیر باشد.

کلیدواژه ها:

آلودگی خاک و آب ، آلاینده های آلی و معدنی ، تولید انرژی سبز ، سلول سوختی میکروبی ، زیست پالایی

نویسندگان

شایان شریعتی

گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

هادی مسیب زاده

گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

حمید مقیمی

دانشیار گروه میکروبیولوژی، دانشکده زیست شناسی دانشگاه تهران، تهران، ایران

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :

Abbas, S. Z., & Rafatullah, M. (۲۰۲۱). Recent advances in ...
Abbas, S. Z., Rafatullah, M., Khan, M. A., & Siddiqui, ...
Abd-Elrahman, N. K., Al-Harbi, N., Basfer, N. M., Al-Hadeethi, Y., ...
Agrahari, R., Bayar, B., Abubackar, H. N., Giri, B. S., ...
Aiyer, K. S. (۲۰۲۰). How does electron transfer occur in ...
Alikhani, H. A., Shariati, S., Etesami, H., & Fallah Nosrat ...
An, G., Yan, R., Fu, Z., Chen, Z., Guo, Y., ...
Anderson‐Teixeira, K. J., Davis, S. C., Masters, M. D., & ...
Aparicio, J. D., Raimondo, E. E., Saez, J. M., Costa-Gutierrez, ...
Banerjee, A., Calay, R. K., & Mustafa, M. (۲۰۲۲). Review ...
Baranitharan, E., Khan, M. R., Prasad, D., Teo, W. F. ...
Borello, D., Gagliardi, G., Aimola, G., Ancona, V., Grenni, P., ...
Cai, X., Yuan, Y., Yu, L., Zhang, B., Li, J., ...
Cao, M., Yin, J., Song, T., & Xie, J. (۲۰۲۲). ...
Cao, X., Song, H.-l., Yu, C.-y., & Li, X.-n. (۲۰۱۵). ...
Casula, E., Kim, B., Chesson, H., Di Lorenzo, M., & ...
Chakraborty, I., Sathe, S., Khuman, C., & Ghangrekar, M. (۲۰۲۰). ...
Chandrasekhar, K., & Mohan, S. V. (۲۰۱۴a). Bio-electrohydrolysis as a ...
Chandrasekhar, K., & Mohan, S. V. (۲۰۱۴b). Induced catabolic bio-electrohydrolysis ...
Chen, Z., Zhu, B.-K., Jia, W.-F., Liang, J.-H., & Sun, ...
Cheng, S., & Logan, B. E. (۲۰۰۷). Ammonia treatment of ...
Choi, S. (۲۰۲۲). Electrogenic bacteria promise new opportunities for powering, ...
Choudhury, P., Prasad Uday, U. S., Bandyopadhyay, T. K., Ray, ...
Conners, E. M., Rengasamy, K., & Bose, A. (۲۰۲۲). Electroactive ...
Cui, H., Wang, J., Feng, K., & Xing, D. (۲۰۲۲). ...
De Celis, M., Serrano-Aguirre, L., Belda, I., Liébana-García, R., Arroyo, ...
De Schamphelaire, L., Rabaey, K., Boeckx, P., Boon, N., & ...
Deng, Z., Zhu, J., Yang, L., Zhang, Z., Li, B., ...
Dharmalingam, S., Kugarajah, V., & Sugumar, M. (۲۰۱۹). Membranes for ...
Din, M. I., Ahmed, M., Ahmad, M., Iqbal, M., Ahmad, ...
Dolfing, J. (۲۰۱۴). Syntrophy in microbial fuel cells. The ISME ...
Domínguez-Garay, A., Boltes, K., & Esteve-Núñez, A. (۲۰۱۶). Cleaning-up atrazine-polluted ...
Du, C., & Liu, W. (۲۰۲۴). Defending against environmental threats: ...
Dwivedi, K. A., Huang, S.-J., Wang, C.-T., & Kumar, S. ...
Dziegielowski, J., Mascia, M., Metcalfe, B., & Di Lorenzo, M. ...
Feng, W., Wu, X., Mao, G., Zhao, T., Wang, W., ...
Firdous, S., Jin, W., Shahid, N., Bhatti, Z., Iqbal, A., ...
Foladori, P., Vaccari, M., & Vitali, F. (۲۰۱۵). Energy audit ...
Galloway, J. N., Dentener, F. J., Capone, D. G., Boyer, ...
Garbini, G. L., Barra Caracciolo, A., & Grenni, P. (۲۰۲۳). ...
Garimella, S. S. S., Rachakonda, S. V., Pratapa, S. S., ...
Gautam, R., Nayak, J. K., Talapatra, K. N., & Ghosh, ...
Ghorbannezhad, H., Moghimi, H., & Dastgheib, S. M. M. (۲۰۱۸). ...
Guadarrama‐Pérez, O., Gutiérrez‐Macías, T., García‐Sánchez, L., Guadarrama‐Pérez, V. H., & ...
Guan, C.-Y., Tseng, Y.-H., Tsang, D. C., Hu, A., & ...
Guo, L. B., & Gifford, R. M. (۲۰۰۲). Soil carbon ...
Guo, W., Cui, Y., Song, H., & Sun, J. (۲۰۱۴). ...
Gustave, W., Yuan, Z.-F., Li, X., Ren, Y.-X., Feng, W.-J., ...
Gustave, W., Yuan, Z.-F., Sekar, R., Ren, Y.-X., Liu, J.-Y., ...
Guzman, J. J., Kara, M. O. P., Frey, M. W., ...
Hamed, M. S., Majdi, H. S., & Hasan, B. O. ...
Hiegemann, H., Littfinski, T., Krimmler, S., Lübken, M., Klein, D., ...
Hindatu, Y., Annuar, M., Subramaniam, R., & Gumel, A. (۲۰۱۷). ...
Holmes, D., Bond, D., O’neil, R., Reimers, C., Tender, L., ...
Hou, J., Liu, Z., Yang, S., & Zhou, Y. (۲۰۱۴). ...
Huang, D.-Y., Zhou, S.-G., Chen, Q., Zhao, B., Yuan, Y., ...
Ivars-Barceló, F., Zuliani, A., Fallah, M., Mashkour, M., Rahimnejad, M., ...
Jiang, J., Wang, H., Zhang, S., Li, S., Zeng, W., ...
Joutey, N. T., Bahafid, W., Sayel, H., & El Ghachtouli, ...
Kabutey, F. T., Ding, J., Zhao, Q., Antwi, P., Quashie, ...
Khan, N., Khan, M. D., Ansari, M. Y., Ahmad, A., ...
Kim, B., Dziegielowski, J., & Lorenzo, M. D. (۲۰۲۲). Soil ...
Kinyua, A., Mbugua, J., Mbui, D., Kithure, J., Wandiga, S., ...
Kordek-Khalil, K., Altiok, E., Salvian, A., Siekierka, A., Torres-Mendieta, R., ...
Kuo, J., Liu, D., Wang, S.-H., & Lin, C.-H. (۲۰۲۱). ...
Lal, R., Monger, C., Nave, L., & Smith, P. (۲۰۲۱). ...
Leifeld, J. (۲۰۲۳). Carbon farming: Climate change mitigation via non-permanent ...
Li, C., Mei, T., Song, T.-s., & Xie, J. (۲۰۲۲). ...
Li, M., Zhou, M., Tian, X., Tan, C., McDaniel, C. ...
Li, W.-W., & Yu, H.-Q. (۲۰۱۵). Stimulating sediment bioremediation with ...
Li, X., Li, Y., Zhang, X., Zhao, X., Chen, X., ...
Li, X., Li, Y., Zhang, X., Zhao, X., Sun, Y., ...
Liang, Y., Ji, M., Zhai, H., & Zhao, J. (۲۰۲۱). ...
Liao, Z.-H., Sun, J.-Z., Sun, D.-Z., Si, R.-W., & Yong, ...
Liu, C. H., Lee, S. K., Ou, I. C., Tsai, ...
Liu, H., & Logan, B. E. (۲۰۰۴). Electricity generation using ...
Louwagie, G., Gay, S. H., Sammeth, F., & Ratinger, T. ...
Lovley, D. R., Giovannoni, S. J., White, D. C., Champine, ...
Lu, L., Huang, Z., Rau, G. H., & Ren, Z. ...
Luckarift, H. R., Sizemore, S. R., Farrington, K. E., Roy, ...
Ma, J., Wang, A., & Weng, Z. (۲۰۲۴). Do policies ...
Ma, J., Zhang, Q., Chen, F., Lu, S., Wang, Y., ...
Mandal, A., Majumder, A., Dhaliwal, S., Toor, A., Mani, P. ...
Chemical Modification of Proton Exchanger Sulfonated Polystyrene with Sulfonated Graphene Oxide for Application as a New Polymer Electrolyte Membrane in Direct Methanol Fuel Cell [مقاله ژورنالی]
Martins, G., Peixoto, L., Teodorescu, S., Parpot, P., Nogueira, R., ...
Megharaj, M., Ramakrishnan, B., Venkateswarlu, K., Sethunathan, N., & Naidu, ...
Methe, B., Nelson, K. E., Eisen, J., Paulsen, I., Nelson, ...
Moghimi, H., HEIDARY, T. R., & Hamedi, J. (۲۰۱۶). Evaluation ...
Moghimi, H., Shafiee, Z., Reshadi, M. A. M., & Bazargan, ...
Mohanakrishna, G., Al-Raoush, R. I., Abu-Reesh, I. M., & Pant, ...
Nandy, A., Kim, B., & Di Lorenzo, M. (۲۰۲۲). Minimalistic ...
Nawaz, A., Raza, W., Gul, H., Durrani, A. K., Algethami, ...
Noori, M. T., Ghangrekar, M., Mukherjee, C., & Min, B. ...
Olabi, A. G., Wilberforce, T., & Abdelkareem, M. A. (۲۰۲۱). ...
Ortega-Martínez, A., Juárez-López, K., Solorza-Feria, O., Ponce-Noyola, M., Galindez-Mayer, J., ...
Pal, M., Shrivastava, A., & Sharma, R. K. (۲۰۲۳). Performance ...
Panepinto, D., Fiore, S., Zappone, M., Genon, G., & Meucci, ...
Park, D. H., & Zeikus, J. G. (۲۰۰۰). Electricity generation ...
Pasternak, G., Greenman, J., & Ieropoulos, I. (۲۰۱۹). Removal of ...
Pednekar, R. R., & Rajan, A. P. (۲۰۲۴). Unraveling the ...
Pei, Y., Yang, Y., Chen, L., Yang, Y., & Song, ...
Pu, K.-B., Ma, Q., Cai, W.-F., Chen, Q.-Y., Wang, Y.-H., ...
Qin, B., Luo, H., Liu, G., Zhang, R., Chen, S., ...
Qiu, Y., Yu, Y., Li, H., Yan, Z., Li, Z., ...
Rafieenia, R., Mahmoud, M., El-Gohary, F., & Rossa, C. A. ...
Rahimnejad, M., Adhami, A., Darvari, S., Zirepour, A., & Oh, ...
Reimers, C. E., Tender, L. M., Fertig, S., & Wang, ...
Ren, Y., Chen, J., Li, X., Yang, N., & Wang, ...
Rossi, R., Jones, D., Myung, J., Zikmund, E., Yang, W., ...
Rossmann, F., Brenzinger, S., Knauer, C., Dörrich, A. K., Bubendorfer, ...
Rozendal, R. A., Hamelers, H. V., & Buisman, C. J. ...
Salman, M. Y., & Hasar, H. (۲۰۲۳). Review on environmental ...
Sarker, S., Akbor, M. A., Nahar, A., Hasan, M., Islam, ...
Sarmin, S., Tarek, M., Cheng, C. K., Roopan, S. M., ...
Sathe, S., Chakraborty, I., Cheela, V. S., Chowdhury, S., Dubey, ...
Semenec, L., Laloo, A. E., Schulz, B. L., Vergara, I. ...
Shariati, S., Mehrdadi, N., Alikhani, H. A., & Zeynali, K. ...
Shariati, S., Pourbabaee, A. A., Alikhani, H. A., & Rezaei, ...
Shariati, S., Pourbabaee, A. A., Alikhani, H. A., & Rezaei, ...
Shariati, S., Pourbabaei, A. A., Alikhani, H. A., Rezaei, K. ...
Siksnelyte-Butkiene, I., Zavadskas, E. K., & Streimikiene, D. (۲۰۲۰). Multi-criteria ...
Simeon, I. M., Weig, A., & Freitag, R. (۲۰۲۲). Optimization ...
Singh, S. (۲۰۰۱). Exploring correlation between redox potential and other ...
Sirajudeen, A. A. O., Annuar, M. S. M., Ishak, K. ...
Sonawane, J. M., & Greener, J. (۲۰۲۴). Multiparameter optimization of ...
Song, N., Jiang, H., & Yan, Z. (۲۰۱۹). Contrasting effects ...
Song, W., & Liu, M. (۲۰۱۷). Farmland conversion decreases regional ...
Sreelekshmy, B. (۲۰۲۰). Exploration of Electrochemcially Active Bacterial Strains for ...
Sun, F., Yang, Y., Zhang, Z., He, W., Chen, J., ...
Sur, S., & Sathiavelu, M. (۲۰۲۲). A concise overview on ...
Suransh, J., & Mungray, A. K. (۲۰۲۲). Reduction in particle ...
Syed, Z., Sonu, K., & Sogani, M. (۲۰۲۲). Cattle manure ...
Tang, K., He, C., Ma, C., & Wang, D. (۲۰۱۹). ...
Touch, N., Hibino, T., Kinjo, N., & Morimoto, Y. (۲۰۱۸). ...
Trivedi, P., Schenk, P. M., Wallenstein, M. D., & Singh, ...
Umar, M. F., Abbas, S. Z., Mohamad Ibrahim, M. N., ...
Valimandanipour, V., Noroozifar, M. (۲۰۱۷). Preparation and characterization of sulfonated ...
Varma, M., Gupta, A. K., Ghosal, P. S., & Majumder, ...
Vélez-Pérez, L., Ramirez-Nava, J., Hernández-Flores, G., Talavera-Mendoza, O., Escamilla-Alvarado, C., ...
Verma, P., Daverey, A., Kumar, A., & Arunachalam, K. (۲۰۲۱). ...
Vishwanathan, A. (۲۰۲۱). Microbial fuel cells: a comprehensive review for ...
Waldrop, M., Harden, J. W., Turetsky, M., Petersen, D. G., ...
Wang, H., Li, L., Cao, X., Long, X., & Li, ...
Wang, H., Shen, X., Zhang, C., Shao, Y., Li, H., ...
Wang, H., Song, H., Yu, R., Cao, X., Fang, Z., ...
Wang, H., Zhang, H., Zhang, X., Li, Q., Cheng, C., ...
Wang, Y., Hu, J., Wang, L., Shan, D., Wang, X., ...
Wang, Y., Zhang, X., & Lin, H. (۲۰۲۴). Effects of ...
Wanwimolruk, S., Phopin, K., Boonpangrak, S., & Prachayasittikul, V. (۲۰۱۶). ...
Wong, P. Y., Cheng, K. Y., Krishna, K. B., Kaksonen, ...
Wu, M., Xu, X., Lu, K., & Li, X. (۲۰۱۹). ...
Wu, Q., Jiao, S., Ma, M., & Peng, S. (۲۰۲۰). ...
Xu, P., Xiao, E.-R., Xu, D., Zhou, Y., He, F., ...
Xu, P., Xiao, E., Xu, D., Li, J., Zhang, Y., ...
Yadav, D., Singh, S., & Sinha, R. (۲۰۲۱). Microbial degradation ...
Yang, X., & Chen, S. (۲۰۲۱). Microorganisms in sediment microbial ...
Yang, X., Zhang, Z., & Zhang, J. (۲۰۲۳). Study of ...
Yang, Y., Chen, H., Majidzadeh, H., & Chow, A. T. ...
Yaqoob, A. A., Al-Zaqri, N., Alamzeb, M., Hussain, F., Oh, ...
Yu, H., Li, K., Cao, Y., Zhu, Y., Liu, X., ...
Zaeni, A., Susilowati, P. E., Alwahab, & Ahmad, L. O. ...
Zhang, J., Cao, X., Wang, H., Long, X., & Li, ...
Zhang, J., Jiao, W., Huang, S., Wang, H., Cao, X., ...
Zhang, J., Liu, Y., Sun, Y., Wang, H., Cao, X., ...
Zhang, Q., Zhang, L., Li, Z., Zhang, L., & Li, ...
Zhang, Q., Zhang, L., Wang, H., Jiang, Q., & Zhu, ...
Zhao, J., Li, F., Cao, Y., Zhang, X., Chen, T., ...
Zhao, Q., Bilal, M., Yue, S., Hu, H., Wang, W., ...
Zhao, Y., Li, Z., Ma, J., Yun, H., Qi, M., ...
Zhou, H., Xuanyuan, X., Lv, X., Wang, J., Feng, K., ...
Zhou, X., Chen, X., Li, H., Xiong, J., Li, X., ...
Zhou, Y.-L., Jiang, H.-L., & Cai, H.-Y. (۲۰۱۵). To prevent ...
Zhou, Y., Shi, C., Fan, M., Feng, Y., Xu, Y., ...
Zhu, N., Tang, J., Tang, C., Duan, P., Yao, L., ...
Zhu, N., Wu, Y., Tang, J., Duan, P., Yao, L., ...
Zhuang, L., Tang, J., Wang, Y., Hu, M., & Zhou, ...

نمایش کامل مراجع