Academic Journal
Влияние некоторых ионов тяжелых металлов на биоэлектрогенез микробных топливных элементов
| Title: | Влияние некоторых ионов тяжелых металлов на биоэлектрогенез микробных топливных элементов |
|---|---|
| Source: | VII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», шко- ла-конференция для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробио- логии и микробное разнообразие». |
| Publisher Information: | Crossref, 2024. |
| Publication Year: | 2024 |
| Subject Terms: | альтернативные источники энергии, микробные топливные элементы, тяжелые металлы, биоэлектрогенез, очистка окружающей среды |
| Description: | Одними из важных задач общества 21 века является поиск альтернативных источников энергии и улучшение качества окружающей среды. Одними из перспективных систем для решения данных задач считаются микробные топливные элементы (МТЭ). Данные биотехнологические устройства позволяют получать электроэнергию в результате биоэлектрохимической активности анодофильных микроорганизмов. В результате происходит преобразование энергии химических связей органических веществ в электроэнергию при помощи микроорганизмов.Использование микробных топливных элементов в процессе ремедиации может стать один из перспективных методов очистки окружающей среды от различных поллютантов (фосфаты, УВ, СПАВ, тяжёлые металлы, пестициды и др.). Биоэлектрохимические системы потенциально могут длительное время работать в полевых условиях без внешнего воздействия, при этом генерируя возобновляемую электроэнергию, которая может быть использована для других устройств (приборы освещения, датчики контроля среды и др.). В качестве анодофильной культуры в МТЭ может использоваться как местная микробиота, так и в дополнение к ней интродуцироваться лабораторные штаммы-деструкторы, способные к очистке среды от целевых поллютантов. Таким образом, мы можем повысить эффективность удаления того или иного загрязнителя.Целью данного исследования было выяснить влияние тяжёлых металлов (ТМ) на биоэлектрогенез МТЭ, для последующего использования данных устройств в ремедиации среды загрязнённой ТМ.В исследовании использовались микробные топливные элементы бентосного типа, с горизонтальными электродами. В качестве твёрдой фазы использовался песок из высохших участков речного дна. Электроды были изготовлены из углеродного войлока «Карбопон» и графитовых стрежней. Электрогенез фиксировался при помощи автоматического вольтметра авторской конструкции. В качестве поллютантов использовались соли NiSO4·7H2O, Pb(NO3)2, CuSO4·5H2O. Для повышения биоэлектрогенеза МТЭ использовался лабораторный штамм Shewanella oneidensis MR-1, полученный из ВКПМ (№ B-9861), данная культура так же известна тем, что способна восстанавливать катионы тяжёлых металлов.Эксперимент представлял собой шесть устройств микробных топливных элементов, в три из них вносился штамм S. oneidensis MR-1. Тяжёлые металлы вносились в систему в концентрации 7 ПДК, что соответствует описанным в литературе данным загрязнения ТМ донных отложений Чёрного и Японского морей. В первые трое суток эксперимента среднее значение напряжения в МТЭ без штамма S. oneidensis MR-1 составило: с Cu2+ – 74,9 мВ, c Ni2+ – 376,1 мВ, c Pb2+ – 421,7 мВ. Среднее напряжение в МТЭ, инокулированных шеванеллой: с Cu2+ – 481,2 мВ, c Ni2+ – 408,8 мВ, c Pb2+ – 299,5 мВ (рис. 1). По этим данным видно, что электрогенез МТЭ в присутствии S. oneidensis MR-1 выше по сравнению с МТЭ, где отсутствует лабораторный штамм, что может свидетельствовать о большей устойчивости шеванеллы к ТМ, чем местной микробиоты.Таким образом, присутствии катионов ТМ в микробных топливных элементах не оказывает сильного негативного воздействие на биоэлектрогенез. Данного напряжения теоретически будет достаточно для процессов ремедиации среды, загрязнённой металлами, так для смещения катионов в сторону анода согласно расчётным данным необходимы величины потенциалов: Pb2+ – 49 мВ, Cu2+ – 150 мВ, Ni2+ – 179 мВ. Поэтому данные устройства могут быть потенциально использованы для очистки вод и донных отложений от тяжёлых металлов с получением возобновляемой энергии. |
| Document Type: | Article Conference object |
| Language: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.38009 |
| Accession Number: | edsair.doi...........dcddbb7f967939de56549a8bcade2697 |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.38009 |
|---|