Біотехнологічне отримання енергії та енергоносіїв з відходів різноманітного походження

Схема проточного мікробного паливного елемента із замінними електродними блоками

1. Номер державної реєстрації теми - 0111U000672, НТУУ «КПІ» - 2444-п.
2. Науковий керівник - д.х.н., проф. Кузьмінський Є.В.
3. Суть розробки, основні результати.

Розроблено анаеробно-аеробну технологію очищення висококонцентрованих стічних вод із супутнім біотехнологічним продукуванням електричної енергії та водню. Технологія відрізняється від існуючих тим, що реалізується в системі біореакторів з створенням в них гідробіоценозів мікроорганізмів, організованих в біоконвеєр та іммобілізованих на синтетичних носіях з розвиненою площею поверхні. Крім того, на анаеробному етапі очищення вбудовано біоелектрохімічну систему, яка дозволяє реалізувати отримання електричної енергії та енергоносіїв за допомогою мікроорганізмів та їхніх ферментних систем. Це дозволяє створити конкурентоспроможну комбіновану систему отримання енергії та енергоносіїв з відходів для станцій очищення побутових та промислових стічних вод.

Перевагою розробленої технології над існуючими є підвищена ефективність видалення високих концентрацій органічних забруднень, зниження витрат електроенергії, зменшення об’єму та собівартості споруд, можливість синтезу енергоносіїв (водню та біогазу). Завдяки використанню синтетичних носіїв з розвиненою поверхнею, на яких іммобілізовані мікроорганізми, в аноксидних і аеробних біореакторах досягається висока окисна потужність, що дозволяє зменшити їх розміри в 5-10 разів, порівняно з класичними аеротенками.

Компактність біореакторів дає змогу зменшити площу споруд і знизити витрати на їх будівництво.

Безмедіаторний екзоелектрогенез є основою біоелектрохімічного отримання енергії та синтезу водню в біоелектрохімічній системі. Так, за анаеробних умов мікроорганізми-екзоелектрогени здатні передавати електрони безпосередньо на електрод (анод), що призводить до створення різниці потенціалів між електродами в біоелектрохімічній системі і дозволяє реалізувати продукування електричної енергії за рахунок різниці потенціалів за анаеробних та аеробних умов.

Також, доведено можливість використання стічних вод молокозаводів для одержання водню біологічних шляхом. Продукування водню за використання сироватки як модельної сировини відбувалось за ацетатним шляхом й складає 1,2 моль H2/г ХСК. Іммобілізація мікроорганізмів за використання стічних вод як субстрату підвищує вихід водню.

Розроблено та випробувано в умовах реального виробництва виробничо-експериментальну установку для анаеробно-аеробного очищення стічних вод, створено лабораторні установки мікробних паливних елементів для отримання енергоносіїв та виділення інокуляту асоціації мікроорганізмів з екзоелектрогенною активністю.

ДолученняРозмір
Microsoft Office document icon 2444-p.doc740.5 КБ