مقالات بيوانرژي

توليد انرژي از سوبستراي تجديدپذير، مانند بيوماس، براي توليد انرژي پايدار و كاهش انتشار جهاني آلايندهco₂  از اهميت برخوردار است. روشهاي تخمير شناخته شده از لحاظ تئوري، تنها ميتوانند 33% حداكثر پتانسيل توليد انرژي از قندي چون گلوكز را داشته باشند. اما بطور معمول نصف اين ميزان بازده بدست مي آيد كه در نتيجه باقيمانده انرژي بصورت غيرقابل تخمير يا اسيدهاي آلي با قابليت تخمير ضعيف و يا بصورت محلولهايي مثل اسيداستيك، اسيد بوتريك، اسيد پروپيونيك، اتانول و بوتانول در مي آيد. بجاي توليد غير مستقيم بيولوژيکي از مواد آلي، مي توان جريان را مستقيما از تجزيه مواد آلي در پيل سوختي ميکروبي توليد نمود. يک پيل سوختي ميکروبي معمولا شامل دو محفظه مي باشد، محفظه بي هوازي (آند) و ديگري هوازي (کاتد). در محفظه بي هوازي، سوبسترا توسط باکتري اکسيداسيون مي شود و الکترون توليد مي شود. براي ايجاد جريان، باکتري مي بايست الکترودها را به آند جامد برساند. اين فرآيند، انتقال خارج سلولي الکترون ناميده مي شود. باکتري از مکانيسم هاي مختلف براي اين انتقال استفاده مي کند. از جمله، انتقال مستقيم الکترون از غشا پروتئيني سلول، نفوذ واسطه هاي الکتروني محلول به داخل سلول باکتري و بالعکس، و انتقال الکترون از شبکه اي هادي در خارج سلول (نانو واير). سينتيک هر مکانيسم و انواع افت هايي که در پيل رخ مي دهد مرور مي شود. انتقال مستقيم الکترون از غشاي سلول به صفحه آند نمي تواند توليد کننده جريان بالايي باشد چراکه در تعداد باکتري هايي که مي توانند خود را به آند برسانند، محدوديت وجود خواهد داشت. نفوذ آهسته واسطه هاي الکتروني محدوديت در توليد جريان و افت بالاي پتانسيل به همراه دارد. تنها انتقال از ميان شبکه نانو واير توليدي خود باکتري، مي توان به جريان بالا و افت پتانسيل پايين دست يافت.