تقاضاي روزافزون انرژي در سراسر جهان و تغييرات آب و هوايي، باعث ايجاد چالش‌هايي در تامين منابع انرژي، منابع آب و آلودگي محيط زيست شده است. اين امر سبب شده تا تحقيقات در مورد توليد انرژي جايگزين تجديدپذير و پايدار، در اولويت قرار گيرد. باتري‌هاي نمك‌زدايي موجود به منبع انرژي مداوم براي نمك‌زدايي نياز دارند، اما در سال‌هاي اخير با توسعه باتري‌هاي نمك‌زداي روي-هوا، علاوه بر انجام فرايند نمك‌زدايي، انرژي الكتريكي نيز توليد مي‌شود. لكن با توجه به اينكه در الكترود كاتد هواي اين باتري‌ها نياز به استفاده از كاتاليست‌ مي‌باشد، لذا تجاري شدن آنها با مشكلاتي مواجه شده است. از اين رو در اين اختراع نوع خاصي از باتري روي-هواي نمك‌زدا طراحي و ساخته شده است كه در آن از كاتد ميكروبي استفاده شده است. اين باتري همزمان با نمك‌زدايي و توليد برق، قادر به تصفيه فاضلاب در محفظه كاتد نيز مي‌باشد. در اين طرح هزينه‌هاي عملياتي، به علت استفاده از ميكروب به عنوان كاتاليزور و به جاي كاتاليست‌هاي فلزي گران قيمت، به ميزان قابل توجهي كاهش مي‌يابد. همچنين در اين طرح از قابليت‌هاي باتري نمك‌زداي روي- هواي ميكروبي، استفاده حداكثري شده است تا صرفه اقتصادي آن بالاتر رود. نتايج حاصل از آزمايشات اوليه بر روي باتري نمك‌زداي روي- هواي ميكروبي، توانايي آن را براي نمك‌زدايي، توليد الكتريسيته و تصفيه فاضلاب به خوبي نشان داده است. چنين سامانه‌اي امكان شيرين سازي آب دريا همراه با توليد انرژي پاك و تجديد پذير و همچنين تصفيه همزمان فاضلاب را فراهم مي‌سازد.

انتشار تركيبات آلي فرار از فرآيندهاي مختلف صنعتي نه تنها باعث مشكلات محيطي مانند مه، تخريب لايه اوزون و مه دود فتوشيميايي مي شود، بلكه باعث سميت و سرطان زايي بالقوه براي سلامت انسان مي شود. تولوئن نيز به عنوان يك ماده آلي فرار، آلاينده خطرناكي براي محيط زيست و تهديد جدي براي سلامت انسان به شمار مي‌رود. جهش‌زايي، تاثير بر شبكه عصبي، كبد، كليه‌ها و ريه‌ها ازجمله خطراتي است كه مي‌توان براي تولوئن نام برد. علاوه بر اين، تولوئن انحلال بسيار كمي در‌ آب دارد كه باعث ايجاد پيچيدگي خيلي شديد براي تخريب زيستي اين تركيب مي‌شود. در اين ميان، پيل‌هاي سوختي ميكروبي ، به علت داشتن ظرفيت استفاده از منابع كربني مختلف از جمله انواع آلاينده‌ها و پسماندها و تبديل مستقيم انرژي از حالت شيميايي به الكتريكي بدون نياز به واسطه‌ي گرمايي و قابليت تركيب شدن با ساير فناوري‌ها و ارتقاي كارايي‌شان، يك فناوري محبوب براي تصفيه فاضلاب، توليد آب و انرژي پاك و همچنين زيست‌پالايي آلاينده‌ها به شمار مي‌آيند. كاتد زيستي مي‌تواند يك روش مطمئن براي ارتقاي عملكرد پيل سوختي ميكروبي است كه علاوه بر بي نياز كردن پيل به حضور كاتاليست‌هاي گران قيمت شيميايي، كاربردهاي جديدي به اين فناوري افزوده و گام مهمي در راستاي كاربردي‌تر شدن و صنعتي شدن اين فناوري بردارد. از اين رو در اين اختراع نوع خاصي از پيل سوختي ميكروبي طراحي و ساخته شده است كه در آن سامانه گازشوي زيستي به عنوان محفظه كاتد در پيل سوختي ادغام گرديد. از اين رو، در اين اختراع باعث شده كليه فرايندهاي صورت گرفته در سامانه مكمل يكديگر شده و باعث ارتقاي بازده اين فرايندها شود. در اين اختراع چهار فرايند حذف آلاينده از محيط مايع (تصفيه فاضلاب آندي)، نيترات زايي و نيترات زدايي همزمان، توليد الكتريسيته و حذف آلاينده از جريان گازي در يك فضاي محدود به صورت همزمان انجام مي‌شود. نتايج حاصل از آزمايشات اوليه بر روي پيل سوختي ميكروبي يكپارچه‌سازي شده با گازشوي زيستي، توانايي آن را براي حذف آلاينده گازي، نيترات‌زايي و نيترات‌زدايي، توليد الكتريسيته و تصفيه فاضلاب به خوبي نشان داده است.