ساخت یك بیوراكتور یكپارچه پیل سوختی میكروبی و گازشوی زیستی برای تصفیه هم‌زمان آلاینده‌های آلی و نیتروژن‌دار از جریان‌های گاز و مایع

خلاصه اختراع :

انتشار تركیبات آلی فرار از فرآیندهای مختلف صنعتی نه تنها باعث مشكلات محیطی مانند مه، تخریب لایه اوزون و مه دود فتوشیمیایی می شود، بلكه باعث سمیت و سرطان زایی بالقوه برای سلامت انسان می شود. تولوئن نیز به عنوان یك ماده آلی فرار، آلاینده خطرناكی برای محیط زیست و تهدید جدی برای سلامت انسان به شمار می‌رود. جهش‌زایی، تاثیر بر شبكه عصبی، كبد، كلیه‌ها و ریه‌ها ازجمله خطراتی است كه می‌توان برای تولوئن نام برد. علاوه بر این، تولوئن انحلال بسیار كمی در‌ آب دارد كه باعث ایجاد پیچیدگی خیلی شدید برای تخریب زیستی این تركیب می‌شود. در این میان، پیل‌های سوختی میكروبی ، به علت داشتن ظرفیت استفاده از منابع كربنی مختلف از جمله انواع آلاینده‌ها و پسماندها و تبدیل مستقیم انرژی از حالت شیمیایی به الكتریكی بدون نیاز به واسطه‌ی گرمایی و قابلیت تركیب شدن با سایر فناوری‌ها و ارتقای كارایی‌شان، یك فناوری محبوب برای تصفیه فاضلاب، تولید آب و انرژی پاك و همچنین زیست‌پالایی آلاینده‌ها به شمار می‌آیند. كاتد زیستی می‌تواند یك روش مطمئن برای ارتقای عملكرد پیل سوختی میكروبی است كه علاوه بر بی نیاز كردن پیل به حضور كاتالیست‌های گران قیمت شیمیایی، كاربردهای جدیدی به این فناوری افزوده و گام مهمی در راستای كاربردی‌تر شدن و صنعتی شدن این فناوری بردارد. از این رو در این اختراع نوع خاصی از پیل سوختی میكروبی طراحی و ساخته شده است كه در آن سامانه گازشوی زیستی به عنوان محفظه كاتد در پیل سوختی ادغام گردید. از این رو، در این اختراع باعث شده كلیه فرایندهای صورت گرفته در سامانه مكمل یكدیگر شده و باعث ارتقای بازده این فرایندها شود. در این اختراع چهار فرایند حذف آلاینده از محیط مایع (تصفیه فاضلاب آندی)، نیترات زایی و نیترات زدایی همزمان، تولید الكتریسیته و حذف آلاینده از جریان گازی در یك فضای محدود به صورت همزمان انجام می‌شود. نتایج حاصل از آزمایشات اولیه بر روی پیل سوختی میكروبی یكپارچه‌سازی شده با گازشوی زیستی، توانایی آن را برای حذف آلاینده گازی، نیترات‌زایی و نیترات‌زدایی، تولید الكتریسیته و تصفیه فاضلاب به خوبی نشان داده است.