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rapporti - Deliverable

Prove finali di laboratorio e in campo di sistemi elettrochimici microbici alimentati con biomasse da reflui e scarti

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Prove finali di laboratorio e in campo di sistemi elettrochimici microbici alimentati con biomasse da reflui e scarti

Messa a punto di un prototipo da laboratorio di cella combustibile microbica alimentata con reflui urbani. I risultati conseguiti confermano la possibilità di sviluppare sistemi funzionali per future applicazioni industriali.

I sistemi MFC (celle a combustibile microbiche) differiscono dalle celle a combustibile chimiche operanti a bassa temperatura in due principali aspetti: utilizzano come combustibile molti tipi di biomassa, al posto dell’idrogeno, ed impiegano biofilm batterici per la catalisi dell’ossidazione del combustibile sull’anodo e della riduzione dell’ossigeno al catodo, al posto di catalizzatori chimici. A seguito dei numerosi studi della metà degli anni novanta, sono stati documentati con certezza alcuni dei i meccanismi di trasferimento degli elettroni da parte dei microrganismi ad un elettrodo metallico e, di conseguenza, l’interesse per l’argomento si è diffuso a livello globale. Le ricerche oggi in corso sono tuttavia ancora prevalentemente centrate sui processi e componenti di base, derivati (per lo più) dalle tecnologie correlate delle celle a combustibile a idrogeno operanti a bassa temperatura e da quelle dei trattamenti dei reflui urbani/industriali. Sulla base di questi presupposti, la sperimentazione condotta ha riguardato la messa a punto di un sistema funzionale di celle a combustibile microbiche (MFC), per impianti industriali operanti con biomassa residuale quale reflui, scarti agro-alimentari o altro tipo di rifiuti organici. I risultati conseguiti confermano la possibilità di realizzare semplici celle microbiche, a singolocomparto e prive di membrana di separazione tra il comparto anodico e catodico, da sviluppare per future applicazioni industriali che possano divenire concorrenziali, dal punto di vista economico, con quelle abiotiche basate sull’ossidazione dell’idrogeno. Le prove svolte hanno permesso di evidenziare come i batteri possono svolgere un ruolo importante al catodo come all’anodo e in sostituzione della membrana elettrolitica. Data la natura biologica del processo MFC, i componenti da utilizzare per la realizzazione di sistemi modulari (materiali, geometria, dimensioni, ecc.) potranno differire sostanzialmente da quelli più costosi utilizzati nei sistemi (stack) di celle a combustibile chimiche operanti a bassa temperatura. L’abilità, confermata, dei “biocatodi” in tessuto di grafite nel catalizzare la reazione di riduzione dell’ossigeno, senza l’ausilio di un catalizzatore chimico, quale il platino o altri metalli costosi, rappresenta, in particolare, una delle più importanti opportunità per superare i limiti delle tecnologie attualmente in studio. Le prove svolte hanno, infine, permesso di studiare più a fondo i meccanismi di azione dei batteri aerobici ed anaerobici sui substrati metallici e di ipotizzare meccanismi di azione comuni sia neifenomeni di corrosione microbiologica, sia sugli elettrodi di celle a combustibile microbiche. La conoscenza approfondita di tali meccanismi potrà portare a nuovi sistemi e prodotti per il controllo della corrosione microbiologica, oltre che per la produzione di energia da rifiuti organici marginali.

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