Arıtma Çamuru Kullanan İki Bölmeli Mikrobiyal Yakıt Hücresinde Karbon Giderimi Ve Elektrik Üretimi

Abstract

Son yıllarda yenilenebilir enerjideki artan ilgiye bağlı olarak yakıt hücre teknolojisi önem kazanmıştır. Mikroorganizmaların elektrik üretimi için umut verici maddeler olduğu kanıtlanmıştır. Mikrobiyal yakıt hücreleri oldukça verimli olmasıyla birlikte çevreye herhangi bir risk oluşturmamaktadır. Mikrobiyal yakıt hücresi (MYH), mikroorganizmaların katalitik reaksiyon yardımı ile kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmesini sağlayan bir cihazdır. Krom-nikel plaka elektrot kullanılan iki odalı mikrobiyal yakıt hücresinde yakıt olarak arıtma çamuru kullanılarak elektrik üretimi ve karbon giderimi sağlandı. Bu çalışma başlıca üç ana aşamadan oluşmaktadır. Öncelikle, Bahçeşehir Evsel Atıksu Arıtma Tesisi’nden alınan aktif arıtma çamuru laboratuvar ölçekli 4 litre kesikli reaktörde inoküle edildi ve çamur üretimi için 1 ay boyunca çalıştırıldı. İkinci olarak, MYH için gerekli tüm bileşenler elde edildikten sonra laboratuvar ölçeğindeki iki odacıklı MYH sisteminin son kurulumu gerçekleştirildi. Son olarak, kesikli reaktörden alınan iki litre arıtma çamuru her deneysel çalışmada kullanılmak üzere MYH operasyonu dört deneysel çalışmaya ayrıldı. İlk deneysel çalışma aktif arıtma çamuru ile inoküle edilen MYH’nin elektrik üretim ve karbon giderim performansını değerlendirmak amacıyla yapılmıştır. İkinci ve üçüncü deneysel çalışmada MYH’deki gerilimin (V) ölçülmesi ve çamur azalımı ve karbon giderimine dayalı olarak çamur sindirimi standart oksijenli çamur sindirimi ile karşılaştırılıp MYH’nin performansı kontrol edilmiştir. Dördüncü deneysel çalışmada değişen dış dirençlere karşı güç, akım, güç yoğunluğu, akım yoğunluğu gibi elektriksel parametler gözlenmiştir.

Due to the increased interest in renewable energy, fuel cell technology has gained importance in recent years. Microorganisms have proven to be promising agents for electricity generation. Microbial fuel cells are considered to be extremely efficient and present no risk to the environment. A microbial fuel cell (MFC) is a device that converts chemical energy to electrical energy with the aid of the catalytic reaction of microorganisms. Two -chamber microbial fuel cell with chrome-nickel plate electrodes was operated using sewage sludge as a fuel for electricity generation and carbon removal. Firstly, lab - scale 4 liters batch reactor was inoculated with activated sewage sludge from Bahcesehir Domestic Wastewater Treatment Plant and operated for 1 month for sludge production. Secondly, after having all the necessary components of MFC, final set-up of a particular lab - scale two- chambered MFC system was made. Lastly, the operation of MFC was split up into four experimental runs during which 2 L of sewage sludge from batch reactor was used for each experimental run. The first experiment was conducted to evaluate the performance of MFC inoculated with activated sewage sludge by meaning of electricity generation and carbon removal. The second and third experiments were carried out to check the performance of MFC by measuring voltage (V) and to compare sludge digestion in MFC with Standard aerobic sludge digestion based on sludge reduction and carbon removal. The fourth experiment was conducted to observe electrical parameters such as power, current, power density, current density under external resistance.