کلید واژه: بیوهیدروژن، باگاس نیشکر، entrobacter cloacae ، ph ، دما

یک پیل سوختی میکروبی بیوراکتوری است که در آن انرژی شیمیایی پیوندهای شیمیایی مواد آلی در طی واکنش های کاتالیستی توسط میکروارگانیسم ها تحت شرایط بی هوازی، به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و معمولا شامل بخش آند و کاتد است که در واقع آند اکوسیستمی مهندسی شده است و جمعیت میکروبی در ارتباطی تنگاتنگ با یک سطح جامد رسانا قرار می گیرد. الکترودها با متابولیسم انرژی میکروبی تداخل دارند و فشاری گزینشی که بطور نرمال در اکوسیستمهای زیست محیطی وجود ندارد اعمال می نمایند. نانولوله های کربنی به دلیل خواص عالی الکتریکی و مکانیکی می توانند در چنین سیستم های الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. در این پروژه جهت استفاده از نانولوله ها در سیستم الکتروشیمیایی پیل سوختی میکروبی، ابتدا زیست فعالی این نانو ذرات مورد بررسی قرار گرفت و با اعمال واکنش های شیمیایی و فیزیکی زیست فعالی آن افزایش پیدا کرد، به طوری که اثر افزایش زیست فعالی با تعریف گروه های عاملی بر سطح خارجی این ذرات لوله ای شکل با قطر نانومتری موجب رشد بیشتر میکروارگانیسم مورد مطالعه (ساکارومایسس سرویزیه) شد. عامل دار نمودن نانولوله ها باعث پایداری، در پخش نانولوله ها در محیط آنولیت به مدت چند ماه شد که از این خاصیت برای بهبود مکانیسم انتقال الکترونی خارج سلولی الکترون از غشا مخمر به سطح الکترود استفاده شد. با افزایش 25/0% درصد نانولوله به محیط آنولیت و ایجاد نانوآنولیت، افزایش 68 درصد در ولتاژ مدار باز بدست آمد. برای تثبیت واسطه انتقال الکترونی، جهت بهبود خواص الکتروشیمیایی سطح الکترود، از نانولوله های کربنی به عنوان پوشش و ایجاد لایه ای با ساختار متخلخل بر سطح الکترود استفاده شد. آزمایش ها حاکی از افزایش 83% درصد در سطح ویژه در الکترود پوشش خورده با 25/0% درصد نانولوله کربنی است. آزمایش سطوح پوشش خورده در پیل سوختی میکروبی نیز افزایش ولتاژ مدار باز را به میزان 47% با بار پوششی 25/1% درصد نانولوله کربنی نشان داد.

سرعت اندک واکنش های حاوی بیوکاتالیست ها، عاملی محدود کننده در راهیابی سیستم های زیستی به صنایع مختلف می باشد. سالهاست پژوهشگران در تلاشند در مراحلی از فرآیند سولفورزدایی نفت و مشتقات آن سلول ها را جایگزین کاتالیزورهای شیمیایی نمایند. اما متاسفانه سولفورزدایی بیولوژیک متاثر از انتقال کند سوبسترا از فاز آلی به سطح سلول ها می باشد. در این پژوهش سیلیکای مزوپور mcm-41 به عنوان جاذب ترکیبات سولفوردار از مدل نفتی (1 میلی مول dbt در محلول دودکان) به روش خودآرایی آمین های نوع چهارم، در یک محیط بازی با ترکیب آب اتانول و با استفاده از ستیل تری متیل آمونیوم برماید (ctab) به عنوان تمپلت سنتز شد. نمونه بدست آمده با استفاده از تکنیک های مختلف از جمله ایزوترم جذب و واجذب نیتروژنsaxs، sem ،hrtem و ftir شناسایی گردید. نتایج مطالعات bet و bjh نشان داد متوسط قطر حفرات نمونه سنتز شده حدود 3/54 نانومتر و سطح ویژه در گستره 1106 مترمربع بر گرم می باشد. با مشاهده تصاویر sem مشخص شد نمونه فوق دارای توزیع یکنواخت با مورفولوژی کروی در محدوده 200-300 نانومتر می باشد. هم چنین نتایج حاصل از تصاویر hrtem و الگوی saxs نشان داد ساختار حفرات با الگوی هگزاگونال مطابقت دارد. از آنالیز hplc برای محاسبه توانایی نانوجاذب در جذب dbt از مدل نفتی استفاده شد. نتایج نشان داد نانوجاذب با میزان 0/03 گرم بر میلی لیتر قادر است بیش از 42 درصد dbt را از مدل نفتی جذب کند. سپس قابلیت نانوجاذب مزوپور mcm-41 سیلیکای تثبیت شده بر سطح باکتری رودوکوکوس اریتروپولیس igts8 در بهبود فرآیند سولفورزدایی بیولوژیکی ترکیب نفتی بر اساس سنجش میزان مصرف dbt و تولید 2-hbp به عنوان محصول مسیر سولفورزدایی 4s بررسی گردید. تصویربرداری توسط sem نشان داد پوشش دهی سلول توسط نانوجاذب به نحو مطلوبی صورت گرفته است. نتایج بررسی های آنالیز hplc نشان داد بیش ترین فعالیت ویژه سولفورزدایی مربوط به سلول های پوشش یافته در یک ساعت اولیه و به میزان مصرف 0/34 µmol dbt min-1g dcw-1 می باشد که در مقایسه با بیشینه فعالیت ویژه سولفورزدایی سلول های آزاد که در ساعت سوم دیده شد حدود 19 درصد افزایش یافته است. در نهایت برای بررسی خاصیت آنتی باکتریال نانوجاذب از روش های تست cfu و دیسک نفوذی استفاده شد. با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می رسد نانوجاذب مزوپور mcm-41 سیلیکا بر قابلیت زنده ماندن باکتری رودوکوکوس اریتروپولیس igts8 و فعالیت متابولیکی آنها تاثیر منفی قابل توجهی ندارد.