تولید الکتریسیته در پیل سوختی میکروبی دومحفظه‌ای توسط باکتری شِوانلا اگزوالکتروژنیک جداشده از رسوبات بستر دریای مازندران

پیل سوختی میکروبی، سیستم بیوالکتروشیمیایی است که انرژی موجود در ترکیبات آلی را از طریق عملکرد کاتالیسیتی میکروارگانیسم‌ها در شرایط بی‌هوازی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. جداسازی و بررسی مشخصات باکتری‌ شوانلا از رسوبات بستر دریای مازندران و نیز بررسی توانایی تولید الکتریسیته از اهداف پژوهش حاضر بود. نمونه‌های جمع‌آوری شده از رسوبات بستر دریا به محیط کشت کلیگلرآگار منتقل شد و کلنی‌های سیاه رنگ جداسازی شد. پس از شناسایی جدایه‌ها توانایی تولید الکتریسیته ارزیابی شد. پیل سوختی میکروبی دومحفظه‌ای طراحی گردید و جدایه منتخب به محفظه آند حاوی محیط کشت lb تلقیح شد. از رسوبات بستر دریای مازندران، باکتری احیا کننده سولفات جداسازی شد و با عنوان جدایه me1 نامگذاری شد. نتایج بررسی مشخصات مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی جدایه me1، نشان داد این باکتری متعلق به جنس شِوانلا بود. همچنین بررسی توالی ژن 16s rrna و رسم درخت فیلوژنی نشان داد که جدایه me1 دارای 96.38 درصد هومولوژی با شِوانلا زیامِننسیس (shewanella xiamenensis) بود. نتایج نشان داد که باکتری جداشده توانایی تولید الکتریسیته در پیل سوختی میکروبی را داشت. همچنین نتایج مطالعات حاضر نشان داد که جدایه me1 توانایی تولید الکتریسیته با ولتاژ ثابت مدار باز 765 میلی‌ولت را داشت. بیشترین چگالی توان و جریان به ترتیب 140.817 میلی‌وات بر مترمربع و 395.5 میلی‌آمپر بر متر‌مربع سنجیده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که شوانلاme1 جداشده از رسوبات بستر دریای مازندران، توانایی تولید الکتریسیته در پیل سوختی میکروبی را داشت. این جدایه می‌تواند برای تولید همزمان الکتریسیته در سیستم‌های تصفیه پساب، معرفی شود.

Electricity production in twochamber microbial fuel cells using exoelectrogenic Shewanella sp. isolated from sediments of the Caspian Sea

A microbial fuel cell is a bioelectrochemical system that converts chemical energy in organic compounds to electrical energy through catalytic reactions of microorganisms under anaerobic conditions. Isolation and characterization of Shewanella sp. from sediments of the Caspian Sea and investigation of its ability to produce electricity were the aims of this study. Samples collected from the sea sediments were cultured in Kligler agar, black colonies were selected. After identification of isolates its ability to produce electricity was evaluated. A twochamber microbial fuel cell was designed and the selected isolate ME1 was inoculated into the anode chamber containing the LB medium. A sulfate reducing bacterium was isolated from sediments of the Caspian Sea and named as isolate ME1. The results of morphological and physiological characteristics of ME1 showed that this bacterium belonged to the Shewanella sp. Moreover, 16S rRNA sequencing and phylogenetic analyses exhibited that ME1 was similar to Shewanella xiamenensis with 96.38% homology. The results of current studies showed that the isolate ME1 had the ability to produce electricity with a constant open circuit voltage of 765 mV. A maximum power density and a maximum current density were evaluated at 140.817 mW m2 and 395.50 mA m2, respectively. The results of this study revealed that the Shewanella sp. ME1 isolated from sediments of the Caspian Sea had the ability to produce electricity in microbial fuel cells. This isolate could be a candidate for the production of electricity in wastewater treatment systems.