سلول‌های سوختی میکروبی برای تولید بیوالکتریسیته از پسماندهای آلی (فرصت ها و چالش‌ها)

زمینه و هدف: با صنعتی‌ شدن جوامع، مصرف سوخت‌های فسیلی افزایش یافته که برای حل معضلات ناشی از این مسائل، می‌توان از رویکرد «پسماند به انرژی» با استفاده از نوعی فرایند تولید سوخت به نام سلول‌های سوختی میکروبی بهره برد؛ لذا هدف از انجام این مطالعه، توصیف و بررسی استفاده از سلول‌های سوختی میکروبی جهت تولید بیوالکتریسیته از پسماندهای آلی بود.مواد و روش ها: در جستجوی اولیه مقالات، جمعاً ٢١٤ مقاله از سال ٢٠٠٩ تا ٢٠٢٤ میلادی یافت شد که پس از حذف موارد تکراری، این تعداد به ١٠١ مقاله رسید. سپس در انتهای مرحله غربالگری، تعداد ٦٢ مقاله باقی ماند. برای دستیابی به مقالات مرتبط، متن کامل مقالات مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت، ٢٩ مقاله باقی ماند که در مطالعه حاضر استفاده شد.یافته ها: در سلول‌های سوختی میکروبی، پسماندها به عنوان بستر‌های آلی در نظر گرفته می‌شوند و میکروارگانیسم‌ها با اکسید کردن آن‌ها، درنهایت انرژی الکتریکی تولید می‌کنند بدون اینکه محصولات جانبی سمی تولید شود. معمولاً از بستر آلی استات بدلیل توان خروجی بالاتر در سلول‌های سوختی استفاده می‌شود. برای ارزیابی عملکرد سلول سوختی، الکترودها حائزاهمیت‌اند؛ زیرا جنس الکترود، بر انتقال الکترون و کارایی شیمیایی آن تاثیرگذار است.نتیجه گیری: فناوری سلول سوختی میکروبی، با وجود مزایایی که در زمینه مدیریت پسماند و کاهش بار آلودگی هوا دارد، چالش‌هایی مانند هزینه نسبتاً بالای سرمایه‌گذاری و راندمان پایین هنگام بکارگیری آن در مقیاس بزرگ را نیز داشته که باعث شده تجاری‌سازی این سیستم به تعویق افتد. با این حال، نیاز است تا با بررسی و کنترل عوامل کاهش راندمان این فناوری در مقیاس‌های وسیع، حیطه کاربرد آن را گسترش داد تا بتوان هزینه‌های بالای سرمایه‌گذاری را توجیه کرد.

microbial fuel cells for bio-electricity generation from organic waste (opportunities and challenges)

background: with the industrialization of societies, the use of fossil fuels has increased. to address the issues arising from this, the waste-to-energy approach using a type of fuel production process known as microbial fuel cells can be utilized. therefore, the aim of this study was to describe and investigate the use of microbial fuel cells for the production of bioelectricity from organic waste.methods: in the initial search for articles, a total of 214 articles from 2009 to 2024 were found. after removing duplicates, 101 articles remained. at the end of the screening stage, 62 articles remained. to access relevant articles, the full texts were reviewed, and finally, 29 articles were used in the present study.results: in microbial fuel cells, waste is considered as organic substrates, and microorganisms oxidize them to ultimately produce electrical energy without generating toxic by-products. acetate is commonly used as an organic substrate due to its higher output power in fuel cells. for evaluating the performance of the fuel cells, electrodes are crucial as their material affects electron transfer and chemical efficiency.conclusion: despite the advantages of microbial fuel cell technology in waste management and reducing air pollution, it faces challenges such as relatively high investment costs and low efficiency when applied on a large scale, which has delayed its commercialization. however, it is necessary to examine and control the factors reducing the efficiency of this technology on the large scale to expand its application scope and justify the high investment cost.