Sustainable Power Production in a Membrane-less and Mediator-less Wastewater Microbial Fuel Cell

Microbial fuel cells (MFCs) fed with wastewater are currently considered a feasible strategy for production of renewable electricity at low cost. A membrane-less MFC with biological cathode was built from a compact wastewater treatment reactor. When operated with an external resistance of 250 Ohm, the MFC produced a long-term power of approximately 70 mW/m2 for ten months. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) analysis of the cathode biomass when the MFC was closed on a 2100 Ohm external resistance showed that the sequenced bands were affiliated with Firmicutes, -Proteobacteria, -Proteobacteria, -Proteobacteria, and Bacteroidetes groups. When the external resistance was varied between 250 and 2100 Ohm, sustainable resistance decreased from 900 to 750 Ohm, while sustainable power output decreased from 32 to 28 mW/m2. It is likely that these effects were caused by changes in the microbial ecology of anodic and cathodic biomass attached to the electrodes. Results suggest that cathodic biomass enrichment in “electroactive” bacteria may improve MFCs power output in a similar fashion to what has been already observed for anodic biomass

Ottimizzazione dei processi depurativi di reflui ad elevato carico organico a fini di recupero energetico

L’attuale condizione che caratterizza il settore energetico richiede un necessario processo di riconversione che, oltre a favorire il risparmio energetico, riduca la dipendenza dai combustibili fossili ed accresca l’impiego di fonti energetiche rinnovabili, dando un contributo fondamentale alla riduzione delle emissioni di gas serra come diversi accordi internazionali richiedono. Si rende pertanto necessario accelerare i processi che da alcuni anni stanno favorendo l’utilizzo di energia da fonti rinnovabili. Tra queste, le fonti legate ai processi di trattamento biologico dei reflui stanno avendo un interessante sviluppo. Esistono numerosi processi biologici che consentono la produzione di energia in maniera indiretta, quali ad esempio i processi di digestione anaerobica finalizzati alla produzione di biogas e/o produzione biologica di idrogeno. In tale contesto si inserisce la tecnologia delle Microbial Fuel Cell, che consente la produzione diretta di energia elettrica, finalizzata al recupero energetico inteso al miglioramento dell’efficienza energetica e alla riduzione dei costi d’esercizio di impianti di trattamento biologico dei reflui. Il presente lavoro di Tesi di Dottorato sperimentale, svoltosi in collaborazione al laboratorio PROT.-IDR. della sede ENEA di Bologna, riporta i risultati dell’attività di ricerca condotta su una MFC (Microbial Fuel Cell) a doppio stadio biologico per il trattamento di reflui ad elevato carico organico e produzione continua di energia elettrica. E’ stata provata l’applicabilità della MFC con entrambi i comparti biotici utilizzando elettrodi di grafite non trattata ottenendo, con un carico organico in ingresso di circa 9 gd-1, valori di potenza massima prodotta che si attestano su 74 mWm-2, corrente elettrica massima generata di 175 mAm-2 ad una tensione di 421 mV, ed una conversione di COD in elettricità pari a 1,2 gCODm-2d-1. I risultati sono stati molto positivi per quanto riguarda le prestazioni depurative ottenute dalla MFC. L’efficienza di depurazione misurata ha raggiunto un valore massimo del 98% di rimozione del COD in ingresso, mentre e la concentrazione di azoto ammoniacale nell’effluente raccolto all’uscita del sedimentatore è sempre stata inferiore a 1 mgN-NH4+l-1. Tra gli obiettivi posti all’inizio della sperimentazione si è rivelata di notevole interesse la valutazione del possibile utilizzo della MFC come sistema per il monitoraggio on-line del COD e degli acidi grassi volatili (VFA) prodotti all’interno di un digestore anaerobico, attraverso la definizione di una correlazione tra i dati elettrici registrati in continuo e le concentrazioni di CODanaer e VFA misurate in diversi periodi della sperimentazione. L’analisi DGGE della biomassa catodica ha fornito uno strumento analitico utile allo studio della diversità della comunità microbica sospesa ed adesa al catodo e ha confermato la forte similarità delle specie batteriche riconosciute nei campioni analizzati. In particolare, le bande di sequenziamento ottenute sono affiliate ai gruppi batterici Firmicutes, -Proteobacteria, -Proteobacteria, -Proteobacteria e Bacteroidetes. Da quanto emerso dalla sperimentazione condotta si può pertanto concludere che ad oggi le MFC sono in fase di evoluzione rispetto ai primi prototipi utilizzati per lo studio delle comunità microbiali e per la comprensione dei meccanismi di trasferimento elettronico. Sfruttarne la potenza prodotta in maniera commerciale diviene una grande sfida per il futuro, ed è opinione comune che le prime applicazioni pratiche delle MFC saranno come fonte di recupero energetico per i dispositivi utilizzati per il monitoraggio dell’ambiente e per il trattamento delle acque reflue

Registered Replication Report:Dijksterhuis and van Knippenberg (1998)

Dijksterhuis and van Knippenberg (1998) reported that participants primed with a category associated with intelligence (professor) subsequently performed 13% better on a trivia test than participants primed with a category associated with a lack of intelligence (soccer hooligans). In two unpublished replications of this study designed to verify the appropriate testing procedures, Dijksterhuis, van Knippenberg, and Holland observed a smaller difference between conditions (2%-3%) as well as a gender difference: Men showed the effect (9.3% and 7.6%), but women did not (0.3% and -0.3%). The procedure used in those replications served as the basis for this multilab Registered Replication Report. A total of 40 laboratories collected data for this project, and 23 of these laboratories met all inclusion criteria. Here we report the meta-analytic results for those 23 direct replications (total N = 4,493), which tested whether performance on a 30-item general-knowledge trivia task differed between these two priming conditions (results of supplementary analyses of the data from all 40 labs, N = 6,454, are also reported). We observed no overall difference in trivia performance between participants primed with the professor category and those primed with the hooligan category (0.14%) and no moderation by gender