Enhanced start-up of anaerobic facu

Enhanced start-up of anaerobic facultatively autotrophic biocathodes in bioelectrochemical systems
Zehra Zaybaka, John M. Pisciottaa,b, Justin C. Tokasha, Bruce E. Logana,∗
a Department of Civil and Environmental Engineering, The Pennsylvania State University, 212 Sackett Building, University Park, PA 16802, USA b Department of Biology, West Chester University of Pennsylvania, West Chester, PA 19383, USA
article info
Article history:
Received 25 June 2013
Received in revised form 24 August 2013 Accepted 2 October 2013
Available online 12 October 2013
Keywords:
Biocathode Bioelectrochemical system Biofuel
Electrofuel
Electrotroph
1. Introduction
Mankind faces increasing energy demands associated with accelerating global population growth and rising industrialization of emerging and developing countries. Capturing renewable energy from sun and wind through efficient photovoltaic devices or wind turbines is an elegant, carbon neutral way to help meet these increasing energy demands. However, the intermittent nature of these energy sources has to be addressed by finding adequate energy storage systems (Ibrahim et al., 2008; Lewis and Nocera, 2006; Zhang and Huang, 2012). Microbial electrosynthesis, a pro- cess through which microorganisms reduce inorganic compounds into stable, energy dense organic molecules in a bioelectrochemical system (BES), is one strategy to solve this storage problem (Nevin et al., 2010). Conversion of the greenhouse gas CO2 into more highly reduced organic molecules such as transportation fuels that can be
∗ Corresponding author. Tel.: [phone]; fax: [phone]. E-mail address: [e-mail] (B.E. Logan).
0168-1656/$ – see front matter © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved. http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2013.10.001
abstract
Biocathodes in bioelectrochemical systems (BESs) can be used to convert CO2 into diverse organic compounds through a process called microbial electrosynthesis. Unfortunately, start-up of anaerobic biocathodes in BESs is a difficult and time consuming process. Here, a pre-enrichment method was devel- oped to improve start-up of anaerobic facultatively autotrophic biocathodes capable of using cathodes as the electron donor (electrotrophs) and CO2 as the electron acceptor. Anaerobic enrichment of bacteria from freshwater bog sediment samples was first performed in batch cultures fed with glucose and then used to inoculate BES cathode chambers set at −0.4 V (versus a standard hydrogen electrode; SHE). After two weeks of heterotrophic operation of BESs, CO2 was provided as the sole electron acceptor and carbon source. Consumption of electrons from cathodes increased gradually and was sustained for about two months in concert with a significant decrease in cathode chamber headspace CO2. The maximum cur- rent density consumed was −34 ± 4 mA/m2 . Biosynthesis resulted in organic compounds that included butanol, ethanol, acetate, propionate, butyrate, and hydrogen gas. Bacterial community analyses based on 16S rRNA gene clone libraries revealed Trichococcus palustris DSM 9172 (99% sequence identity) as the prevailing species in biocathode communities, followed by Oscillibacter sp. and Clostridium sp. Isolates from autotrophic cultivation were most closely related to Clostridium propionicum (99% sequence identity; ZZ16), Clostridium celerecrescens (98–99%; ZZ22, ZZ23), Desulfotomaculum sp. (97%; ZZ21), and Tissierella sp. (98%; ZZ25). This pre-enrichment procedure enables simplified start-up of anaerobic biocathodes for applications such as electrofuel production by facultatively autotrophic electrotrophs.
© 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.
easily stored and distributed within the existing infrastructure is an attractive option (Li et al., 2012; Nevin et al., 2010).
Biocathodes that use microorganisms to catalyze reduction reactions are, in contrast to traditional chemically-catalyzed cathodes, self-renewable, and potentially less expensive (He and Angenent, 2006; Lovley, 2011). However, biocathode biofilms are difficult to establish, particularly under anaerobic conditions (Butler et al., 2010; Morita et al., 2011). Microorganisms that can directly or indirectly accept electrons from a cathode are referred to as electrotrophs, in contrast to exoelectrogens that are able to transfer electrons to an anode (Logan, 2009; Logan and Rabaey, 2012; Lovley, 2011). A variety of terminal electron acceptors can be used by electrotrophs, such as oxygen, nitrate, sulfate, iron, manganese, arsenate, fumarate, or carbon dioxide (Clauwaert et al., 2007; Cournet et al., 2010; Freguia et al., 2010; Gregory et al., 2004; Gregory and Lovley, 2005; Mao et al., 2010; Rabaey et al., 2008; Virdis et al., 2010). In addition to fuels, electrotrophs as cathode catalysts can be used to produce a variety of commodity chemicals via microbial electrosynthesis (Marshall et al., 2012).
Approaches developed for establishment of anaerobic bioca- thodes include the use of set potentials at cathodes and the

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เริ่มต้นขั้นสูงของ biocathodes facultatively autotrophic ไม่ใช้ออกซิเจนในระบบ bioelectrochemicalZehra Zaybaka จอห์นม. Pisciottaa, b จัสติน C. Tokasha บรูซ E. Logana ∗ภาควิชาวิศวกรรมโยธา และสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยรัฐเพนซิลวาเนีย 212 อาคาร Sackett มหาวิทยาลัยสวน ป่า 16802 สหรัฐอเมริกา b ภาควิชาชีววิทยา เชสเตอร์เวสท์มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย เวสต์เชสเตอร์ PA 19383 สหรัฐอเมริกาข้อมูลบทความบทความประวัติ:รับ 25 2556 มิถุนายนรับแบบฟอร์มที่ปรับปรุง 24 2013 สิงหาคมยอมรับ 2 2013 ตุลาคมมีออนไลน์ 12 2013 ตุลาคมคำสำคัญ:Biocathode Bioelectrochemical ระบบเชื้อเพลิงชีวภาพElectrofuelElectrotroph1. บทนำมนุษย์เผชิญความต้องพลังงานเพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้อง กับการเร่งการเจริญเติบโตของประชากรโลก และเพิ่ม ขึ้นทวีความรุนแรงมากที่เกิดใหม่และประเทศกำลังพัฒนา จับพลังงานทดแทนจากแสงอาทิตย์และลมผ่านอุปกรณ์มีประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์หรือกังหันลมเป็นวิธีกลางคาร์บอนสวยงาม ตรงตามความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม การค้นหาระบบการจัดเก็บพลังงานที่เพียงพอ (อิบรอฮีม et al., 2008 มีลักษณะไม่ต่อเนื่องของแหล่งพลังงานเหล่านี้ ลูอิสและ Nocera, 2006 จางและหวง 2012) Electrosynthesis จุลินทรีย์ การ pro-cess ซึ่งจุลินทรีย์ลดสารประกอบอนินทรีย์เป็นพลังงานมั่นคง โมเลกุลอินทรีย์หนาแน่นในระบบ bioelectrochemical (ด้านข้าง), เป็นกลยุทธ์หนึ่งในการแก้ปัญหานี้เก็บ (Nevin et al., 2010) แปลงของก๊าซเรือนกระจก CO2 เป็นโมเลกุลอินทรีย์ลดลงมากกว่าเช่นขนส่งเชื้อเพลิงที่สามารถผู้ Corresponding ∗ โทร: + 1 814 963 7908 โทรสาร: + 1 814 863 7304 ที่อยู่อีเมล: (พระราชบัญญัติโล) ใน [e-mail]0168-1656 / $ – ดูหน้าเรื่อง © 2013 Elsevier b.v สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2013.10.001บทคัดย่อสามารถใช้ Biocathodes ในระบบ bioelectrochemical (เบสส์) แปลง CO2 เป็นสารอินทรีย์ที่หลากหลายผ่านทางกระบวนการที่เรียกว่าจุลินทรีย์ electrosynthesis อับ เริ่มต้นของ biocathodes ที่ไม่ใช้ออกซิเจนในเบสส์เป็นกระบวนการยาก และใช้เวลานาน ที่นี่ วิธีเติมเต็มก่อนได้ devel-oped เพื่อปรับปรุงการเริ่มต้นของความสามารถในการใช้ cathodes เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอน (electrotrophs) และ CO2 เป็น acceptor อิเล็กตรอน facultatively autotrophic ไม่ใช้ biocathodes ก่อนทำขอไม่ใช้ออกซิเจนของแบคทีเรียจากตัวอย่างตะกอนบ็อกปลาในชุดวัฒนธรรมอาหารกับกลูโคส และใช้ฉีดด้านข้างแคโทดหอตั้ง −0.4 V (เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดมาตรฐานไฮโดรเจน เธอ) หลังจากสองสัปดาห์ของการดำเนินงานของเบสส์ heterotrophic, CO2 ได้รับ acceptor อิเล็กตรอนแต่เพียงผู้เดียวและแหล่งคาร์บอน ปริมาณของอิเล็กตรอนจาก cathodes เพิ่มขึ้นทีละน้อย และไม่ยั่งยืนประมาณสองเดือนในคอนเสิร์ตกับแคโทดหอ headspace CO2 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ความหนาแน่นให้เช่าปัจจุบันสูงสุดที่ใช้ได้ −34 ± 4 mA/m2 การสังเคราะห์ผลในสารอินทรีย์ที่รวมบิวทานอ เอทานอล acetate, propionate, butyrate และก๊าซไฮโดรเจน วิเคราะห์ชุมชนแบคทีเรียตาม 16S rRNA ยีนโคลนในไลบรารีเปิดเผย Trichococcus palustris DSM 9172 (99% ลำดับรหัสประจำตัว) เป็นชนิดยึดในชุมชน biocathode ตาม Oscillibacter sp. และเชื้อ Clostridium sp.แยกได้จาก autotrophic ปลูกได้มากที่สุดสัมพันธ์กับเชื้อ Clostridium propionicum (รหัสประจำตัวลำดับ 99% ZZ16), เชื้อ Clostridium celerecrescens (98-99% ZZ22, ZZ23), Desulfotomaculum sp. (97% ZZ21), และ Tissierella sp. (98% ZZ25) ขั้นตอนนี้ก่อนขอให้เริ่มต้นง่ายของ biocathodes ไม่ใช้สำหรับโปรแกรมประยุกต์เช่น electrofuel ผลิต โดย electrotrophs facultatively autotrophic© 2013 Elsevier b.v สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดได้เก็บไว้ และแจกจ่ายภายในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ (Li et al., 2012 Nevin et al., 2010)Biocathodes ที่ใช้จุลินทรีย์สถาบันลดปฏิกิริยาใจ ตรง ข้ามแบบสารเคมีกระบวน cathodes ทดแทนตนเอง อาจ น้อยแพงและ Angenent, 2006 Lovley, 2011) อย่างไรก็ตาม biocathode biofilms ยากสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ใช้ออกซิเจน (คนร้อยเอ็ด al., 2010 โมริตะ et al., 2011) จุลินทรีย์ที่สามารถโดยตรง หรือโดยอ้อมยอมรับอิเล็กตรอนจากแคโทดจะเรียกว่า electrotrophs ตรงข้าม exoelectrogens ที่สามารถการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปขั้วบวก (โลแกน 2009 โลแกนและ Rabaey, 2012 Lovley, 2011) สามารถใช้ความหลากหลายของเทอร์มินัลอิเล็กตรอน acceptors electrotrophs เช่นออกซิเจน ไนเตรต ซัลเฟต เหล็ก แมงกานีส arsenate, fumarate หรือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Clauwaert et al., 2007 Cournet et al., 2010 Freguia et al., 2010 เกรกอรี et al., 2004 เกรกอรีและ Lovley, 2005 เมา al. et, 2010 Rabaey et al., 2008 Virdis et al., 2010) นอกจากเชื้อ สามารถใช้ electrotrophs เป็นแคโทดสิ่งที่ส่งเสริมการผลิตความหลากหลายของสินค้าผ่าน electrosynthesis จุลินทรีย์ (มาร์แชลล์ et al., 2012)แนวทางพัฒนาก่อตั้งของ bioca thodes ที่ไม่ใช้ออกซิเจนรวมถึงใช้ศักยภาพชุดที่ cathodes และ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่เพิ่มขึ้นเริ่มต้นขึ้นจากที่ไม่อาศัยออกซิเจน autotrophic biocathodes ในระบบ bioelectrochemical
Zehra Zaybaka จอห์นเอ็ม Pisciottaa b, จัสตินซี Tokasha บรูซอี Logana *
กรมวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย 212 เก็ตต์อาคาร University Park, PA 16802, USA ขภาควิชาชีววิทยาเวสต์เชสเตอร์มหาวิทยาลัยเพนซิลเวสต์เชสเตอร์, PA 19383, USA ข้อมูลบทความประวัติศาสตร์บทความที่ได้รับ25 มิถุนายน 2013 ที่ได้รับในรูปแบบปรับปรุง 24 สิงหาคม 2013 ได้รับการยอมรับ 2 ตุลาคม 2013 พร้อมให้บริการออนไลน์ 12 ตุลาคม 2013 คำสำคัญ: Biocathode Bioelectrochemical ระบบไบโอฟูเอElectrofuel Electrotroph 1 บทนำใบหน้ามนุษย์ที่เพิ่มขึ้นความต้องการพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเร่งการเจริญเติบโตของประชากรทั่วโลกและอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้นของประเทศเกิดใหม่และการพัฒนา จับพลังงานทดแทนจากดวงอาทิตย์และลมผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพหรือกังหันลมเป็นสง่างามวิธีคาร์บอนเป็นกลางเพื่อช่วยตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้พลังงาน แต่ลักษณะต่อเนื่องของแหล่งพลังงานเหล่านี้จะต้องมีการแก้ไขโดยการหาระบบการจัดเก็บพลังงานที่เพียงพอ (อิบราฮิม et al, 2008;. ลูอิสและ Nocera 2006; จางและหวาง 2012) จุลินทรีย์ electrosynthesis เป็นกระบวนการที่ผ่านที่จุลินทรีย์ลดสารอนินทรีเข้าไปมั่นคงพลังงานโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่หนาแน่นในระบบ bioelectrochemical (บีอีเอส) เป็นหนึ่งในกลยุทธ์การแก้ปัญหาการจัดเก็บนี้ (Nevin et al., 2010) แปลง CO2 ก๊าซเรือนกระจกลงในโมเลกุลของสารอินทรีย์ลดลงมากขึ้นสูงเช่นเชื้อเพลิงที่ขนส่งที่สามารถ* ผู้รับผิดชอบ Tel .: [phone]; โทรสาร: [phone]. อีเมล์: [e-mail] (พ.ศ. โลแกน). 0168-1656 / $ - เห็นว่าด้านหน้า© 2013 Elsevier BV สงวนลิขสิทธิ์ http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2013.10.001 นามธรรมBiocathodes ในระบบ bioelectrochemical (เบส) สามารถใช้ในการแปลง CO2 ลงในสารประกอบอินทรีย์ที่มีความหลากหลายผ่านกระบวนการที่เรียกว่าจุลินทรีย์ electrosynthesis แต่น่าเสียดายที่เริ่มต้นขึ้นของ biocathodes แบบไม่ใช้ออกซิเจนในเบสเป็นกระบวนการที่ใช้ยากและใช้เวลา นี่เป็นวิธีการเพิ่มคุณค่าก่อนเป็นพัฒนาแล้วในการปรับปรุงเริ่มต้นขึ้นจากที่ไม่อาศัยออกซิเจน autotrophic biocathodes สามารถใช้ cathodes อิเล็กตรอนเป็นผู้บริจาค (electrotrophs) และ CO2 เป็นตัวรับอิเล็กตรอน การตกแต่งแบบไม่ใช้ออกซิเจนของเชื้อแบคทีเรียจากบึงน้ำจืดตัวอย่างตะกอนเป็นครั้งแรกในวัฒนธรรมชุดที่เลี้ยงด้วยกลูโคสและใช้ในการฉีดวัคซีนห้องแคโทดบีอีเอสตั้งอยู่ที่ -0.4 V (เมื่อเทียบกับขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐาน SHE) หลังจากสองสัปดาห์ของการดำเนินงานของ heterotrophic เบส, CO2 ถูกจัดให้เป็นรับอิเล็กตรอน แต่เพียงผู้เดียวและแหล่งคาร์บอน การบริโภคของอิเล็กตรอนจาก cathodes ค่อยๆเพิ่มขึ้นและได้รับการรักษาไว้ประมาณสองเดือนในคอนเสิร์ตกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในแคโทด CO2 headspace ห้อง ความหนาแน่นเช่า cur- สูงสุดบริโภคเป็น -34 ± 4 mA / m2 ส่งผลให้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่รวมบิวทานอเอทานอลอะซิเตท, propionate, butyrate และก๊าซไฮโดรเจน ชุมชนแบคทีเรียวิเคราะห์บนพื้นฐานของ 16S rRNA ห้องสมุดยีนโคลนเปิดเผย Trichococcus palustris DSM 9172 (99% ลำดับบัตร) เป็นสายพันธุ์ที่เกิดขึ้นในชุมชน biocathode ตาม Oscillibacter SP และ Clostridium SP แยกจากการเพาะปลูก autotrophic ถูกที่สุดที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ Clostridium propionicum (99% ลำดับบัตร; ZZ16) Clostridium celerecrescens (98-99%; ZZ22, ZZ23) Desulfotomaculum SP (97%; ZZ21) และ Tissierella SP (98%; ZZ25) ขั้นตอนนี้ก่อนการเพิ่มคุณค่าช่วยให้ง่ายเริ่มต้นขึ้นจาก biocathodes แบบไม่ใช้ออกซิเจนสำหรับการใช้งานเช่นการผลิตโดย facultatively autotrophic electrotrophs electrofuel. © 2013 Elsevier BV สงวนลิขสิทธิ์. เก็บได้ง่ายและจัดจำหน่ายภายในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ (Li et al., 2012;. Nevin et al, 2010). Biocathodes ที่ใช้จุลินทรีย์เพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาลดลงเป็นในทางตรงกันข้ามกับ cathodes เร่งปฏิกิริยาทางเคมีแบบดั้งเดิมด้วยตนเองทดแทนและอาจมีราคาแพงน้อยกว่า (เขาและ Angenent 2006; Lovley 2011) อย่างไรก็ตามไบโอฟิล์ม biocathode เป็นเรื่องยากที่จะสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ใช้ออกซิเจน (บัตเลอร์, et al, 2010;.. โมริตะ et al, 2011) จุลินทรีย์ที่ตรงหรือทางอ้อมสามารถรับอิเล็กตรอนจากแคโทดจะเรียกว่า electrotrophs ในทางตรงกันข้ามกับ exoelectrogens ที่มีความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังขั้วบวก (โลแกน 2009; โลแกน Rabaey 2012; Lovley 2011) ความหลากหลายของตัวรับอิเล็กตรอนขั้วสามารถใช้โดย electrotrophs เช่นออกซิเจนไนเตรต, ซัลเฟต, เหล็ก, แมงกานีส, สารหนู, fumarate หรือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Clauwaert et al, 2007;.. Cournet et al, 2010; Freguia et al, 2010; et al, เกรกอรี่ 2004. เกรกอรี่และ Lovley 2005. เหมา et al, 2010; Rabaey et al, 2008;.. Virdis et al, 2010) นอกเหนือไปจากเชื้อเพลิง electrotrophs เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแคโทดสามารถใช้ในการผลิตที่หลากหลายของสารเคมีสินค้าผ่านทางจุลินทรีย์ electrosynthesis (มาร์แชลล์ et al., 2012). แนวทางการพัฒนาสำหรับการจัดตั้ง thodes bioca- แบบไม่ใช้ออกซิเจนรวมถึงการใช้ศักยภาพชุดที่ cathodes และ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เพิ่มเริ่มใช้ biocathodes โตโทรฟ facultatively ในระบบ
Zehra zaybaka bioelectrochemical John M pisciottaa , B , จัสติน ซี. tokasha บรูซ . logana ∗
, ภาควิชาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม , Pennsylvania State University , 212 แซคเค้ทท์อาคาร , University Park , PA 16802 USA b ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย เวสต์เชสเตอร์ เวสต์เชสเตอร์pa 19383 USA

บทความบทความข้อมูลประวัติศาสตร์ :

รับ 25 มิถุนายน 2013 ได้รับแก้ไขแบบฟอร์ม 24 สิงหาคม 2013 รับ 2 ตุลาคม 2556
ออนไลน์ 12 ตุลาคม 2556
,
biocathode bioelectrochemical ระบบเชื้อเพลิง electrofuel

electrotroph
1 บทนำ
มนุษย์ใบหน้าเพิ่มความต้องการพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเร่งการเติบโตของประชากรทั่วโลกและเพิ่มขึ้นอุตสาหกรรมเกิดใหม่และประเทศกำลังพัฒนา จับพลังงานจากแสงแดดและลมผ่านอุปกรณ์แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพหรือกังหันลมเป็นสง่างาม , คาร์บอนเป็นกลาง วิธีที่จะช่วยตอบสนองความต้องการเหล่านี้ เพิ่มพลังงาน อย่างไรก็ตามธรรมชาติชนิดของแหล่งพลังงานเหล่านี้มีการแก้ไขโดยการหาระบบการจัดเก็บพลังงานที่เพียงพอ ( Ibrahim et al . , 2008 ; Lewis และ Nocera , 2006 ; จาง และ หวง , 2012 ) electrosynthesis จุลินทรีย์ โปร - เซสซึ่งจุลินทรีย์ลดสารประกอบอนินทรีย์เป็นมีเสถียรภาพ , พลังงานหนาแน่นอินทรีย์โมเลกุลในระบบ bioelectrochemical ( BES )เป็นกลยุทธ์หนึ่งที่จะแก้ปัญหากระเป๋านี้ ( เนวิน et al . , 2010 ) แปลงก๊าซเรือนกระจก CO2 เป็นมากขึ้นสูงลดอินทรีย์โมเลกุลเช่นเชื้อเพลิงการขนส่งที่สามารถเป็นผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง∗
. โทร . 1 วันนี้ 963 7908 ; โทรสาร : 1 814 863 7304 . อีเมล : [e-mail] ( พ.ศ. โลแกน )
0168-1656 / $ ) เห็นหน้า 2013 สามารถนำเสนอเรื่องสงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด สิทธิสงวน http://dx.doi .10.1016 org / / j.jbiotec . 2013.10.001

biocathodes บทคัดย่อในระบบ bioelectrochemical ( เบส ) สามารถใช้เพื่อแปลง CO2 เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่หลากหลายผ่านกระบวนการที่เรียกว่า electrosynthesis จุลินทรีย์ แต่น่าเสียดายที่เริ่มใช้ biocathodes ในเบสเป็นยากที่กระบวนการนาน และเวลา ที่นี่วิธีเสริมก่อนถูกพัฒนาขึ้นเพื่อปรับปรุง - เริ่มใช้ facultatively โตโทรฟ biocathodes สามารถใช้แคโทดเป็นอิเล็กตรอน ( electrotrophs ) และ CO2 เป็นอิเล็กตรอนพระนาสิก . การใช้แบคทีเรียจากตัวอย่าง บึงน้ำจืดตะกอนถูกแสดงครั้งแรกในชุดวัฒนธรรมป้อนกลูโคสและใช้ฉีดคือขั้วลบห้องชุดที่− 04 v ( เทียบกับขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐานเธอ ; ) หลังจากสองสัปดาห์ของการดำเนินงานของเบสแบบ CO2 ถูกจัดให้เป็นเพียงผู้เดียวอิเล็กตรอนพระนาสิก และแหล่งคาร์บอน การบริโภคของอิเล็กตรอนจากแคโทดเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆและยั่งยืนประมาณสองเดือนในคอนเสิร์ตกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในห้องภาพเฮดสเปซ CO2 สูงสุด cur - เช่าความหนาแน่นของการบริโภค− 4 34 ± MA / m2ชีวสังเคราะห์ ( สารอินทรีย์ ) บิวทานอล , เอทานอล , acetate , propionate บิวและแก๊สไฮโดรเจน การวิเคราะห์ชุมชนแบคทีเรียตามเบส 16S rRNA ยีนโคลนห้องสมุด พบ trichococcus palustris DSM 9172 ( 99% ตัวตนดับ ) เป็นชนิดที่มีในชุมชน biocathode ตาม oscillibacter sp . และ Clostridium sp .ที่แยกได้จากการเพาะปลูกโตโทรฟส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ Clostridium propionicum ( 99% ดับตัวตน ; zz16 ) , Clostridium celerecrescens ( 98 - 99 % ; zz22 zz23 , ) , desulfotomaculum sp . ( 97% ; zz21 ) และ tissierella sp . ( 98% ; zz25 )การประยุกต์กระบวนการนี้ก่อนจะเริ่มใช้ biocathodes สำหรับการใช้งาน เช่น การผลิต electrofuel โดย facultatively โตโทรฟ electrotrophs .
สงวนลิขสิทธิ์ 2013 สามารถนำเสนอสงวนลิขสิทธิ์ .
เก็บไว้ได้อย่างง่ายดายและแจกจ่ายภายในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ ( Li et al . , 2012 ; เนวิน et al . , 2010 ) .
biocathodes ที่ใช้จุลินทรีย์เร่งปฏิกิริยาการลดเป็นในทางตรงกันข้ามกับแบบดั้งเดิมสารเคมีเร่ง cathodes ตนเอง ทดแทนและอาจน้อยลงราคาแพง ( เขาและ angenent , 2006 ; ลอฟลี่ , 2011 ) อย่างไรก็ตาม biocathode ไบโอฟิล์ม ยากที่จะสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะไร้อากาศ ( พ่อบ้าน et al . , 2010 ; โมริตะ et al . , 2011 )จุลินทรีย์ที่สามารถโดยตรงหรือโดยอ้อมรับอิเล็กตรอนจากขั้วลบจะเรียกว่า electrotrophs ตรงกันข้ามกับ exoelectrogens ที่สามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนขั้วบวก ( โลแกน โลแกน และ rabaey 2009 ; 2012 ; ลอฟลี่ , 2011 ) ความหลากหลายของความตกใจ สามารถใช้โดย electrotrophs เช่น ออกซิเจน ไนเตรตและซัลเฟต , เหล็ก , แมงกานีส , สารหนู , fumarate ,หรือ คาร์บอนไดออกไซด์ ( clauwaert et al . , 2007 ; cournet et al . , 2010 ; freguia et al . , 2010 ; Gregory et al . , 2004 ; เกรกอรี่ และลอฟลี่ , 2005 ; เหมา et al . , 2010 ; rabaey et al . , 2008 ; virdis et al . , 2010 ) นอกจากการใช้ electrotrophs เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาขั้วลบสามารถใช้ผลิตที่หลากหลายของสารเคมี สินค้าผ่าน electrosynthesis จุลินทรีย์ ( Marshall et al . ,
2012 )แนวทางการพัฒนาเพื่อสร้างแบบ bioca - thodes รวมถึงการใช้ศักยภาพที่แคโทดและ
ชุด