Проекты

Исследование возможностей микробного топливного элемента на основе колонки Виноградского

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биотехнология и биоинженерия» среди индивидуальных работ учащихся 8−9 классов

Направление работы: Микробиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1210
Предметы: Биология
Классы: 8 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 12–14 апреля 2018 года

Принципиальная возможность генерации электрического тока бактериями была доказана давно, уже почти сто лет назад, а устройства для генерации тока бактериями – микробные топливные элементы (МТЭ) достаточно интенсивно изучаются около пятидесяти лет. Широкое внедрение таких элементов позволит значительно снизить потребление органического топлива, не уменьшая при этом уровень энергопотребления.

Цель

Исследовать возможности МТЭ на основе колонки Виноградского.

  Задачи

- Провести исследование микробного сообщества при помощи метода стёкол обрастания Росси-Холодного и окрашивания по Граму.

- Провести эксперимент по установке в МТЭ разноуровневых электродов для определения электрогенной активности бактерий на разных уровнях колонки.

- Провести эксперимент по установке в МТЭ электродов разной площади и созданию колонок разных размеров.

- Сравнить уровни электрогенной активности бактерий в экологически чистых водоёмах и водоёмах с антропогенным загрязнением.

- Представить вольтамперные характеристики МТЭ с разным микробным сообществом.

  Выводы

1. На основе колонок Виноградского, с использованием ила из разных водоёмов созданы 7 работоспособных приборов − микробных топливных элементов разной ёмкости с разной площадью электродов. Стационарное напряжение, полученное на МТЭ, колеблется от 240 до 850 милливольт. Учитывая полученные данные, автор делает вывод о том, что в них содержатся разные электродвижущие силы.

2. Основным преимуществом разработанного МТЭ на основе колонки Виноградского по сравнению с МТЭ других разработчиков является крайне простая конструкция, при этом полученная мощность не только не уступает, но и в некоторых случаях превосходит аналоги.

3. Основные преимущества использования микроорганизмов в биоэлектрохимических системах: «сырьё» для МТЭ обладает практически отрицательной стоимостью; микроорганизмы разнообразны и функционируют при различных внешних условиях; микроорганизмы способны быстро восстанавливаться. При этом можно выделить и следующие недостатки МТЭ: невысокая производительность, чувствительность к температурному режиму.

2. На основании проведённого анализа выдвинута гипотеза о возможности применения МТЭ на основе колонки Виноградского в качестве средства мониторинга водных ресурсов.

Направления дальнейших исследований

1.      Определить общее микробное число активного ила из разных водоёмов методом прямого счёта и методом счёта микробов путём культивирования на твёрдых или жидких питательных средах.

2.      Проверить гипотезу использования МТЭ в качестве средства мониторинга загрязнения водных ресурсов, сравнить с другими методами определения загрязнения.

3.      Продолжить работу по определению полной энергетической ёмкости МТЭ.

4.      Продолжить поиск эффективных методов аккумулирования полученной энергии.

5.      Проверить гипотезу использования МТЭ в качестве средства мониторинга загрязнения водных ресурсов, сравнить с другими методами определения загрязнения