بررسی امکان تولید الکتریسیته از گیاهان زنده

محورهای موضوعی : آب و محیط زیست

فروزان وکیلی ¹ (دکتری آلودگی‌های محیط زیست، گروه آلودگی‌های محیط زیست، دانشکده انرژی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران. *(مسوول مکاتبات))
لعبت تقوی ² (استادیار گروه آلودگی‌های محیط زیست، دانشکده انرژی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.)
ابراهیم علائی ³ (استادیار پژوهشکده محیط زیست، پردیس انرژی و محیط زیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.)

تاریخ دریافت : 1395/06/09 تاریخ پذیرش : 1395/09/15 تاریخ انتشار : 1396/04/01

کلید واژه: برق سبز, پیل سوختی میکروبی_گیاهی, پیل سوختی فتوسنتزی, بیو کاتد میکروبی, ریزودپوزیت,

چکیده مقاله :

محدودیت منابع انرژی فسیلی در کنار پتانسیل بالای آلایندگی، جایگزینی آن ها با منابع پاک و تجدید پذیر را ضروری نموده است. امروزه سهم این گروه از منابع در سیستم تأمین انرژی جهان رو به افزایش است. در این ارتباط، می توان با الهام از طبیعت فناوری نوینی برای استفاده از گیاهان جهت تولید برق توسعه داد که در آینده نزدیک توان تولید انرژی پاک از نور خورشید با استفاده از سیستم های زنده گیاهی و فرآیند فتوسنتز را پایه گذاری نماید. اساس کار برای تبدیل انرژی خورشید به برق، برمبنای همکاری و تعامل بین گیاهان و باکتری ها و با استفاده از پیل های سوختی میکروبی- گیاهی می باشد. این پیل ها قادرند انرژی حاصل از فعل و انفعالات در ناحیه نزدیک به ریشه گیاه (ریزوسفر ) که در نتیجه فعالیت ریزسازواره های موجود، تولید می گردد را جذب و پس از انتقال به پیل ها به انرژی الکتریکی تبدیل نمایند. ایده اصلی برای این کار تولید مواد آلی، غالباً به شکل کربوهیدرات، توسط گیاهان(ریزودپوزیت ها) می باشد که باکتری ها قادرند با استفاده از آن ها به عنوان منبع تغذیه، انرژی موجود در آن ها را به الکتریسیته(جریان برق) تبدیل نمایند. این امر، علاوه بر امکان استفاده مداوم از انرژی نورانی خورشید در تولید برق، به دلیل کاهش انتشار گازهای گل خانه ای و سایر آلاینده ها، رضایت علاقمندان به محیط زیست را نیز به همراه خواهد داشت. بر این اساس، در مطالعه حاضر مروری کوتاه بر مشخصات و نحوه عملکرد پیل های سوختی میکروبی- گیاهی در تولید “برق سبز" از گیاهان زنده، صورت گرفته است.

چکیده انگلیسی:

Limited amounts of fossil fuels and energy sources in addition to their high pollution potential, make it necessary to replace it by renewable sources. The contribution of this kind of energy in the world energy supply system is increasing. In order to worldwide sustainable development, International programs and policies including United Nations programs, has been assigned an essential role to renewable energy sources. So, new technologies inspired on nature, could be developed to produce electricity from sunlight by living plants action and photosynthesis. It’s based on cooperation and interaction between living plants, bacteria and a microbial fuel cell called Plant- MFC.  In the Plant-MFC, living plants and bacteria were present to convert solar energy into green electricity. Microbial fuel cells could adsorb the energy produced from the reactions take place in rhizosphere by microbial actions and transformed it to the electricity. The main idea is that living plants produce rhizodeposites, mostly in the form of carbohydrates, and the bacteria convert these rhizodeposits into electrical energy via the fuel cell. This will not only provide the continuous use of solar energy in electricity generation, but also mitigate GHGs and other pollutants emission. In this article, the action of PMFCs in” green electricity” production from living plants, is explained.

منابع و مأخذ:

1-   رجب، شادی و بابایی پور، ولی اله، "تولید الکتریسیته از ارگانیزم­های فتوسنتز کننده و غیر فتوسنتز کننده"، دومین همایش بیو انرژی ایران ( بیو ماس و بیو گاز)، 1390، تهران- ایران

2-      سازمان انرژی­های نو،2012. گزارش چهارم، انرژی زیست توده در:

www.suna.org.ir/suna_content/media/image

3-      Strike, D. P. B. T. B., Hamelers, H. V. M., Snel J. F. H., Buisman C. J. N., 2008. Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell. International Journal of Energy Research, (329): p. 870-876. (Published online in Wiley interscience.)

4-      Strike, D., Highlights of 4 years EP7 EU Plant power Project, Proceedings 2nd International Plant power Symposium, 2012. Nov. 22&23, Wageningen, the Netherlands.

5-      Strike, D.P.B.T.B., Hamelers, H.V. M., Buisman, C. J.N., 2010. Solar Energy Powered Microbial Fuel Cell with a Reversible Bio electrode. Environmental Science &Technology, 2010, 44: 532–537

6-      Surajit, D., Neelam, M., 2010. Recent developments in microbial fuel cells: a review, Journal of Scientific & Industrial Research, Vol.69, pp.727-731

7-      Logan, B. E., Hamelers, B., 2006.
Microbial fuel cells: Methodology and technology. Environmental Science & Technology, Vol.40, No. 17, pp. 5181-5192.

8-      Vaez, M., Karimi-Rad, Sh., Tavakoli, Sh., Diba, H., 2015. Microbial Fuel Cells, Features and Developments.Current World Environment, vol. 10 (Special issue1), pp. 637-643.

9-      Strike, D., Hamelers, B., PlantPower, 2013. Seventh framework programme FP7/2007-2013 in: www.plantpower.eu

10-  Helder, M., Strike, D., Hamelers, H.V.M., Kuhn, A.J., Blok, C., Buisman, C.J.N, 2010. Cocurrent bio-electricity and biomass production in three Plant-Microbial Fuel Cells using Spartina anglica, Arundinella anomala and Arundo donax, Bioresource Technology, 101(10), pp. 3541-3547

11-  Kuijken, R.C., 2011. Quantification of exudation for the plant microbial fuel cell. Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences, Vol.76, No.2, pp.15-18

12-  Cervantes-A.R., Arocha-Acros. A.A., Ortega- Clemente L.A., 2012. Electricity generation in sediment plant microbial fuel cells(SPMFC) in warm climates using Typha domingensis Pers. Int. Research J. of Biotechnology,Vol.3, No. 9, pp.166-173

13- علایی،ا.، بیابانی، ط.، وکیلی،ف. “شناسایی عوامل مخرب محیطی تاثیرگذار بر اکو سیستم جنگل­های حرا در خلیج نایبند عسلویه و ارائه راهکارهای مناسب برای کنترل آن­ها و حفظ محیط­زیست"، پژوهشگاه صنعت نفت، زمستان 1384، صفحات 8-4.

14- سلحشور دلیوند، ف.، ناظمی، ا.ح.، یزدانی، م.ح.،" بهبود مدیریت توزیع آب در اراضی شالیزاری"، دوازدهمین همایش کمیته آبیاری و زهکشی ایران، مدیریت آبیاری در ایران، چالش­ها و چشم اندازها، اسفند 1388-  تهران- ایران.