Search academic texts

Information × Registration Number 0824U001602, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 29-05-2024 popup.evolution o Title Biotechnology of obtaining electricity in full microbial fuel cell Author Dina Koltysheva, popup.head Yevgeniy V. Kuzminskyi popup.opponent Iryna B. Rusyn popup.opponent Sergii Tsygankov popup.review Veronika S. Zhukova popup.review Lolita Marynchenko Description Колтишева Д.С. Біотехнологія отримання електрики в повному мікробному паливному елементі. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія за спеціальністю 162 Біотехнології та біоінженерія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2024. Розробка та дослідження відновлювальних джерел енергії є актуальним науково-технічним завданням, яке пов’язане із збереженням стану довкілля. Паризька угода (2015) в межах Рамкової конвенції ООН про зміну клімату передбачає зменшення темпів глобального потепління та розвиток технологій, що мають скоротити викиди парникових газів. На сьогодні виробництво електроенергії та теплової енергії відбувається переважно за використання невідновлювальних джерел енергії, таких як нафта та газ, які спричиняють емісію парникових газів, що кумулюються в атмосфері. Мікробні паливні елементи - біоелектрохімічні системи, які дають змогу за використання мікроорганізмів зменшувати кількість відходів, таких як стічні води, з одночасною генерацією електричного струму відноситься до другої генерації біопалив. Біотехнологічне генерування електрики здійснюють екзоелектрогенні мікроорганізми завдяки біоелектрохімічному перетворенню органічних сполук з виділенням електронів на анод. В Україні дослідженням мікробних паливних елементів займаються: Голуб Н. Б., Зубченко Л.С., Самаруха І.А. Закордонні дослідники, такі як González, Yadav, Reddy, Sun та ін., розглядають використання мікроводоростей в катодній камері мікробного паливного елемента задля подолання необхідності використання каталізаторів. Каталізатори та платина в мікробних паливних елементах можуть спричиняти вторинне забруднення та збільшувати витрати. Перспективним є використання мікробних паливних елементів для утилізації відходів, що містять високі концентрації органічних речовин. Повними мікробними паливними елементами називають такі, в яких присутні мікроорганізми, що беруть участь в генеруванні електричної енергії, як в анодній так і катодній камері, тобто в повних мікробних паливних елементах присутні біоанод та біокатод. Метою дослідження є розробка технологічних основ біотехнологічного отримання електрики в повному мікробному паливному елементі. Методи дослідження. Визначення сили струму та напруги в повному мікробному елементі здійснювали вольтамперометрією, рН католіту визначали потенціометрією. Біоплівку досліджували методом оптичної мікроскопії. Для дослідження динаміки приросту біомаси та вмісту хлорофілу а оптичну густину католіту з мікроводоростями досліджували за використання спектрофотометричного методу аналізу. Для визначення кількості біомаси використовували гравіметричний метод. Обробку даних здійснювали за використання програмного забезпечення MSExel. Креслення схем здійснювали в QCAD. Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному: Розроблено технологічну схему одержання електрики в повному мікробному паливному елементі та використання нарощеної біомаси мікроводоростей. Результати роботи впроваджено в навчальний процес підготовки фахівців освітньої програми Біотехнології та використані при підготовці і викладанні лекцій в межах курсів, які опановують студенти, зокрема у «Відновлювані джерела енергії», «Біоенергетиці» (акт впровадження додаток А). Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: вперше: - встановлено умови отримання біоплівки на аноді за застосування періодичного прикладання зовнішньої напруги у 3 В; - визначено умови формування біоплівки на аноді та продукування електрики в залежності від послідовності внесення мікроводоростей в катодну камеру; - встановлено умови отримання електрики при тривалому використанні повних мікробних паливних елементів. За темою дисертації опубліковано 11 наукових праць, в тому числі: 4 наукові статті, з яких 3 статті опубліковані в періодичних виданнях, що входять до наукометричної бази Scopus, 1 стаття в фаховому періодичному виданні, 7 тез доповідей на всеукраїнських та міжнародних конференціях. Ключові слова: біоенергетика, друга генерація, відновлювальні джерела енергії, біоплівка, біоелектрика, мікроводрості, мікробний паливний елемент, анаеробні мікроорганізми, біотехнологія, іммобілізація, зброджування, електромагнітне поле та випромінювання, стічні води Registration Date 2024-04-18 popup.nrat_date 2024-05-30 Close