Микробный топливный элемент на основе колонки Виноградского возможности

Микробный топливный элемент на основе колонки Виноградского: возможности применения Автор: Гербина Дарья, 8 «В» класс ГБОУ «Школа № 1210» Научный руководитель: Зеневич Ирина Васильевна (учитель биологии) Научный консультант: Кузьмина Галина Юрьевна (учитель физики)

Цель настоящего исследования – обобщить результаты проведенной работы (2014 -2017) и разработать новые методы применения МТЭ. 2014 2015 2016 2017

Задачи исследования: - провести эксперимент по установке в МТЭ разноуровневых электродов для определения электрогенной активности бактерий на разных уровнях МТЭ; - провести эксперимент по установке в МТЭ электродов разной площади; - провести исследование микробного сообщества при помощи метода стекол обрастания Росси-Холодного и окрашивания по Граму; - сравнить уровни электрогенной активности бактерий в экологически чистых водоемах и водоемах с антропогенным загрязнением; - представить вольтамперные характеристики МТЭ с разным микробным сообществом. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: ЛАБОРАТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ; МОДЕЛИРОВАНИЕ; НАБЛЮДЕНИЕ; ФОТОГРАФИРОВАНИЕ; ИЗМЕРЕНИЕ; АНАЛИЗ.

Сергей Николаевич Виноградский 1856 – 1953 г. г.

Материалы, использованные для создания колонки Виноградского

Х 100

Эффективность работы МТЭ по годам (в м. В)

Изменение объема колонки и площади электродов

Определение уровня электрогенности бактерий на разных уровнях МТЭ

Максимальное значение электродвижущей силы на 5 МТЭ в первый месяц работы (м. В), активный ил из разных водоемов

Вольтамперная характеристика МТЭ (происхождение активного ила) Напряжение (м. В) Ток короткого замыкания (м. А) Внутреннее сопротивление (Ком) Мощность (м. Вт) МТЭ Конаково, 2014 г. 850 0, 8 1 0, 68 МТЭ Конаково, 2015 г. 670 0, 5 1, 3 0, 33 МТЭ Конаково, 2017 г. (мини) 780 1, 8 0, 4 1, 4 МТЭ Средиземное море, 2015 г. 240 0, 6 0, 4 0, 1 МТЭ, Волоколамск, 2016 г. 250 0, 001 250 0, 00025 МТЭ, Волоколамск, 2016 г. (мини) 440 0, 013 33 0, 006 МТЭ, Плещеево озеро, 2017 (мини) 370 0, 7 0, 5 0, 25

Выводы: 1. Проведен анализ данных, полученных за три года наблюдения за работой 7 МТЭ, заправленных активным илом из 4 разных источников. • исследование микробного сообщества при помощи метода стекол обрастания Росси-Холодного и окрашивание по Граму; • эксперимент по установке в МТЭ разноуровневых электродов для определения электрогенной активности бактерий на разных уровнях колонки; • эксперимент по установке в МТЭ электродов разной площади и созданию колонок разных размеров; • сравнение уровней электрогенной активности бактерий в экологически чистых водоемах и водоемах с антропогенным загрязнением; • вольтамперные характеристики МТЭ с разным микробным сообществом. 2. На основании проведённого анализа выдвинута гипотеза, о возможности применения МТЭ в качестве средства мониторинга водных ресурсов.

Направления дальнейших исследований: • определить общее микробное число активного ила из разных водоемов методом прямого счета и методом счета микробов путем культивирования на твердых или жидких питательных средах; • провести замеры водородного показателя (p. H); • проверить гипотезу использования МТЭ в качестве средства мониторинга загрязнения водных ресурсов, сравнить с другими методами определения загрязнения; • продолжить работу по определению полной энергетической емкости МТЭ; • продолжить поиск эффективных методов аккумулирования полученной энергии.

Спасибо за внимание!

Список использованной литературы: • • • • 1. Калюжный С. В, Федорович В. В. Микробные топливный элементы // Химия и жизнь. 2006. - № 5. с. 36 – 39 2. В. Г. Василов, А. Н. Решетилов, А. И. Шестаков Биотопливные элементы // Природа. – 2013. - № 12, с. 65 -70 3. Стом Д. И. , Коновалова Е. Ю. , Пономарева А. Л. Использование в микробных топливных элементах штаммов, изолированных от препарата «Восток» // Известия Самарского научного центра Российской академии наук Выпуск № 3 -3, том 15, 2013, с. 1053 -1056 4. Lovley D. R. Electromicroiology. Annu. Rev. Microbiol. 2012. 391 -409 5. E. Herrero-Hernandez, T. J. Smith, R. Akid. 2012. Electricity generation from wastewaters with starch as carbon sourceusing a mediatorless microbial fuel cell. Biosensors and Bioelectronics V. 39 (2013) P. 194– 198 6. Jong B. C. , Kim B. H. , Chang I. , Liew P. W. Y. , Choo Y. F. , Kang G. S. (2006). Enrichment, Performance, and Microbial Diversity of a Thermophilic Mediatorless Microbial Fuel Cell. Environ. Sci. Technol. 6449 -6454 7. Potter M. On the difference of potential due to the vital activity of microorganisms // Proc. Univ. Durham Phil. 1910. V. 3. P. 245— 249. 8. С. Н. Виноградский Микробиология почвы. Проблемы и методы. // Изд-во Академии наук СССР. – М. - 1952 9. Заварзин Г. А. Три жизни великого микробиолога: Документальная повесть о Сергее Николаевиче Виноградском: Книжный дом «ЛИБРОКОМ» , - 2014, с. 232 10. Кондратьева Е. Н. «Фотосинтезирующие бактерии и бактериальный фотосинтез» . – Москва. МГУ. 1972 – с. 76 11. Сергеев И. И. «История фотосинтеза» . – Москва. Наука. 1989 12. Фирсов Н. Н. «Микробиология: словарь терминов» . – М. , Дрофа, 2006 13. Г. Шлегель Общая микробиология: Пер. с нем. – М. : Мир, 1987, 567 с. 14. B. Rogan, M. Lemke, M. Levandowsky, T. Gorrel Exploring the Sulfur Nutrient Cycle Using the Winogradsky Column // The American Biology Teacher, Vol. 67, No 6, August 2005