Nhóm nghiên cứu do TS. Phạm Thế Hải, Trường đại học khoa học tự nhiên đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu phát triển pin nhiên liệu vi sinh vật để làm chỉ thị đánh giá nhanh chất lượng nước thải sau xử lý”.

Pin nhiên liệu vi sinh vật (microbial fuel cell - MFC) thuộc nhóm các hệ thống sinh điện hóa (bioelectrochemical systems - BESs), là một dạng hệ thống vi sinh vật, trong đó vi sinh vật xúc tác cho các phản ứng điện hóa thông qua tương tác của chúng với các điện cực.

Trong một MFC, vi sinh vật, bằng hoạt động trao đổi chất của chúng, phân giải các cơ chất đầu vào và chuyển electron đến điện cực dẫn đến việc sinh ra dòng điện. Như vậy, dòng điện sinh ra phản ánh cường độ trao đổi chất của vi sinh vật và qua đó phản ánh thành phần môi trường đầu vào.

Trong trường hợp môi trường đầu vào là nước thải sau xử lý, MFC sẽ giúp đánh giá chất lượng nước thải này.

Cụ thể như: nếu nước thải cấp vào thiết bị có nồng độ COD, BOD cao hơn bình thường, dòng điện sinh ra sẽ cao bất thường; và nếu trong nước thải có các chất độc có hại cho sinh vật, trao đổi chất bị ức chế và dòng điện sinh ra sẽ sụt giảm.

Vi sinh vật phản ứng rất nhanh với những thay đổi trong môi trường mà phản ứng trao đổi chất của vi sinh vật lại được biểu hiện ngay thành dòng điện của MFC; nên MFC còn cho phép đánh giá nhanh chất lượng nước thải.

Hơn nữa, vi sinh vật rất nhạy với các thay đổi nhỏ của môi trường, nên việc sử dụng thiết bị cũng cho phép đánh giá chất lượng nước thải với độ nhạy cao.

Sau thời gian thực hiện, đề tài đã xác định được các vật liệu phù hợp cho việc chế tạo các MFC trong điều kiện Việt Nam; đã xác định được phương án thiết kế và phương án làm giàu hệ vi sinh vật điện hóa phù hợp nhất cho mỗi dạng MFC.

Nhóm nghiên cứu đã làm giàu thành công hệ vi sinh vật điện hóa trong anod của các MFC.

Nguồn vi sinh vật tối ưu để làm giàu hệ vi sinh vật điện hóa của các MFC dạng đánh giá nhanh BOD là từ đất tự nhiên; nguồn vi sinh vật tối ưu để làm giàu hệ vi sinh vật điện hóa của các MFC dạng đánh giá nhanh độc tính có thể là một nguồn dễ thu thập.

Thời gian làm giàu là khoảng 2 - 3 tuần. Hệ vi sinh vật điện hóa giúp các MFC sinh dòng điện ổn định sau quá trình làm giàu.

Hệ vi sinh vật điện hóa chứa các đại diện vi khuẩn có hoạt tính điện hóa điển hình như: Geobacter sp., Geothrix sp. và Pseudomonas sp.,...

Kết quả nghiên cứu đã xác định được vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas chiếm ưu thế trong hệ vi sinh vật anod của các MFC sinh dòng điện ổn định nhất (làm giàu từ đất tự nhiên) - dạng MFC đánh giá nhanh BOD; xác định được ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và điều kiện vận hành đến hoạt động của các thiết bị; đã xác định được phương án thiết kế và phương án làm giàu hệ vi sinh vật điện hóa phù hợp nhất cho mỗi dạng MFC; xác định được ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và điều kiện vận hành đến hoạt động của các thiết bị...

Nguồn: KHPTO