ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Η ολοένα αυξανόμενη συνειδητοποίηση ότι υπάρχουν όρια στη διαθεσιμότητα των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς και το ότι υπάρχουν όρια στην ικανότητα της βιόσφαιρας να απορροφήσει απόβλητα αποτελούν τη βάση του αυξανόμενου ενδιαφέροντος και τη στροφή προς εναλλακτικές πηγές ενέργειας.
Τα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο και άνθρακας) είναι οι κύριες πηγές για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ευρεία χρήση αυτών των πηγών ενέργειας έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη τεχνολογιών οι οποίες στηρίζονται σε αυτές. Αν και η εκμετάλλευση των ορυκτών καυσίμων είναι ευρέως διαδεδομένη, η ανάπτυξη τεχνολογιών οι οποίες στηρίζονται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι αναγκαία λόγω του μεγάλου μειονεκτήματος των συμβατικών καυσίμων ότι συμμετέχουν στην αύξηση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, όπως επίσης και ότι κατά την καύση τους απελευθερώνεται διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, η μη ανανεώσιμη φύση τους οδηγεί σταδιακά στην εξάντλησή τους.
Η πληθυσμιακή αύξηση απαιτεί ενεργειακούς πόρους για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών της. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια, έχει κάνει την ζωή των ανθρώπων των προηγμένων κυρίως χωρών, ευκολότερη και ποιοτικότερη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την άμεση εξάρτηση των ανθρώπων από τα τεχνολογικά επιτεύγματα και κατά συνέπεια την εξάρτησή τους από την απαιτούμενη ενέργεια για την λειτουργία τους.
Μια από τις ανάγκες των ολοένα αυξανόμενων κοινωνιών είναι η διαχείριση των αποβλήτων. Η παραγωγή λυμάτων σε μεγάλη κλίμακα είναι αναπόφευκτη στις σύγχρονες κοινωνίες. Η διάθεση των λυμάτων είναι επικίνδυνη για το περιβάλλον γι’ αυτό απαιτείται η επεξεργασία τους πριν την τελική τους διάθεση. Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ανήκουν στις βιομηχανίες οι οποίες απαιτούν για τη λειτουργία τους σημαντικές ποσότητες ενέργειας. Το γεγονός αυτό δημιουργεί την ανάγκη για έρευνα, ανάπτυξη και εφαρμογή μεθόδων έτσι ώστε να εξοικονομηθεί και να ανακτηθεί ενέργεια από τη λειτουργία τους.
Μια πιθανή εναλλακτική λύση είναι η χρήση των Μικροβιακών Κυψελών Καυσίμου (MFCs), οι οποίες παράγουν ηλεκτρισμό με τη χρήση μικροοργανισμών. Οι MFCs χρησιμοποιούν καταλυτικές αντιδράσεις που ενεργοποιούνται από μικροοργανισμούς για να μετατρέψουν την ενέργεια που υπάρχει στους χημικούς δεσμούς μεταξύ των οργανικών μορίων σε ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης έχουν την ικανότητα να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των λυμάτων.
Η παρούσα μελέτη αναφέρεται στις Μικροβιακές Κυψέλες Καυσίμου ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Αναλυτικότερα, στα κεφάλαια που ακολουθούν γίνεται μια εισαγωγή στις αρχές λειτουργίας των Μικροβιακών Κυψελών Καυσίμου, τα μέρη από τα οποία αποτελούνται, τις επικρατέστερες διαμορφώσεις καθώς και τους περιοριστικούς παράγοντες για την λειτουργία τους σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογές. Επίσης γίνεται αναφορά σε πειράματα του έχουν διεξαχθεί σχετικά με την παραγωγή ισχύος και την επεξεργασία λυμάτων με Μικροβιακές Κυψέλες Καυσίμου και τα αποτελέσματά τους. Τέλος, γίνεται μια αξιολόγηση των ενεργειακών αναγκών μιας εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων.
ABSTRACT
The growing realization that there are limits to the availability of non-renewable energy sources, and that there are limits to the ability of the biosphere to absorb waste are the basis of the growing interest and switch to alternative energy sources.
Fossil fuels (oil, natural gas and coal) are the main sources for producing electricity. The widespread use of these energy sources has led to the development of technologies that rely on them. Although the exploitation of fossil fuels is widespread, the development of technologies based on renewable energy sources is necessary due to the great disadvantage of conventional fuels that contribute to an increased emission of greenhouse gases, as well as that during combustion is released carbon dioxide in the atmosphere. Moreover, the non-renewable nature gradually leads to their exhaustion.
Population growth requires energy sources to cover its energy needs. The development of technology in recent years has made the life of people of advanced countries particular, easier and more qualitative. This result in direct dependence of people from technological advances and therefore their dependence on the energy required for their operation.
One of the needs of ever-growing societies is waste management. The wastewater production on a large scale is inevitable in modern societies. The disposal of waste is hazardous for the environment this requires processed before its final disposal. The wastewater treatment plants are in industries that require the operation of significant amounts of energy. This creates the need for research, development and application of methods in order to save energy and to recover from the operation.
A possible alternative is the use of microbial fuel cells (MFCs), which generate electricity by the use of microorganisms. The MFCs using catalytic reactions triggered by microorganisms to convert the energy present in chemical bonds between organic molecules into electricity. They also have the ability to generate electricity during the wastewater treatment.
This study refers to the microbial fuel cells as a renewable energy source. Specifically, in the following chapters is presented an introduction to the operating principles of microbial fuel cells, parts of which are made, the prevailing configurations and limiting factors for their operation in large-scale applications. Also refers to experiments conducted on the power generation and waste water treatment in microbial fuel cells and their results. Finally, there is an assessment of the energy needs of a wastewater treatment plant.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΛΥΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΩΝ ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ - Identifier: 151959
Internal display of the 151959 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
