《用于监测有机淡水污染的自供电微生物燃料电池生物传感器》

  • 来源专题:水环境治理与保护
  • 编译者: 王阳0
  • 发布时间:2023-11-13
  •       释放到淡水生态系统中的植物和动物的可生物降解废物是一个重大的环境问题。然而,目前评估水质的方法由于其复杂性和高成本似乎或多或少不切实际。在一个很有希望的进展中,一组日本研究人员已经成功地利用廉价的碳基材料构建了一个自我维持和浮力的生物传感器,用于监测淡水湖和河流的入口处的水质。有机废水——植物和动物的可生物降解废物——排入淡水水体是一个重大的环境问题,影响到这些水生生态系统的健康和可持续性。然而,目前可用的水质检测方法复杂且成本高。

           在这方面,日本立命关大学的研究人员最近开发了一种自供电、廉价的浮动生物传感器,用于监测淡水湖和河流输入的水质。本文于2023年9月9日上线,并于2023年11月1日发表在《生化工程学报》第200卷。“我们开发了一种基于微生物燃料电池(MFC)的自供电、独立、浮动生物传感器,用于早期有机废水检测。MFC外壳是由3D打印机制造的,电极是由低成本的碳基材料制造的,”

           立命馆大学电气与电子工程系科学与工程学院的Kozo Taguchi教授说,他领导了这项研究。一组日本研究人员已经成功地利用廉价的碳基材料构建了一种自我维持的浮力生物传感器,用于监测水质。这些微生物由于其生物代谢而产生电流。MFC产生的电量与产生电的微生物所消耗的有机废物的浓度成正比。因此,这一特性被用于设计由mfc驱动的有机废物生物传感器。使用廉价的碳基材料,日本研究小组开发了一种基于浮动MFC (FMFC)的自供电生物传感器,以持续跟踪湖泊和河流中的有机污染水平。为此,研究小组用含有致电细菌的土壤填充了FMFC的阳极(发生氧化并释放电子的电极)。阳极细菌随后分解水中的有机物,并将储存的化学能转化为电能。然后,电力输出被用来衡量受污染的水中存在的有机废物。

  • 原文来源:https://smartwatermagazine.com/news/ritsumeikan-university/self-powered-microbial-fuel-cell-biosensor-monitoring-organic-freshwater
相关报告
  • 《一种双光电基双腔微生物燃料电池,用于同时降低废水中的COD和Cr (VI)》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:pengh
    • 发布时间:2020-08-05
    • 首次将氧化铈(CeO2)和氧化亚铜(Cu2O)分别作为光阳极和光电阴极用于微生物燃料电池(MFC)中同时降低废水中的化学需氧量(COD)和Cr(VI)。通过将各自的金属氧化物纳米颗粒浸渍活性炭纤维(ACF),然后利用催化化学气相沉积技术在活性炭纤维基体上生长碳纳米纤维(CNFs),分别制备了光电极(光阳极和光阴极)。MFC在可见光照射下工作,显示出COD和Cr(VI)分别降低了约94%和97%。MFC还产生了高的生物电,电流密度为~6918 mA/m2,功率密度为~1107 mW/m2。本研究中开发的MFC的性能增强归因于金属氧化物光催化剂、石墨化CNFs和微孔ACF衬底的共同作用。本研究开发的基于廉价过渡金属氧化基光电极的MFC具有大规模处理有机和有毒Cr(VI)共污染的工业废水的潜力。
  • 《新型生物传感器加速化学品生物制造》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-10-24
    • 2018年9月19日《美国科学院院刊》报道,韩国科学技术研究所(KAIST)研究者开发了一种新型的生物传感器,有利于构建高效的微生物细胞工厂。当一种新菌株细胞工厂被开发出来,该生物传感器可以监测最终产品的浓度,甚至中间产物的浓度。该方法为高价值化学品可持续生产提供了一个全新的平台。该团队已经成功高效生产四种具有高药用价值的天然产品。   丙二酰辅酶A(Malonyl-CoA)对许多重要药物的生产非常重要。然而,丙二酰辅酶A在细菌中的有效性很低,因此开发一种鲁棒且高效的丙二酰辅酶A生物传感器,监测丙二酰辅酶A丰度就显得很重要。   研究者利用III型聚酮肽合成酶(又称RppA),开发出一种简单而稳健的丙二酰辅酶a生物传感器,该传感器产生黄绿素,作为丙二酰辅酶a丰度的比色指标,用于基因靶点的快速高效比色筛选。本研究利用小调控RNA(small regulatory RNA,sRNA)技术,快速高效降低内源性靶基因表达,观察丙二酰辅酶A量的变化。研究人员构建了大肠杆菌基因组的合成sRNA文库,包含控制主要代谢的1858个基因。该文库与生物传感器一起用于筛选基因靶点。经过比色筛选出了14个基因靶点,均显著提高了具有代表性的4种天然产物(6-甲基水杨酸、芦荟酮、白藜芦醇和柚苷)的产量。这种新型生物传感器也可以很容易地应用于其他工业常用细菌(包括假单胞菌和谷氨酸棒状杆菌)。