کاربرد پیل‌های سوختی میکروبی در مدیریت پایدار پساب پتروشیمی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد کرج، البرز، ایران

چکیده

صنعت پتروشیمی، در حالی‌که نقشی کلیدی در توسعه اقتصادی ایفا می‌کند، مقادیر عظیمی از فاضلاب‌های سمی تولید می‌نماید که تهدیدات زیست‌محیطی جدی به‌دنبال دارند. روش‌های متداول تصفیه، اغلب به‌دلیل مصرف بالای انرژی و کارایی محدود در حذف آلاینده‌های پیچیده، با ناکارآمدی مواجه هستند. پیل‌های سوختی میکروبی، که نوعی سیستم زیست‌الکتروشیمیایی به‌شمار می‌آیند، جایگزینی پایدار ارائه می‌دهند که امکان تصفیه هم‌زمان فاضلاب و تولید برق از طریق متابولیسم میکروبی را فراهم می‌سازد. این مقاله مروری، ساختار و اصول عملکرد پیل‌های سوختی میکروبی را بررسی نموده و مطالعات کلیدی پیرامون کاربرد آن‌ها در تصفیه فاضلاب پتروشیمی را مرور می‌کند. مطالعات موردی، موفقیت در حذف تقاضای شیمیایی اکسیژن، فنول و سایر آلاینده‌ها را نشان می‌دهند و چگالی توان تولیدی تا ۸۵۰ میلی‌وات بر مترمربع را گزارش داده‌اند. عوامل مؤثر بر عملکرد پیل سوختی میکروبی نظیر غلظت بستر، شوری، ترکیبات سمی، مواد الکترودی و طراحی راکتور، به‌صورت دقیق تحلیل شده‌اند. علی‌رغم نتایج امیدوارکننده، محدودیت‌هایی از جمله مقیاس‌پذیری پایین، نوسانات عملکرد و حساسیت نسبت به ترکیب فاضلاب همچنان به‌عنوان چالش باقی مانده‌اند. توسعه بیشتر این فناوری نیازمند تحقیقات مداوم در زمینه نوآوری‌های مواد، بهینه‌سازی سیستم و مهندسی جوامع میکروبی است تا پیل‌های سوختی میکروبی برای کاربرد صنعتی در بخش پتروشیمی آماده شوند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Application of Microbial Fuel Cells in Sustainable Petrochemical Wastewater Management

نویسندگان [English]

  • Alireza Ganji 1
  • Azadeh Babaei 2
1 Chemical and Petroleum Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Chemistry, Karaj Branch, Islamic Azad University, Alborz
چکیده [English]

The petrochemical industry, while playing a pivotal role in economic development, produces vast quantities of toxic wastewater that pose serious environmental threats. Conventional treatment technologies frequently prove inefficient because of their high energy demand and limited ability to remove complex pollutants. Microbial fuel cells (MFCs), a class of bio‑electrochemical systems, offer a sustainable alternative, enabling simultaneous wastewater remediation and electricity generation through microbial metabolism. This review analyses the architecture and operating principles of MFCs and synthesizes key studies on their application to petrochemical wastewater treatment. Case studies report effective removal of chemical oxygen demand, phenol, and other contaminants, with power densities reaching up to 850 mW.m-2. The effects of substrate concentration, salinity, toxic compounds, electrode materials, and reactor design on MFC performance are examined in detail. Despite these promising findings, challenges such as limited scalability, performance fluctuations, and sensitivity to wastewater composition persist. Continued progress will require research focused on advanced materials, system optimization, and microbial community engineering to prepare MFC technology for industrial‑scale adoption in the petrochemical sector.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microbial Fuel Cell
  • Petrochemical Industry
  • Renewable Energy
  • Wastewater Treatment
  • Power Generation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 آذر 1404
  • تاریخ دریافت: 20 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری: 09 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش: 10 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 01 آذر 1404