Bacteria entrapment engineering for flow microbial fuel cells

Saline and hypersaline wastewater account for a significant amount of the total wastewater generated worldwide. However, due to the inhibiting effect that high salinity plays on the activity of bacterial cells, a cost-effective treatment approach has yet to be developed. Application of halotolerant Salinivibrio sp., named Salinivibrio EAGSL (Electro Active Great Salt Lake), in a flow-microbial fuel cell (MFC) system for saline wastewater treatment and monitoring, is herein investigated in lab-scale devices. Flow resembles the on-field application of the technology, but it introduces several parameters that can potentially reduce bio-electrochemical and degradation performance. Engineering of alginate capsules, modified with activated carbon, in order to enhance their conductivity, and further modified with para-benzoquinone, to enhance electron transfer, was investigated as a possible solution to restore MFC performance. A higher maximum power density, as well as improved organic removal, was achieved with modification of alginate capsules. However, the high variability of values found in this study suggests that further investigations must be done before on field application of this technology becomes feasible.

Le acque reflue saline e iper-saline rappresentano una quantità significativa di quelle mondiali. Tuttavia, a causa dell'effetto d’inibizione che l'elevata salinità svolge sull'attività delle cellule batteriche, non è ancora stato sviluppato un approccio di decontaminazione efficace e a basso costo. L'applicazione del batterio Salinivibrio EAGSL (Electro Active Great Salt Lake) in un sistema a celle a combustibile microbiche (MFC) per il trattamento e il monitoraggio delle acque reflue saline, è qui esaminata in dispositivi di laboratorio. L'introduzione di un flusso è necessaria per trasportare questa tecnologia su scala industriale, ma introduce diversi parametri che possono potenzialmente ridurre le prestazioni bio-elettrochimiche e di degradazione. La modifica delle capsule di alginato con carbone attivo, al fine di migliorare la loro conduttività e con para-benzochinone, per migliorare il trasferimento di elettroni, è stata studiata come possibile soluzione per ripristinare le prestazioni delle celle (MFC). Una maggiore densità di potenza massima, nonché una migliore rimozione organica, è stata ottenuta con la modifica delle capsule di alginato. Tuttavia l'elevata variabilità dei valori rilevati in questo studio ci suggerisce che devono essere condotte ulteriori indagini prima che l'applicazione sul campo di questa tecnologia diventi possibile ed efficace.