Биоэлектрохимические системы на основе электроактивности растений и микроорганизмов в корнеобитаемой среде (обзор)

Биоэлектрохимические системы на основе электроактивности растений и микроорганизмов в корнеобитаемой среде (обзор)

Автор: Кулешова Т.Э., Галушко А.С., Панова Г.Г., Волкова Е.Н., Apollon W., Shuang C., Sevda S.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агрофизический институт: междисциплинарные и многопрофильные исследования для практики земледелия и растениеводства (1932-2022)

Статья в выпуске: 3 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Биоэлектрохимические системы (БЭС) на основе электроактивных процессов в корнеобитаемой среде растений и сопутствующих микроорганизмов - новая перспективная экологически чистая технология получения возобновляемой энергии. Хотя возможность практического использования биоэнергетических ресурсов уже показана во многих исследованиях, природа электрогенеза и влияние на нее внешних факторов до конца не изучены. Возникновение разности потенциалов в живых системах обусловлено комплексом физико-химических процессов, обеспечивающих поддержание неравномерного распределения ионов на уровне клеток, тканей и организма (N. Higinbotham, 1970). В процессе развития растений вдоль всего организма возникает градиент электрического потенциалов, обусловленный диффузией ионов, концентрационными эффектами и различиями в интенсивности биохимических процессов (T.A. Tattar с соавт., 1976). Наряду с этим микроорганизмы ризосферы способны окислять органические вещества в составе экссудатов корней (L. De Schamphelaire с соавт., 2010). Образовавшиеся в процессе окислительно-восстановительных реакций ионы и электроны диффундируют по корнеобитаемой среде, приводя к разделению зарядов (B.E. Logan, 2008), в результате устанавливается градиент электропотенциалов, связанный с различиями в концентрациях заряженных веществ. Комплекс этих процессов преобразования энергии в виде химических связей органических веществ в электрическую энергию лежит в основе устройства растительно-микробного топливного элемента (РМТЭ). Наиболее распространенная конфигурация устройства РМТЭ состоит из анодной и катодной камер, ионоселективной мембраны (D.P. Strik с соавт., 2008), существуют также различные модификации в виде плоской пластины (M. Helder с соавт., 2013), трубки (R.A. Timmers с соавт., 2013), направленные на увеличение выходных электрических характеристик. Одной из важнейших составляющих БЭС выступают электродные системы, наиболее часто используют углеродные материалы, которые обладают большой удельной площадью поверхности, высокой электропроводностью, коррозионностойкостью. Производительность БЭС зависит от состава корнеобитаемой среды, наличия потенциалобразующих ионов, параметров световой среды, эффективности фотосинтеза. Один из вариантов эксплуатации РМТЭ - их комбинирование с значимыми производственными процессами, в частности внедрение в аграрное производство. Возможность применения БЭС показана на ряде культурных и технических растений с получением следующего выхода энергии малой мощности: при выращивании риса - 140 (N. Ueoka с соавт., 2016), салата - 54 (Т.Э. Кулешова с соавт., 2021), манника - 80 (R.A. Timmers с соавт., 2012), тростника - 42 (J. Villasenor с соавт., 2013), рогоза - 93 (Y.L. Oon с соавт., 2016), спартины - 679 мВт/м2 (K. Wetser с соавт., 2015). Использование БЭС перспективно для обеспечения электропитанием датчиков окружающей среды (A. Schievano с соавт., 2017), источников света (W. Apollon с соавт., 2020), беспроводных сенсорных сетей (E. Osorio-De-La-Rosa с соавт., 2021), интернета вещей (Jayaraman P.P. с соавт., 2016), систем фитомониторинга в естественных условиях и защищенном грунте, удаленных районах, частичное энергоснабжение устройств поддержки жизнедеятельности растений в искусственных агроэкосистемах (Т.Э. Кулешова с соавт., 2021), очистки сточных вод (L. Kook с соавт., 2016).

Еще

Зеленая энергия, растительно-микробный топливный элемент, био-электрогенез, электроактивные бактерии

Короткий адрес: https://sciup.org/142236369

IDR: 142236369   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2022.3.425rus

Список литературы Биоэлектрохимические системы на основе электроактивности растений и микроорганизмов в корнеобитаемой среде (обзор)

  • Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев, 1990.
  • Brenner E.D., Stahlberg R., Mancuso S., Vivanco J., Baluska F., Van Volkenburgh E. Plant neurobiology: an integrated view of plant signaling. Trends in Plant Science, 2006, 11(8): 413-419 (doi: 10.1016/j.tplants.2006.06.009).
  • Higinbotham N. Movement of ions and electrogenesis in higher plant cells. American Zoologist, 1970, 10(3): 393-403 (doi: 10.1093/icb/10.3.393).
  • Медведев С.С. Электрофизиология растений. СПб, 1998.
  • Tattar T.A., Blanchard R.O. Electrophysiological research in plant pathology. Annual Review of Phytopathology, 1976, 14(1): 309-325 (doi: 10.1146/annurev.py.14.090176.001521).
  • Поздняков А.И. Биоэлектрические потенциалы в системе почва растение. Почвоведение, 2013, 7: 813-813 (doi: 10.7868/S0032180X13070095).
  • Опритов В.А., Тятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М., 1991.
  • Moqsud M.A., Yoshitake J., Bushra Q.S., Hyodo M., Omine K., Strik D. Compost in plant microbial fuel cell for bioelectricity generation. Waste Management, 2015, 36: 63-69 (doi: 10.1016/j.wasman.2014.11.004).
  • De Schamphelaire L., Cabezas A., Marzorati M., Friedrich M.W., Boon N., Verstraete W., Microbial community analysis of anodes from sediment microbial fuel cells powered by rhizodeposits of living rice plants. Applied and Environmental Microbiology, 2010, 76(6): 2002-2008 (doi: 10.1128/AEM.02432-09).
  • Logan B. E. Microbial fuel cells. John Wiley & Sons, 2008.
  • Kabutey F.T., Zhao Q., Wei L., Ding J., Antwi P., Quashie F.K., Wang W. An overview of plant microbial fuel cells (PMFCs): configurations and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2019, 110: 402-414 (doi: 10.1016/j.rser.2019.05.016).
  • El-Naggar M.Y., Wanger G., Leung K.M., Yuzvinsky T.D., Southam G., Yang J., Lau W.M., Nealson K.H., Gorby Y.A. Electrical transport along bacterial nanowires from Shewanella onei-densis MR-1. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 2010, 107(42): 1812718131 (doi: 10.1073/pnas.1004880107).
  • Sekar N., Ramasamy R.P. Electrochemical impedance spectroscopy for microbial fuel cell characterization. Journal of Microbial and Biochemical Technology, 2013: 6 (doi: 10.4172/1948-5948.S6-004).
  • Lovley D.R., Holmes D.E. Electromicrobiology: the ecophysiology of phylogenetically diverse elec-troactive microorganisms. Nature Reviews Microbiology, 2022, 20(1): 5-19 (doi: 10.1038/s41579-021-00597-6).
  • Timmers R.A., Rothballer M., Strik D.P., Engel M., Schulz S., Schloter M., Hartmann A., Hamelers B., Buisman C. Microbial community structure elucidates performance of Glyceria maxima plant microbial fuel cell. Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 94: 537-548 (doi: 10.1007/s00253-012-3894-6).
  • Park D.H., Kim B.H. Growth properties of the iron-reducing bacteria, Shewanella putrefaciens IR-1 and MR-1 coupling to reduction of Fe (III) to Fe (II). Journal of Microbiology, 2001, 39(4): 273-278.
  • Niessen J., Schröder U., Scholz F. Exploiting complex carbohydrates for microbial electricity generation — a bacterial fuel cell operating on starch. Electrochemistry Communications, 2004, 6(9): 955-958 (doi: 10.1016/j.elecom.2004.07.010).
  • Xing D., Zuo Y., Cheng S., Regan J.M., Logan B.E. Electricity generation by Rhodopseudomonas palustris DX-1. Environmental Science & Technology, 2008, 42(11): 4146-4151 (doi: 10.1021/es800312v).
  • Galushko A.S., Schink B. Oxidation of acetate through reactions of the citric acid cycle by Geo-bacter sulfurreducens in pure culture and in syntrophic coculture. Archives of Microbiology, 2000, 174: 314-321 (doi: 10.1007/s002030000208).
  • Bond D.R., Lovley D.R. Reduction of Fe (III) oxide by methanogens in the presence and absence of extracellular quinones. Environmental Microbiology, 2002, 4(2): 115-124 (doi: 10.1046/j.1462-2920.2002.00279.x).
  • Min B., Cheng S., Logan B.E. Electricity generation using membrane and salt bridge microbial fuel cells. Water Research, 2005, 39(9): 1675-1686 (doi: 10.1016/j.watres.2005.02.002).
  • Chaudhuri S.K., Lovley D.R. Electricity generation by direct oxidation of glucose in mediatorless microbial fuel cells. Nature Biotechnology, 2003, 21: 1229-1232 (doi: 10.1038/nbt867).
  • Rabaey K., Verstraete W. Microbial fuel cells: novel biotechnology for energy generation. Trends in Biotechnology, 2005, 23(6): 291-298 (doi: 10.1016/j.tibtech.2005.04.008).
  • Rezaei F., Xing D., Wagner R., Regan J.M., Richard T.L., Logan B.E. Simultaneous cellulose degradation and electricity production by Enterobacter cloacae in a microbial fuel cell. Applied and Environmental Microbiology, 2009, 75(11): 3673-3678 (doi: 10.1128/AEM.02600-08).
  • Deng H., Chen Z., Zhao F. Energy from plants and microorganisms: progress in plant-microbial fuel cells. ChemSusChem, 2012, 5(6): 1006-1011 (doi: 10.1002/cssc.201100257).
  • He Z., Kan, J., Wang Y., Huang Y., Mansfeld F., Nealson K.H. Electricity production coupled to ammonium in a microbial fuel cell. Environmental Science & Technology, 2009, 43(9): 33913397 (doi: 10.1021/es803492c).
  • Higinbotham N. Electropotentials of plant cells. Annual Review of Plant Physiology, 1973, 24(1): 25-46 (doi: 10.1146/annurev.pp.24.060173.000325).
  • Regmi R., Nitisoravut R., Ketchaimongkol J. A decade of plant-assisted microbial fuel cells: looking back and moving forward. Biofuels, 2018, 9(5): 605-612 (doi: 10.1080/17597269.2018.1432272).
  • Поздняков А.И., Позднякова А.Д. Электрофизика почв. М., 2004.
  • Кулешова Т.Э., Блохин Ю.И., Галль Н.Р., Панова Г.Г. Изучение градиента биоэлектрического потенциала в корнеобитаемой среде. In: Genetica, fiziologia ¡i ameliorarea plantelor. Editia 7, 4-5 octombrie 2021, Chi^inau. Chi^inau, 2021: 38-41 (doi: 10.53040/gppb7.2021.09).
  • Logan B.E., Regan J.M. Electricity-producing bacterial communities in microbial fuel cells. Trends in Microbiology, 2006, 14(12): 512-518 (doi: 10.1016/j.tim.2006.10.003).
  • Strik D.P.B.T.B., Hamelers H.V.M., Snel J.F.H., Buisman C.J.N. Green electricity production with living plants and bacteria in a fuel cell. International Journal of Energy Research, 2008, 32: 870-876 (doi: 10.1002/er.1397).
  • Bennetto H.P. Electricity generation by microorganisms. Biotechnology Education, 1990, 1(4): 163-168.
  • Helder M., Chen W.-S., van der Harst E.J., Strik D.P.B.T.B., Hamelers H.B.V., Buisman C.J., Potting J. Electricity production with living plants on a green roof: environmental performance of the plant-microbial fuel cell. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2013, 7(1): 52-64 (doi: 10.1002/bbb.1373).
  • Timmers R.A., Strik D.P.B.T.B., Hamelers H.V., Buisman C.J. Electricity generation by a novel design tubular plant microbial fuel cell. Biomass and Bioenergy, 2013, 51: 60-67 (doi: 10.1016/j.biombioe.2013.01.002).
  • Mohan S.V., Mohanakrishna G., Chiranjeevi P. Sustainable power generation from floating mac-rophytes based ecological microenvironment through embedded fuel cells along with simultaneous wastewater treatment. Bioresource Technology, 2011, 102(14): 7036-7042 (doi: 10.1016/j.biortech.2011.04.033).
  • Rahimnejad M., Adhami A., Darvari S., Zirepour A., Oh S.-E. Microbial fuel cell as new technology for bioelectricity generation: a review. Alexandria Engineering Journal, 2015, 54(3): 745756 (doi: 10.1016/j.aej.2015.03.031).
  • Gulamhussein M., Randall D.G. Design and operation of plant microbial fuel cells using municipal sludge. Journal of Water Process Engineering, 2020: 38 (doi: 10.1016/j.jwpe.2020.101653).
  • Wetser K., Sudirjo E., Buisman C., Strik D. Electricity generation by a plant microbial fuel cell with an integrated oxygen reducing biocathode. Applied Energy, 2015, 137: 151-157 (doi: 10.1016/j.apenergy.2014.10.006).
  • Timmers R.A., Strik D.P.B.T.B., Hamelers H.V.M., Buisman C.J.N. Characterization of the internal resistance of a plant microbial fuel cell. Electrochimca Acta, 2012, 72: 165-171 (doi: 10.1016/j.electacta.2012.04.023).
  • Helder M., Strik D.P.B.T.B., Timmers R.A., Raes S.M.T., Hamelers, H.V.M., Buisman C.J.N. Resilience of roof-top plant-microbial fuel cells during dutch winter. Biomass and Bioenergy, 2013, 51: 1-7 (doi: 10.1016/j.biombioe.2012.10.011).
  • Ahn Y., Logan B.E. Altering anode thickness to improve power production in microbial fuel cells with different electrode distances. Energy and Fuels, 2013, 27(1): 271-276 (doi: 10.1021/ef3015553).
  • Бичиашвили Т.Г., Цанава В.П., Соловьев Е.В., Маричев Г.А. Комплекс электрофизиологических и электрохимических методов диагностики физиологического состояния субтропических культур. В сб.: Биофизика растений и фитомониторинг. Л., 1990: 128-139.
  • Кулешова Т.Э., Бушлякова А.В., Галль Н.Р. Неинвазивное измерение биоэлектрических потенциалов растений. Письма в журнал технической физики, 2019, 45(5): 6-8 (doi: 10.21883/PJTF.2019.05.47387.17541).
  • Azri Y.M., Tou I., Sadi M., Benhabyles L. Bioelectricity generation from three ornamental plants: Chlorophytum comosum, Chasmanthe floribunda and Papyrus diffusus. International Journal of Green Energy, 2018, 15(4): 254-263 (doi: 10.1080/15435075.2018.1432487).
  • Villaseñor J., Capilla P., Rodrigo M.A., Cañizares P., Fernández F.J. Operation of a horizontal subsurface flow constructed wetland-microbial fuel cell treating wastewater under different organic loading rates. Water Research, 2013, 47(17): 6731-6738 (doi: 10.1016/j.watres.2013.09.005).
  • Кулешова Т.Э., Галль Н.Р., Галушко А.С., Панова Г.Г. Электрогенез растительно-микробного топливного элемента при параллельном и последовательном соединении ячеек. Журнал технической физики, 2021, 91(3): 510-518 (doi: 10.21883/JTF.2021.03.50531.185-20).
  • Liu S., Song H., Wei S., Yang F., Li X. Bio-cathode materials evaluation and configuration optimization for power output of vertical subsurface flow constructed wetland — Microbial fuel cell systems. Bioresource Technology, 2014, 166: 575-583 (doi: 10.1016/j.biortech.2014.05.104).
  • Sophia A.C., Sreeja S. Green energy generation from plant microbial fuel cells (PMFC) using compost and a novel clay separator. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2017, 21: 59-66 (doi: 10.1016/j.seta.2017.05.001).
  • Timmers R.A., Strik D.P.B.T.B., Arampatzoglou C., Buisman C.J.N., Hamelers H.V.M. Rhizo-sphere anode model explains high oxygen levels during operation of a Glyceria maxima PMFC. Bioresource Technology, 2012, 108: 60-67 (doi: 10.1016/j.biortech.2011.10.088).
  • Khudzari J.M., Kurian J, Gariépy Y., Tartakovsky B., Raghavan G.S.V. Effects of salinity, growing media, and photoperiod on bioelectricity production in plant microbial fuel cells with weeping alkaligrass. Biomass Bioenergy, 2018, 109: 1-9 (doi: 10.1016/j.biombioe.2017.12.013).
  • Oon Y.-L., Ong S.-A., Ho L.-N., Wong Y.-S., Dahalan F.A., Oon Y.-S., Lehl H.K., Thung W.-E. Synergistic effect of upflow constructed wetland and microbial fuel cell for simultaneous wastewater treatment and energy recovery. Bioresource Technology, 2016, 203: 190-197 (doi: 10.1016/j.biortech.2015.12.011).
  • Gilani S.R., Yaseen A., Zaidi S.R.A., Zahra M., Mahmood Z. Photocurrent generation through plant microbial fuel cell by varying electrode materials. Journal of the Chemical Society of Pakistan, 2016, 38(1): 17-27.
  • Ueoka N., Sese N., Sue M., Kouzuma A., Watanabe K. Sizes of anode and cathode affect electricity generation in rice paddy-field microbial fuel cells. Journal of Sustainable Bioenergy Systems, 2016, 6(1): 10-15 (doi: 10.4236/jsbs.2016.61002).
  • Chiranjeevi P., Mohanakrishna G., Mohan S.V. Rhizosphere mediated electrogenesis with the function of anode placement for harnessing bioenergy through CO2 sequestration. Bioresource Technology, 2012, 124: 364-370 (doi: 10.1016/j.biortech.2012.08.020).
  • Oon Y.-L., Ong S.-A., Ho L.-N., Wong Y.-S., Dahalan F.-A., Oon Y.-S., Lehl H.K., Thung W.-E., Nordin N. Role of macrophyte and effect of supplementary aeration in up-flow constructed wet-land-microbial fuel cell for simultaneous wastewater treatment and energy recovery. Bioresource Technology, 2017, 224: 265-275 (doi: 10.1016/j.biortech.2016.10.079).
  • Mohan S.V., Mohanakrishna G., Chiranjeevi P. Sustainable power generation from floating macrophytes based ecological microenvironment through embedded fuel cells along with simultaneous wastewater treatment. Bioresource Technology, 2011, 102(14): 7036-7042 (doi: 10.1016/j.biortech.2011.04.033).
  • Regmi R., Nitisoravut R., Charoenroongtavee S., Yimkhaophong W., Phanthurat O. Earthen pot-plant microbial fuel cell powered by vetiver for bioelectricity production and wastewater treatment. Clean - Soil, Air, Water, 2018, 46(3): 1700193 (doi: 10.1002/clen.201700193).
  • Srivastava P., Yadav A.K., Mishra B.K. The effects of microbial fuel cell integration into constructed wetland on the performance of constructed wetland. Bioresource Technology, 2015, 195: 223-230 (doi: 10.1016/j.biortech.2015.05.072).
  • Hubenova Y., Mitov M. Conversion of solar energy into electricity by using duckweed in direct photosynthetic plant fuel cell. Bioelectrochemistry, 2012, 87: 185-191 (doi: 10.1016/j.bio-elechem.2012.02.008).
  • Wetser K., Sudirjo E., Buisman C.J., Strik D.P.B.T.B. Electricity generation by a plant microbial fuel cell with an integrated oxygen reducing biocathode. Applied Energy, 2015, 137: 151-157 (doi: 10.1016/j.apenergy.2014.10.006).
  • Nitisoravut R., Regmi R. Plant microbial fuel cells: a promising biosystems engineering. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, 76: 81-89 (doi: 10.1016/j.rser.2017.03.064).
  • Jiang D., Li B., Jia W., Lei Y. Effect of inoculum types on bacterial adhesion and power production in microbial fuel cells. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2010, 160: 182 (doi: 10.1007/s12010-009-8541-z).
  • Kuzyakov Y., Domanski G. Carbon input by plants into the soil. Review. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2000, 163(4): 421-431 (doi: 10.1002/1522-2624(200008)163:4<421::AID-JPLN421-3.0.CO;2-R).
  • Hassan M.K., McInroy J.A., Kloepper J.W. The interactions of rhizodeposits with plant growth-promoting rhizobacteria in the rhizosphere: a review. Agriculture, 2019, 9(7): 142 (doi: 10.3390/ag-riculture9070142).
  • Kuzyakov Y. Review: factors affecting rhizosphere priming effects. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2002, 165(4): 382-396 (doi: 10.1002/1522-2624(200208)165:4<382::AID-JPLN382-3.0.CO;2-%23).
  • Сваровская Н.А., Колесников И.М., Винокуров В.А. Электрохимия растворов электролитов. М., 2017.
  • Кулешова Т.Э., Галль Н.Р. Динамика биоэлектрического потенциала в прикорневой зоне растений при поливах. Почвоведение, 2021, 3: 338-346 (doi: 10.31857/S0032180X21030084).
  • Пасичный А.П., Карманов В.Г. Измерение биоэлектрического потенциала листьев высших растений бесконтактным способом. Вопросы экспериментальной биофизики и кибернетики растений. Труды АФИ, 1969, 24: 161-168.
  • Коловский Р.А. Биоэлектрические потенциалы древесных растений. Новосибирск, 1980.
  • Мелещенко С.Н. К вопросу о природе изменений электрических свойств растительной ткани при изменении внешних условий. Биофизика, 1965, 10: 78-98.
  • Кулешова Т.Э., Галль Н.Р., Удалова О.Р., Панова Г.Г. Многофункциональный комплекс датчиков для фитомониторинга в условиях интенсивной светокультуры. Агрофизика, 2020, 4: 33-39.
  • Cabezas A., Pommerenke B., Boon N., Friedrich M.W. Geobacter, Anaeromyxobacter and Anaer-olineae populations are enriched on anodes of root exudate-driven microbial fuel cells in rice field soil. Environmental Microbiology Reports, 2015, 7(3), 489-497 (doi: 10.1111/1758-2229.12277).
  • Guan C.-Y., Tseng Y.-H., Tsang D.C.W., Hu A., Yu C.-P. Wetland plant microbial fuel cells for remediation of hexavalent chromium contaminated soils and electricity production. Journal of Hazardous Materials, 2019, 365: 137-145 (doi: 10.1016/j.jhazmat.2018.10.086).
  • Oon Y.-L., Ong S.-A., Ho L.-N., Wong Y.-S., Oon Y.-S., Lehl H.K., Thung W.-E. Hybrid system up-flow constructed wetland integrated with microbial fuel cell for simultaneous wastewater treatment and electricity generation. Bioresource Technology, 2015, 186: 270-275 (doi: 10.1016/j.biortech.2015.03.014).
  • Кулешова Т.Э., Галль Н.Р., Галушко А.С., Удалова О.Р., Вертебный В.Е., Панова Г.Г. Растительно-микробный топливный элемент на примере салата при культивировании методом панопоники. Аграрный научный журнал, 2021, 1: 24-28 (doi: 10.28983/asj.y2021i1pp24-28).
  • Панова Г.Г., Удалова О.Р., Канаш Е.В., Галушко А.С., Кочетов А.А., Прияткин Н.С., Архипов М.В., Черноусов И.Н. Основы физического моделирования. Журнал технической физики, 2020, 90(10): 1633-1639 (doi: 10.21883/JTF.2020.10.49792.429-19).
  • Ashok K., Babu M., Jula V., Mullai N.K. Impact of used battery disposal in the environment. Linguistics and Culture Review, 2021, 5(S1): 1276-1286.
  • Zhang J., Yuan H., Abu-Reesh I.M., He Z., Yuan C. Life cycle environmental impact comparison of bioelectrochemical systems for wastewater treatment. Procedia CIRP, 2019, 80: 382-388 (doi: 10.1016/j.procir.2019.01.075).
  • Sudirjo E., Buisman C.J.N., Strik D.P.B.T.B. Marine sediment mixed with activated carbon allows electricity production and storage from internal and external energy sources: a new rechargeable bio-battery with bi-directional electron transfer properties. Frontiers in Microbiology, 2019, 10: 934 (doi: 10.3389/fmicb.2019.00934).
  • Liu B., Yan C., Si W., Sun X., Lu X., Ansorge-Schumacher, M., Schmidt O.G. Ultralong-discharge-time biobattery based on immobilized enzymes in bilayer rolled-up enzymatic nano-membranes. Small, 2018, 14(13): 1704221 (doi: 10.1002/smll.201704221).
  • Adekunle A., Raghavan V., Tartakovsky B. Real-time performance optimization and diagnostics during long-term operation of a solid anolyte microbial fuel cell biobattery. Batteries, 2019, 5(1): 9 (doi: 10.3390/batteries5010009).
  • Hussain Z., Zuhra, Rukh G., Zada A., Naz M.Y., Khan K.M., Shukrullah S., Sulaiman S.A. Construction of rechargeable bio-battery cells from electroactive antioxidants extracted from wasted vegetables. Cleaner Engineering and Technology, 2021, 5: 100342 (doi: 10.1016/j.clet.2021.100342).
  • Rusyn I.B., Medvediev O.V., Valko B.T. Enhancement of bioelectric parameters of multi-electrode plant-microbial fuel cells by combining of serial and parallel connection. International Journal of Environmental Science and Technology, 2021, 18: 1323-1334 (doi: 10.1007/s13762-020-02934-3).
  • Apollon W., Luna-Maldonado A.I., Kamaraj S.K., Vidales-Contreras J.A., Rodríguez-Fuentes H., Gómez-Leyva J.F., Aranda-Ruíz J. Progress and recent trends in photosynthetic assisted microbial fuel cells: a review. Biomass Bioenergy, 2021, 148: 106028 (doi: 10.1016/j.biom-bioe.2021.106028).
  • Apollon W., Kamaraj S.-K., Silos-Espino H., Perales-Segovia C., Valera-Montero L.L., Maldo-nado-Ruelas V.A., Vázquez-Gutiérreza M.A., Ortiz-Medinab R.A., Flores-Beniteza S., Gómez-Leyva J.F. Impact of Opuntia species plant bio-battery in a semi-arid environment: demonstration of their applications. Applied Energy, 2020, 279: 115788 (doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115788).
  • Apollon W., Valera-Montero L.L., Perales-Segovia C., Maldonado-Ruelas V.A., Ortiz-Medina R.A., Gómez-Leyva F.F., Vázquez-Gutiérrez M.A., Flores-Benítez S., Kamaraj S.K. Effect of ammonium nitrate on novel cactus pear genotypes aided by biobattery in a semi-arid ecosystem. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2022, 49: 101730 (doi: 10.1016/j.seta.2021.101730).
  • Brunelli D., Tosato P., Rossi M. Flora health wireless monitoring with plant-microbial fuel cell. Procedia Engineering, 2016, 168: 1646-1650 (doi: 10.1016/j.proeng.2016.11.481).
  • Jayaraman P.P., Yavari A., Georgakopoulos D., Morshed A., Zaslavsky A. Internet of things platform for smart farming: Experiences and lessons learnt. Sensors, 2016, 16(11): 1884 (doi: 10.3390/s16111884).
  • Schievano A., Colombo A., Grattieri M., Trasatti S.P., Liberale A., Tremolada P., Pino C., Cristiani P. Floating microbial fuel cells as energy harvesters for signal transmission from natural water bodies. Journal of Power Sources, 2017, 340: 80-88 (doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.11.037).
  • Osorio-de-la-Rosa E., Vazquez-Castillo J., Castillo-Atoche A., Heredia-Lozano J., Castillo-Atoche A., Becerra-Nunez G., Barbosa R. Arrays of plant microbial fuel cells for implementing self-sustainable wireless sensor networks. IEEE Sensors Journal, 2021, 21(2): 1965-1974 (doi: 10.1109/JSEN.2020.3019986).
  • Koók L., Rózsenberszki T., Nemestóthy N., Bélafi-Bakó K., Bakonyi P. Bioelectrochemical treatment of municipal waste liquor in microbial fuel cells for energy valorization. Journal of Cleaner Production, 2016, 112(5): 4406-4412 (doi: 10.1016/j.jclepro.2015.06.116).
  • Wang X., Feng Y.J., Lee H. Electricity production from beer brewery wastewater using single chamber microbial fuel cell. Water Science & Technology, 2008, 57(7): 1117-1121 (doi: 10.2166/wst.2008.064).
  • Dong Y., Qu Y., He W., Du Y., Liu J., Han X., Feng Y. A 90-liter stackable baffled microbial fuel cell for brewery wastewater treatment based on energy self-sufficient mode. Bioresouce Technology, 2015, 195: 66-72 (doi: 10.1016/j.biortech.2015.06.026).
  • An Z., Feng Q., Zhao R., Wang X. Bioelectrochemical methane production from food waste in anaerobic digestion using a carbon-modified copper foam electrode. Processes, 2020, 8(4): 416 (doi: 10.3390/pr8040416).
  • Pushkar P., Mungray A.K. Real textile and domestic wastewater treatment by novel cross-linked microbial fuel cell (CMFC) reactor. Desalination and Water Treatment, 2016, 57(15): 6747-6760 (doi: 10.1080/19443994.2015.1013994).
  • Nancharaiah Y.V., Venkata Mohan S., Lens P.N.L. Metals removal and recovery in bioelectrochemical systems: a review. Bioresource Technology, 2015, 195: 102-114 (doi: 10.1016/j.biortech.2015.06.058).
  • Yu H., Zhao Q., Liu X., Meng F., Ruan L., Sun T., Liu W., Zhu Y., Li W., Meng F., Liang Z. Enhanced chromium recovery and simultaneous sludge degradation in a novel bioelectrochemical system assembled with bio/abio-cathodes. Separation and Purification Technology, 2020, 250: 117229 (doi: 10.1016/j.seppur.2020.117229).
  • Nancharaiah Y.V., Lens P.N.L., Mohan S. Recent advances in nutrient removal and recovery in biological and bioelectrochemical systems. Bioresource Technology, 2016, 215: 173-185 (doi: 10.1016/j.biortech.2016.03.129).
  • Yang N., Zhang G., Luo H., Xiong X., Li D. Integrated simultaneous nitrification/denitrification and comammox consortia as efficient biocatalysts enhance treatment of domestic wastewater in different up-flow bioelectrochemical reactors. Bioresource Technology, 2021, 339: 125604 (doi: 10.1016/j.biortech.2021.125604).
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp