В микробных биоэлектрохимических системах (BES) ряд материалов и микробов выбирается на основе их способности обмениваться электронами. Однако относительно низкая плотность тока и длительное время запуска для таких систем на сегодняшний день указывает на необходимость более эффективного соединения микроорганизмов в качестве биокатализатора с поверхностями электродов для перехода к использованию микробной технологии BES.
Преднамеренная контролируемая модификация поверхностей электродов обеспечивает путь для зондирования и дальнейшего понимания механизмов обмена электронами между бактериями и электродом и может привести к повышению производительности BES для практических приложений.
Введение функциональных групп ариламина в графитовые электроды привело к улучшению начального катализа окисления ацетата микробными биопленками по сравнению с тем, что наблюдается на немодифицированных анодах.
Аноды, модифицированные ариламином, достигают плотности тока 3.4 А м-2, в то время как для немодифицированных анодов достигается только 1.3 А м-2 во время первого цикла подачи порции. Стратегия функционализации поверхности обеспечивает путь к повышению производительности процессов микробных биоэлектрохимических систем и к изучению сложных механизмов, задействованных в таких системах.
В целом, эти предварительные результаты показывают, что инженерия поверхности (химические функциональные группы) анодов может повысить начальную плотность тока в однокамерном электрохимическом элементе с периодической загрузкой, что приводит к небольшому сокращению времени запуска, когда питание было переключено на непрерывное. Поверхностная инженерия является хорошей стратегией для модулирования запуска реактора (времени колонизации), образования биопленок и текущего выхода микробных электрохимических клеток и предоставляет дополнительный ключевой инструмент для улучшения понимания прикрепления, колонизации и роста бактерий на поверхности электродов.
Работа была выполнена в Лаборатории исследования бимолекулярной электроники BERL-Lab (Национальный университет Ирландии, Голуэй).