Кислородный биокатод на основе laccase Pleurotus ostreatus HK-35 для биотопливного элемента

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Сокращение зависимости от ископаемого топлива и снижение загрязнений – это основные тенденции, заставляющие человечество искать новые источники энергии. Обработка сточных вод с помощь микробных топливных элементов – область, в которой две эти цели могут быть совмещены. Микробные топливные элементы, в которых микроорганизмы являются катализаторами процесса окисления органических веществ, представляют собой новую и перспективную альтернативу для производства электроэнергии. Важной проблемой таких систем является создание эффективного катода. Естественно, в указанных приложениях перспективным катодом является кислородный (воздушный) электрод. В данной работе представлены исследования кислородного биокатода на основе фермента laccase Pleurotus ostreatus HK-35 в зависимости от способа его иммобилизации на поверхности углеграфитового электрода и природы электролита. Экспериментально установлено, что эффективным методом иммобилизации лакказы на поверхности углеграфитового электрода является введение её с помощью золь-гель матрицы. Показано, что более эффективная работа биокатода на основе лакказы наблюдается в фосфатно-цитратном (рН 4.0) буферном растворе, т. е. в кислой среде.

Об авторах

Мария Олеговна Мещерякова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Маргарита Викторовна Филиппова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Геннадий Леонидович Бурыгин

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН

ORCID iD: 0000-0001-8031-9641
410049, г. Саратов, пр-т Энтузиастов, 13

Иван Алексеевич Казаринов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Logan E., Rabaey K. Conversion of Wastes into Bioelectricity and Chemicals by Using Microbial Electrochemical Technologies // Science. 2012. Vol. 337. P. 686–690. https://doi.org/10.1126/science.1217412
  2. Largus T. Angenent, Khursheed Karim, Muthanna H. Al-Dahhan, Brian A. Wrenn, Rosa Domiguez-Espinosa. Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater // TRENDS in Biotechnology. 2004. Vol. 22, № 9. P. 478–485. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2004.07.001
  3. Казаринов И. А., Мещерякова М. О., Сверчкова Л. В., Олискевич В. В., Севостьянов В. П. Моделирование процесса очистки сточных вод, содержащих органические вещества, с помощью микробных биоэлектрохимических технологий // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18, № 4. С. 199–210. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2018-18-4-199-210
  4. Мещерякова М. О., Дронникова К. С., Казаринов И. А. Разработка эффективного электрокатализатора для катода микробного топливного элемента // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии : межвуз. сб. науч. тр. XV Вcерос. конф. молодых ученых с международ. участием. Саратов : Изд" во «Саратовский источник», 2021. С. 250–252.
  5. Zhang L., Liu C., Zhuang L., Li W., Zhou S., Zhang J. Manganese dioxide as an alternative cathodic catalyst to platinum in microbial fuel cells // Biosensors and Bioelectronics. 2009. Vol. 24, № 9. P. 2825–2829. https://doi.org/10.1016/j.bios.2009.02.010
  6. Богдановская В. А., Капустин А. В., Тарасевич М. Р., Кузнецова Л. Н. Структура и свойства полимерных биокомпозитных материалов // Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 352–358. https://doi.org/10.1023/B:RUEL.0000019670.07470.af
  7. Генералова К. Н., Минькова А. Н., Олонцев В. Ф. Адсорбция клеток бактерий на углеродных сорбентах // Вестник ПНИПГ. Химическая технология и биотехнология. 2014. № 2. С. 53–62.
  8. Аркадьева И. Н., Фокина Е. А., Василенко В. А., Кольцова Э. М. Математическая модель адсорбции лакказы на углеродном носителе при конструировании катода биотопливного элемента // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31, № 8. С. 87–89. https://doi.org/10.3303/CET1870269
  9. Kamanina O. A., Saverina E. A., Rybochkin P. V., Arlyapov V. A., Vereshchagin A. N., Ananikov V. P. Preparation of hybrid sol-gel materials based on living cells of microorganisms and their application in nanotechnology // Nanomaterials. 2022. Vol. 12, № 7. P. 1086–1119. https://doi.org/10.3390/nano12071086

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).