تحقیق تولید الکتریسیته توسط میکروارگانیسم ها

توضیحات

 عنوان فارسی: تولید الکتریسیته توسط میکروارگانیسم ها

• تولید الکتریسیته توسط میکروارگانیسم ها
• تولید برق از گوگرد معدنی ترکیبات حاوی فاضلاب معدنی توسط میکرو ارگانیسم های اسید دوست
• مواد و روش ها
• پروفایلینگ جامعه میکروبی
• بحث و نتیجه گیری
• فرآیند سولفید معدنی شناور
• جامعه میکروبی در تبادل غشاء آنیون و فرآیندهای غشایی MFC
• نقش میکروارگانیسم ها در تولید برق

 

تولید الکتریسیته توسط میکروارگانیسم ها

درمان تومورها با الکتروپوریشن برگشت ناپذیر (IRE) شامل قرار دادن یک جفت الکترود در حجم بافت هدف برای ارائه پالس الکتریکی با دامنه بالا است ، (شکل s1) که هموستاز را با افزایش نفوذ پذیری غشاء ، که منجر به مرگ سلول در یک شیوه ی غیر حرارتی می شود، مختل می سازد. مشابه روش درمانی پرتو درمانی ، روشهای تصویر برداری پزشکی متعارف مانند سی تی اسکن،

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی ، و سونوگرافی می تواند برای طرح های درمانی مورد استفاده قرار گیرد.

شکل1: تصویر اسکن میکروسکوپ الکترونی خلل و فرج و منافذ متعدد را در اندازه نانو ( فلش ها) در غشای سلولی کبد خوک پس ار برداشت با IRE نشان می دهد.

انتقال قطار پالس الکتریکی را می تواند متناسب برای هر بیمار با تغییر تعداد پالس ( در مواجهه با زمان ) ، قدرت میدان الکتریکی (نسبت ولتاژ اعمال شده به الکترود راه دور)، و فاصله بین پالس طراحی شود ، به طوری که ویژگی های بحرانی (رگ های خونی و ماتریکس خارج سلولی) می توانند در امان باشند.

علاوه بر متغیرهای فوق، عرض و قطب پالس می تواند اصلاح شود برای جلوگیری از تحریک عصب و انقباض عضلات.

به خوبی شناخته شده است که سلول های ایمنی نقش مهمی در پیشرفت سرطان بازی می کنند ، با این حال ، فقدان مطالعات مکانیکی اثر درمان IRE را روی سلول سیگنالینگ و پاسخ ایمنی اش نشان داد . اولین بررسی پاسخ ایمنی پس از درمان IRE با استفاده از immune-competent mice به صورت زیر جلدی با methylcholanthrene ناشی از سلول های سارکوم برای مطالعه سلول های ایمنی استخدام می شوند. به طور خلاصه ، روش ایمونوهیستوشیمی (IHC) برای استخراج نمونه بافت تومور مورد استفاده قرار میگیرد ، برای ارزیابی جمعیت لنفوسیت های CD4+T و لنفوسیت های CD8+T و ماکروفاژها. علاوه بر این ، گیرنده های CD86 ، CD80و CD11c برای شناسایی سلول های دندریتیک فعال مورد بررسی قرار می گیرند. بر اساس مشاهدات که هیچ تفاوتی هم بین جمعیت سلول های تحت مطالعه وجود نداشت ، در 6 ساعت اول پس از درمان، نویسندگان نتیجه گرفتند که IRE هیچ تغییری در ارتشاح سلول های ایمنی بدن را القا نمی کند.

شواهد تجربی نشان می دهد که یک میدان ثابت و اعمال شده به موازات سطح سلول منجر به توزیع مجدد گیرنده های شارژ بر روی غشای سلولی می شوند. علاوه بر این، توزیع مجدد و تداوم آن توابعی از هر دو المان قدرت میدان اعمالی و مدت زمان مواجهه هستند.

ثابت شدت میدان الکتریکی در محدوده 1-25V/cm بیش از یک مدت زمان طولانی (منظور از چند دقیقه تا چند ساعت است) اعمال می شود. با اطلاعات موجود ، هیچ کار منتشر شده ای وجود ندارد که تاثیر گذرای کوتاه دامنه بزرگ (500-1000V/cm) را بررسی کرده باشد ، از جمله IRE (شکل 1) در سلول سیگنالینگ مرتبط به ایمنی سلولی. بر اساس یافته های متناقض مربوط به پاسخ ایمنی با درمان IRE این فرضیه که پارامترهای پالس (به عنوان مثال قدرت میدان الکتریکی و تعداد پالس) در روی پیام رسانی سلولی  و پاسخ ایمنی سیستمیک تاثیر گذارند ، وجود داشت.

این فرضیه بر روی سلول های سرطان پستان مورد آزمایش قرار گرفت  که فاقد سه گیرنده غشای سلولی اهرمی معمول برای افزایش اثر داروی هدف بودنند ( به عنوان مثال : مهار کننده های آروماتاز به عنوان انسداد استروژن تولیدی و استروژن انتخابی ) . به طور خاص ، تاثیر IRE در روی سیگنالینگ عوامل فاکتور نکروز تومور (TNF)، اینترلوکین 6 (IL6)، تیموس استروما (TSLP) و کموکاین (موتیف C-C) لیگاند 2 (CCL2) بررسی شدند. برای توسعه درک درستی از تاثیر پارامترهای IRE در سلول سیگنالینگ، نابودی پارامترهای پالس و اثر آنها بر روی عوامل بالا مورد مطالعه قرار گرفت . نتایج نشان داد IRE دارای اثر مولکولی مستقیم در TSLP می باشد.

تولید برق از گوگرد معدنی ترکیبات حاوی فاضلاب معدنی توسط میکرو ارگانیسم های اسید دوست

تقاضای جهانی برای فلزات نیاز به استخراج و پردازش سنگ معدن فلزی بلبرینگ دارد. یک راه معمول برای استخراج فلزات با ارزش از مواد معدنی شامل سنگ شکن و پس از آن شناورسازی برای ایجاد یک کنسانتره مواد معدنی مناسب برای هیدرومتالورژی زیستی است.

علاوه بر این برای مقادیر فلز حاوی فازها ، ارزش اقتصادی کم کانی پیریت (FeS2) نیز معمولا وجود دارد . پیریت در طی خرد شدن و شناور شدن سنگ معدن اکسیده می شود که در طی آن زمان ترکیب گوگرد معدنی (ISC) ، و تیوسولفات (S2O2) تولید می شوند.

منابع اضافی از ISCs در فرآوری مواد معدنی سولفید شامل سولفید هیدروژن از شناور کردن مولیبدن و آبشوئی و شستشوی تیوسولفات آمونیوم برای بازیابی طلا استفاده می شود. ISC های تولید شده در آب های فرآوری شده که حمل زباله مواد معدنی به استخر مواد زائد را شامل می شوند، دخالت دارند.

در استخر مواد زائد ، میکروارگانیسم اسید دوست می تواند تیوسولفات را به tetrathionate اکسید کند:

و در نهایت، نصفه گوگرد به صورت سولفوریک اسید به پایان خواهد رسید :

کاهش PH معمولا به مقادیری بین 1 تا 3 است ، این شرایط لازم برای رشد میکرو ارگانیسم های بسیار اسید دوست را فراهم می کند (PH<3) .

اگر ISC  ها به دستگاه گیرنده آب منتشر شده باشند ، این ISC  ها می توانند خطرات زیست محیطی به بار آورند ، از جمله اکسیداسیون میکروبی به سولفوریک اسید و کاهش اکسیژن محلول. رایج ترین روش درمان برای فاضلاب های معدنی حاوی ISC افزایش PH با آهک (CaO) قبل از انتشار از آب می باشد. راه حل های بیوتکنولوژی در اینجا به کمک می آیند که عبارتند از بارش فلز با سولفید هیدروژن تو لیده شده به صورت بیولوژیکی که به صورت خنثی یا اسیدی باشد و PH ای همانند اکسیداسیون بیولوژیکی ISCها برای اسید سولفوریک پیشین دارد تا خنثی سازی با آهک انجام شود ، و انتشار به آب پایین دست صورت گیرد.

سلولهای سوختی میکروبی (MFC ها) سیستم های bioelectrochemical هستند ، که قادر به اکسیداسیون میکروبی پایدار از یک زیر لایه در سمت آند هستند . اصول کلی MFC ها که دهنده الکترون در محفظه آند اکسید شده ، اغلب توسط میکروارگانیسم ها به عنوان یک بیوفیلم برای سطح آند و ، در صورت عدم وجود رقابت الکترون پذیرنده آنها الکترون های خود را به آند منتقل می کنند. میکروارگانیسم ها قادر به اهدای الکترون در آند هستند ،می توان آن را  electricigens نامید .

شکل2: دیاگرام شماتیک از یک MFC . اکسیداسیون ISC بیو فیلم را در آند نشان می دهد ، کاتد آهن-کاهشی ، با دو محفظه توسط یک غشای تبادل یونی مجزا شده است. فلش افقی نشان دهنده تبادل یون در سراسر غشاء است.

بیشترین کاربرد MFC ها جوامع میکروبی از محیط های غیر افراطی مانند پس آب های شهری ، لجن فعال و یا رسوب می باشد ، در حالی که MFC ها با استفاده از میکروارگانیسم extremophilic کمتر رایج هستند. به منظور درمان ISCs در پس آب های معدنی در pH اسیدی، لازم به استفاده از میکروارگانیسم ها است که الکترون های کمکی برای دوران رشد آند به ترتیب از دی اکسید کربن و ترکیبات معدنی همچون کربن و منابع انرژی استفاده می کنند.

ماکسیمم چگالی جریان و توان بدست آمده در طی عملیات به شرح زیر بودنند

79.6mA  و 13.9mW  ، اما کولمبیک بهره وری پایین از 5% پیشنهاد شده که فرآیندهای دیگر از الکترون به آند هم رخ داده است.

در این مطالعه، امکان استفاده از میکروارگانیسم های اسید دوست در تغذیه MFC ها با پساب یک  صنعت سولفید معدنی با فرآیند شناور مورد بررسی قرار گرفته است.

در صورت موفقیت، اسید تولیدی ISC ها می تواند قبل از خنثی سازی PH آب و آزاد سازی به گیرنده آب حذف شود. اهداف خاص شامل انتخاب میکروب های اسید دوست مناسب برای حذف ترکیبات ISC می باشند ، در حالی که به طور همزمان یک جریان الکتریکی هم در MFC ها تولید شود.

مواد و روش ها :

میکروارگانیسم اسید دوست غنی سازی شد از PH ، 2.5 تا 2.7 ، رسوبات اسیدی معدن زیر زمینی از ماده معدنی پلی متال سولفید واقع در Kristineberg ، سوئد برداشت شد. و خاک سولفات اسید حاوی سولفور آهن شبه پایدار از Vaasa، فنلاند . این محیط ها به این دلیل انتخاب شدند که به احتمال زیاد حاوی جمعیت قادر به رشد غیر هوازی در PH پایین در حال استفاده ISC ها می باشند.

محتوای ISC از پساب های صنعتی با یون کروماتوگرافی و پلاسما نوری تعیین شد. و مقدار تیوسولفات 138.3 ± 0.3 mg/L پیدا و به کار برده شد.

مدلسازی از ترکیبات گوگرد پس از تنظیم PH به PH ، 2.0در آنولیت توسط نرم افزار تجزیه و تلحلیل OLI ورژن ((Version 3.1 (2001) پیشنهاد می دهد که ISC ها به صورت شیمیایی پایدار باقی می مانند همچون تیوسولفات در طی عملیات MFC در غیاب اکسیداسیون کاتالیز میکروبی.

 توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق