Mikrob yanacaq elementi (M.Y.E.; ing. Microbial Fuel Cell, MFC) mikroorqanizmlərin üzvi maddələrin parçalanması zamanı həyata keçirdiyi biokimyəvi proseslərdən istifadə etməklə elektrik enerjisi istehsal edən bioelektrokimyəvi qurğudur. Bu sistemlərdə mikroorqanizmlər üzvi maddələri oksidləşdirir və proses nəticəsində ayrılan elektronların xarici elektrik dövrəsi vasitəsilə hərəkəti elektrik cərəyanının yaranmasına səbəb olur. Mikrob yanacaq elementləri həm bioloji tullantıların emalı, həm də enerji istehsalı baxımından maraq doğuran texnologiyalardan biridir. Xüsusilə çirkab suların təmizlənməsi zamanı üzvi çirkləndiricilərin parçalanması ilə yanaşı elektrik enerjisinin əldə edilməsi bu texnologiyanın əsas üstünlüklərindən hesab olunur. Quruluşu Tipik mikrob yanacaq elementi iki əsas elektrod bölməsindən — anod və katod kamerasından ibarət olur. Bu kameralar protonların keçməsinə imkan verən, lakin elektronların birbaşa keçməsinin qarşısını alan membran və ya digər ayırıcı vasitə ilə bir-birindən ayrılır. Anod kamerasında oksigensiz şəraitdə fəaliyyət göstərən mikroorqanizmlər üzvi maddələri parçalayır. Bu zaman elektronlar və protonlar əmələ gəlir. Elektronlar anod tərəfindən qəbul edilir və xarici elektrik dövrəsi ilə katoda doğru hərəkət edir. Elektronların bu hərəkəti elektrik cərəyanı yaradır. Protonlar isə membran vasitəsilə katod kamerasına keçir və burada elektronlarla, eləcə də oksigenlə reaksiyaya girərək suyun əmələ gəlməsində iştirak edir. İş prinsipi Mikrob yanacaq elementinin fəaliyyəti mikroorqanizmlərin metabolik proseslərinə əsaslanır. Anod səthində yaşayan elektroaktiv bakteriyalar üzvi substratları enerji mənbəyi kimi istifadə edir. Substratın oksidləşməsi nəticəsində yaranan elektronlar hüceyrədən xarici dövrəyə ötürülür. Sadələşdirilmiş şəkildə proses aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: Üzvi maddə → elektronlar + protonlar + karbon qazı Əmələ gələn elektronların xarici dövrə üzrə hərəkəti elektrik enerjisinin alınmasını təmin edir. Bu xüsusiyyət mikrob yanacaq elementlərini ənənəvi bioloji təmizləmə proseslərindən fərqləndirən əsas cəhətlərdən biridir. İstifadə olunan mikroorqanizmlər Mikrob yanacaq elementlərində əsasən elektronları hüceyrədənkənar mühitə ötürmək qabiliyyətinə malik elektroaktiv mikroorqanizmlərdən istifadə olunur. Geobacter və Shewanella cinslərinə aid bakteriyalar bu sahədə ən çox tədqiq edilən mikroorqanizmlər arasındadır. Mikroorqanizmlərin fəaliyyəti substratın tərkibindən, temperaturdan, pH-dan, elektrod materialından və digər fiziki-kimyəvi amillərdən asılıdır. Bu amillərin dəyişməsi sistemin elektrik istehsalına və təmizləmə səmərəliliyinə təsir göstərə bilər. Tətbiq sahələri Mikrob yanacaq elementləri müxtəlif sahələrdə tətbiq və tədqiqat obyekti kimi istifadə olunur: • çirkab suların bioloji təmizlənməsi; • üzvi tullantıların emalı; • aşağı güclü elektrik enerjisinin istehsalı; • su hövzələrinin monitorinqi üçün avtonom sensorların enerji ilə təmin edilməsi; • kənd təsərrüfatı və qida sənayesi tullantılarının emalı; • uzaq və enerji təchizatı məhdud olan ərazilərdə kiçik elektron qurğuların enerji təminatı. Üstünlükləri Texnologiyanın əsas üstünlüklərindən biri eyni proses çərçivəsində üzvi çirkləndiricilərin parçalanması və elektrik enerjisinin əldə edilməsinin mümkün olmasıdır. Mikrob yanacaq elementləri bəzi digər bioenerji texnologiyalarından fərqli olaraq üzvi maddənin əvvəlcə qaz yanacağına çevrilməsini tələb etmir. Digər üstünlüklərinə nisbətən aşağı enerji tələbatı, müxtəlif üzvi substratlardan istifadə imkanları və çirkab suların təmizlənməsi ilə enerji istehsalının birləşdirilməsi daxildir. Məhdudiyyətləri Mikrob yanacaq elementlərinin geniş sənaye tətbiqinə keçməsinə bir sıra texniki problemlər mane olur. Əsas problemlərdən biri çıxış gücünün nisbətən aşağı olmasıdır. Bundan əlavə, elektrod materiallarının qiyməti, membranların xüsusiyyətləri, daxili müqavimət, mikroorqanizmlərin fəaliyyətinin sabit saxlanılması və sistemin miqyasının böyüdülməsi ilə bağlı çətinliklər mövcuddur. Bu səbəbdən mikrob yanacaq elementləri hazırda daha çox elmi-tədqiqat və xüsusi aşağıgüclü tətbiqlər çərçivəsində inkişaf etdirilir. İnkişaf perspektivləri Tədqiqatların əsas istiqamətləri daha effektiv elektroaktiv mikroorqanizmlərin seçilməsi, elektrod materiallarının təkmilləşdirilməsi, hüceyrənin daxili müqavimətinin azaldılması və daha yüksək enerji sıxlığının əldə edilməsinə yönəlib. Nanomateriallardan, yeni elektrod konstruksiyalarından və müxtəlif reaktor dizaynlarından istifadə edilməsi mikrob yanacaq elementlərinin səmərəliliyinin artırılması istiqamətlərindən biridir. Çirkab suların təmizlənməsi, dairəvi iqtisadiyyat və bərpa olunan enerji texnologiyalarının inkişafı fonunda mikrob yanacaq elementləri üzvi tullantıların resurs kimi istifadəsinə imkan verən perspektivli bioelektrokimyəvi sistemlərdən biri hesab olunur. İstinadlar 1. Logan, B. E., Hamelers, B., Rozendal, R. A., Schröder, U., Keller, J., Freguia, S., Aelterman, P., Verstraete, W., & Rabaey, K. (2006). Microbial fuel cells: Methodology and technology. Environmental Science & Technology, 40(17), 5181–5192. DOI: 10.1021/es0605016. 2. Rabaey, K., & Verstraete, W. (2005). Microbial fuel cells: Novel biotechnology for energy generation. Trends in Biotechnology, 23(6), 291–298. DOI: 10.1016/j.tibtech.2005.04.008. 3. Logan, B. E., & Regan, J. M. (2006). Microbial fuel cells—Challenges and applications. Environmental Science & Technology, 40(17), 5172–5180. DOI: 10.1021/es0627592. 4. Guo, Y., Wang, J., Shinde, S., Wang, X., Li, Y., Dai, Y., Ren, J., Zhang, P., & Liu, X. (2020). Simultaneous wastewater treatment and energy harvesting in microbial fuel cells: An update on the biocatalysts. RSC Advances, 10, 25874–25887. DOI: 10.1039/D0RA05234E. 5. Gul, H., Raza, W., Lee, J., Azam, M., Ashraf, M., & Kim, K.-H. (2021). Progress in microbial fuel cell technology for wastewater treatment and energy harvesting. Chemosphere, 281, 130828. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130828. 6. Bazina, N., Ahmed, T. G., Almdaaf, M., Jibia, S., & Sarker, M. (2023). Power generation from wastewater using microbial fuel cells: A review. Journal of Biotechnology, 374, 17–30. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2023.07.006. 7. Esfandyari, M., Jafari, D., & Azami, H. (2024). Microbial fuel cells for energy production in wastewater treatment plants—A review. Biofuels, 15(6), 743–753. DOI: 10.1080/17597269.2023.2294227. 8. Kumar, R., & Banerji, T. (2026). Microbial fuel cells for wastewater treatment: A comprehensive review of bioelectrochemical mechanisms, system design, and performance optimization. Biomass and Bioenergy. DOI: 10.1016/j.biombioe.2026.108938.
https://az.wikipedia.org/wiki/Mikrob_yanacaq_elementi
https://az.wikipedia.org/wiki/Mikrob_yanacaq_elementi
https://az.wikipedia.org/wiki/Mikrob_yanacaq_elementi
https://az.wikipedia.org/wiki/Mikrob_yanacaq_elementi
Tarix : 9 sentyabr 2026
