Converting methane into electricity and higher-value chemicals at scale via anaerobic microbial fuel cells

微生物燃料电池 甲烷 生化工程 工艺工程 化学能 微生物联合体 温室气体 环境科学 发电 可扩展性 模块化设计 厌氧消化 废物管理 工程类 计算机科学 功率(物理) 化学 电气工程 生态学 量子力学 数据库 生物 细菌 遗传学 操作系统 微生物 物理 有机化学
作者
Thomas K. Wood,Ilke Gurgan,Ethan Howley,Ingmar H. Riedel‐Kruse
出处
期刊:Renewable & Sustainable Energy Reviews [Elsevier BV]
卷期号:188: 113749-113749 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.rser.2023.113749
摘要

Methane (CH4) is the second most damaging greenhouse gas by absolute amounts released. Many globally distributed methane sources are of human origin, representing a significant untapped potential for capture and on-site conversion into electricity or 'higher value' chemicals. This study systematically and quantitatively analyzes the anaerobic oxidation of methane (AOM) in microbial fuel cells (MFCs) for generating electric power as well as analyzes AOM in bioreactors for producing value-added chemicals. The maximum performance of such systems is currently unknown. Based on biophysical arguments, power densities of 10 kW/m3 and more should be achievable, and Coulombic, carbon conversion, and energy conversion efficiency could reach 90%. Such performance is much higher than what is usually predicted. This AOM MFC approach promises higher efficiency, scalability, cost-effectiveness, and easier distribution compared to existing chemical plants or aerobic biological approaches. Yet achieving this requires significant and integrated advancement of different technologies. This analysis provides an accessible primer for the necessary interdisciplinary research effort, and discusses recent enabling biotechnological advancements, open research questions and corresponding R&D pathways, where enzyme and synthetic microbial consortia engineering, microfluidic technologies, membrane and electrode materials, modular system integration, and power optimization technology will likely be critical. In conclusion, AOM MFC is a very promising technology as the performance limits estimated here show, and if realized at scale, a significant impact on green-house gas reduction and sustainable, on-demand electricity and chemical (fuel) production could be achieved; this analysis could also aid the rational MFC design for other chemical reactions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
邪恶青年完成签到,获得积分10
1秒前
彩色的芷容完成签到 ,获得积分10
2秒前
最佳完成签到 ,获得积分10
7秒前
胖宏完成签到 ,获得积分10
8秒前
天天向上完成签到 ,获得积分10
10秒前
九思完成签到,获得积分10
12秒前
onevip完成签到,获得积分0
13秒前
slk完成签到 ,获得积分10
15秒前
XiHuanChi完成签到,获得积分10
15秒前
魔幻的妖丽完成签到 ,获得积分10
19秒前
charon完成签到 ,获得积分10
22秒前
FashionBoy应助今天进步了吗采纳,获得10
23秒前
青黛完成签到 ,获得积分10
24秒前
小龙虾大厨完成签到 ,获得积分10
28秒前
cq_2完成签到,获得积分10
30秒前
herpes完成签到 ,获得积分0
33秒前
卿玖完成签到 ,获得积分10
36秒前
naomi完成签到 ,获得积分10
40秒前
一笑奈何完成签到,获得积分10
42秒前
五十一完成签到 ,获得积分10
43秒前
手帕很忙完成签到,获得积分10
43秒前
danli完成签到 ,获得积分10
44秒前
小可乐完成签到,获得积分10
45秒前
电子屎壳郎完成签到,获得积分10
45秒前
52秒前
关中人完成签到,获得积分10
55秒前
MADAO完成签到 ,获得积分10
59秒前
091完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ss25完成签到,获得积分10
1分钟前
Xenia完成签到 ,获得积分10
1分钟前
DDDyr完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
清欢发布了新的文献求助10
1分钟前
娇娇大王完成签到,获得积分10
1分钟前
科研dog完成签到,获得积分10
1分钟前
Jasmine Mai完成签到,获得积分10
1分钟前
诗蕊完成签到 ,获得积分0
1分钟前
顾矜应助清欢采纳,获得10
1分钟前
firewood完成签到,获得积分10
1分钟前
贝贝完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
Seven new species of the Palaearctic Lauxaniidae and Asteiidae (Diptera) 400
Where and how to use plate heat exchangers 350
Handbook of Laboratory Animal Science 300
Fundamentals of Medical Device Regulations, Fifth Edition(e-book) 300
A method for calculating the flow in a centrifugal impeller when entropy gradients are present 240
《上海道契1-30卷(1847—1911)》 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3705037
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3254414
关于积分的说明 9888629
捐赠科研通 2966187
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1626780
邀请新用户注册赠送积分活动 771153
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 743190