BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE
The rapid reduction of fossil fuels induces society to develop new alternative energy technologies that would use renewable energy and helped to reduce human impact on the environment. The use of biofuel cells is declared as a promising trend for solving these problems. Of particular interest is the...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/15 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103043311763456 |
|---|---|
| author | Kuzminskiy, Y. Shchurska, K. |
| author_facet | Kuzminskiy, Y. Shchurska, K. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Y. Kuzminskiy",
"institution": "National Technical University of Ukraine \"Igor Sykorsky Kyiv Polytechnic Institute\""
},
{
"author": "K. Shchurska",
"institution": "National Technical University of Ukraine \"Igor Sykorsky Kyiv Polytechnic Institute\""
}
] |
| author_sort | Kuzminskiy, Y. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:06Z |
| description | The rapid reduction of fossil fuels induces society to develop new alternative energy technologies that would use renewable energy and helped to reduce human impact on the environment. The use of biofuel cells is declared as a promising trend for solving these problems. Of particular interest is their variety – microbial fuel cells, in which electricity is generated due to the decomposition of organic compounds by exoelectrogens. In addition to electricity generating, it is also possible to produce hydrogen in a different variety of biofuel cell, namely in bioelectrochemical systems. All these systems are united by their ability to convert the energy of chemical bonds of organic molecules directly into electricity or biohydrogen with using microorganisms. Their important advantage is the possibility of using wastewaters as a raw material for their own functioning since wastewaters with a high concentration of organic compounds are a renewable resource for electricity or hydrogen production.
In the last decade in such developed countries as the USA, Australia, Germany, and China the biotechnological method of electricity and hydrogen production has developed.
An analysis of the literature about microbial fuel cells, done in the work of the research team of authors under the direction of C. Santoro, shows that over the past decade, the number of publications has grown rapidly in order (from 100 publications from 2006 to 1020 in 2016, quotes from 2000 to 32,000, respectively). Although this review has about 500 references, non-English publications of Ukrainian scholars are not provided.
Regarding research on this subject in Ukraine, there are two main groups of scientists, from the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" (Department of environmental biotechnology and bioenergy) and Ivan Franko National University of Lviv (Department of Microbiology). The first group is headed by prof. Kuzminskiy Ye. V. The research of this group is aimed at the development of biotechnology of electricity and hydrogen production with the simultaneous utilization of wastewater with high concentration of organic compounds. The second group is headed by prof. Gnatush S. O. This group studies the metabolism of bacteria Desulfuromonas acetoxidans, which are typical representatives of exoelectrogens.
Unfortunately, there are no other studies in this area in Ukraine. This low interest can be explained by insufficient financing of scientific research in this area.
The prospects of large-scale development of biofuel cells lie in the area of sewage treatment, as they can be used to solve two problems: to receive electricity with the simultaneous high concentrated wastewater treatment. This problem can be solved quickly only with the close cooperation of interdisciplinary specialists in such fields of science and technology, as microbiology, electrochemistry, biotechnology and water treatment technologies, as well as provided that sufficient funding is provided. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:36:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 91
УДК 579.088; 158.54
БІОПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ. СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ
РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ
Є.В.Кузьмінський, К.О.Щурська
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",
пр. Перемоги 37, 4 корпус, к.182., Київ, 03056, Україна
В роботі розглянуто сучасний стан розроблення і перспективи розвитку в Україні таких біоелектрохімічних систем як
мікробні паливні елементи – електрохімічних пристроїв, в яких за допомогою мікроорганізмів здійснюється пряме перетво-
рення хімічної енергії різноманітних органічних речовин (вуглеводів, жирів, білків та ін.) в електричну енергію чи біоводень
в результаті біохімічних трансформацій. Розглянуто основні здобутки наукових колективів України, які досліджують
біоелектрохімічні системи. Бібл. 10, рис. 1.
Ключові слова: відновлювана енергетика, біоелектрохімічна система, екзоелектрогени, мікробний паливний елемент.
BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT
IN UKRAINE
Kuzminskiy Y., Doctor of Science, Professor Shchurska K., PhD
Department of Environmental Biotechnology and Bioenergy National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv
Polytechnic Institute", 37, Prosp. Peremohy, Kyiv, Ukraine.
The current state of microbial fuel cells and prospects of development in Ukraine are reviewed in the work. Microbial fuel cells are
electrochemical devices in which microorganisms directly convert the chemical energy of various organic substances
(carbohydrates, fats, proteins, etc.) into electrical energy or biohydrogen as a result of biochemical transformations. The main
achievements of research teams of Ukraine that are investigating bioelectrochemical systems are considered. Refences 10, fig. 1.
Key words: renewable energy, bioelectrochemical system, exoelectrogens, microbial fuel cell
Кузьмінський Є.В.
Kuzminskiy Y.V.
Завідувач кафедри екобіотехнології та
біоенергетики Національного технічного
університету України "Київський політе-
хнічний інститут імені Ігоря Сікорсько-
го", доктор хімічних наук, професор,
член Академії технологічних наук Украї-
ни, Американського та Міжнародного
електрохімічних товариств, Нью-
Йоркської академії наук, наукової ради
НАН України з проблеми "Електрохі-
мія". Автор більше 230 наукових публі-
кацій та 30 патентів.
ORCID: 0000-0002-5632-8297
Head of the Department of environmental
biotechnology and bioenergy of the
National Technical University of Ukraine
"Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute",
Doctor of Chemical Sciences, Professor,
Member of the Academy of Technological
Sciences of Ukraine, American and
International Electrochemical Societies,
New York Academy of Sciences, Scientific
Council of the National Academy of
Sciences of Ukraine on the problem
"Electrochemistry". The author has over 230
scientific publications and 30 patents.
ORCID: 0000-0002-5632-8297
Щурська К.О.
Shchurska K.O.
Доцент кафедри екобіотехнології та біо-
енергетики Національного технічного
університету України "Київський політе-
хнічний інститут імені Ігоря Сікорсько-
го", кандидат технічних наук, лауреат
Премії Верховної Ради України найтала-
новитішим молодим ученим в галузі
фундаментальних і прикладних дослі-
джень та науково-технічних розробок.
Автор більше 20 наукових праць.
ORCID: 0000-0003-4440-3365
Associate Professor of the Department of
environmental biotechnology and bioenergy
of the National Technical University of
Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic
Institute", candidate of technical sciences,
laureate of the Award of the Parliament of
Ukraine for the most talented young
scientist in the field of fundamental and
applied researches and scientific and
technical developments. Author of more
than 20 scientific works.
ORCID: 0000-0003-4440-3365
© Є.В.Кузьмінський, К.О.Щурська, 2018
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 92
Вступ. Сьогодні практично всі розуміють,
наскільки актуально виникають питання енерго-
забезпечення, раціонального використання при-
родних ресурсів та збереження довкілля. Оскіль-
ки взаємини цивілізації та біосфери на початку
третього тисячоліття взагалі розглядаються як
протидії двох багато в чому невід’ємних і різно-
манітних світів, зокрема: "світу людини" та "сві-
ту природи ". Саме екологічні біотехнології, як
технології що базуються на використанні законів
розвитку живої природи, можуть стати одним з
тих засобів, завдяки яким людство має зменшити
техногенне навантаження на біосферу, підтрима-
ти безпечні умови свого існування та отримати в
достатній кількості енергію принципово нового
походження [9].
Сучасні перетворювачі хімічної енергії в
електричну у вигляді паливних елементів та ін-
ших подібних пристроїв іще не в змозі задоволь-
нити техніку XXI сторіччя, але можна стверджу-
вати з високою вірогідністю, що вони вказують
нам принципову можливість вирішення енерге-
тичних проблем. І те, що при зіставленні біоелек-
трохімічних методів перетворення енергії в біо-
логічних системах з її електрохімічним чи біо-
електрохімічним перетворенням у рукотворному
паливному чи біопаливному елементі (БПЕ) так
багато спільного, свідчить про те, що обраний
напрямок є вельми перспективним у вирішенні
енергетичних проблем. Особливу зацікавленість
становлять мікробні паливні елементи (МПЕ) –
різновид біопаливних елементів, в яких відбува-
ється генерування електричної енергії при утилі-
зації органічних сполук бактеріями-
екзоелектрогенами. Окрім генерування електри-
чної енергії можливе також і продукування вод-
ню в іншому типі біопаливного елемента, а саме
в біоелектрохімічних системах (БЕХС). Такі сис-
теми здатні за використання мікроорганізмів пе-
ретворювати безпосередньо енергію хімічних
зв’язків органічних молекул у найбільш ефектив-
но використовувану електричну енергію чи біо-
водень. Їхніми перевагами є можливість викорис-
тання стічних вод як палива для функціонування
БЕХС, оскільки стічні води з високою концент-
рацією органічних сполук є відновлюваним ре-
сурсом для одержання електричної енергії чи га-
зоподібного водню [4, 10].
Постановка завдання. Метою даної роботи
є огляд сучасного стану досліджень в галузі біо-
паливних елементів в Україні, а також визначен-
ня перспектив їхнього подальшого розвитку.
Сучасний стан розвитку БПЕ в Україні.
Біопаливні елементи здатні вирішувати окрім
енергетичних і екологічні проблеми переробки
відходів, адже мікроорганізми мають здатність
адаптуватись до навколишнього середовища.
Оскільки необхідною умовою життєдіяльності
усіх мікроорганізмів є водне середовище, тобто
стоки, які містять органічні забруднення, є най-
більш привабливим об'єктом для впровадження
задекларованого підходу. Нагальна потреба ути-
лізації та раціонального використання відходів
органічного походження, а також інтенсивний
пошук альтернативних джерел енергії, є важли-
вим стимулом до широкомасштабних досліджень
у галузі БПЕ. Особливо необхідно наголосити,
що їх окупність буде визначатись не тільки на-
працьованою електроенергією, але й витратами
на очищення стоків. Так, наприклад, професор
Brus E. Logan з Пенсільванського університету
впевнений, що масштабне використання БПЕ для
очищення стічних вод з одночасним отриманням
електричної енергії дозволить США щорічно
економити близько 25 млрд. доларів [6].
Біоелектрохімічний спосіб одержання енер-
гоносіїв, який може бути реалізований в БПЕ, є
абсолютно новим трендом для виробництва від-
новлюваної енергії з одночасним очищенням сті-
чних вод. В МПЕ мікроорганізми окиснюють ор-
ганічні речовини і переносять електрони безпо-
середньо на анод. Бактерії, здатні до переносу
електронів на електрод безпосередньо або через
ендогенно виділені медіатори, включають цілу
низку видів, зокрема Geobacter, Shewanella,
Pseudomonas та ін. Електрони переносяться на
катод, виконуючи при цьому корисну роботу, де
вони з’єднуються з киснем і протонами з пода-
льшим утворенням води. Такий процес відбува-
ється в традиційних МПЕ.
Окрім того, виділені в процесі окиснення ор-
ганічних сполук протони і електрони можна
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 93
рекомбінувати в молекулярний водень. Для цього
необхідно створити повністю анаеробні умови в
МПЕ та прикласти додаткову напругу на катод,
адже підвищення катодного потенціалу в елект-
ричному колі МПЕ дозволяє безпосереднє про-
дукування водню з протонів та електронів, що
виробляються бактеріями. Така модифікація тра-
диційного МПЕ значно знижує енергетичні по-
треби для виробництва водню з органічних речо-
вин, порівняно з виробництвом водню з води
шляхом електролізу [3].
Принципово новим напрямком у розвитку
мікробних паливних елементів є фотоелектрохі-
мічні мікробні паливні елементи (ФМПЕ) [2, 8].
Фотоелектрохімічні мікробні паливні елементи є
поєднанням фотоелектрохімічних ПЕ та власне
МПЕ. Такий пристрій визначає собою ПЕ, у яко-
му анод колонізований мікроорганізмами, які
мають здатність до електрогенезу, а катод виго-
товлений з напівпровідника р-типу і є активним
при опроміненні сонячним світлом. Використан-
ня напівпровідникового фотокатода сприяє про-
цесу передачі електронів від мікроорганізмів у
зовнішнє електричне коло ФМПЕ, а при відпові-
дному підборі напівпровідника, за анаеробних
умов, дозволяє отримувати водень без додатко-
вого прикладання напруги.
Останніми роками тематика БПЕ отримала
новий потужний імпульс, обумовлений зроста-
ючим інтересом до виробництва так званої "зе-
леної" (або екологічної) електроенергії, так як
мікроорганізми здатні використовувати як па-
ливо практично весь спектр органічних речо-
вин, у тому числі різноманітні відходи. Так,
згідно з даними авторів оглядової англомовної
статті [7], кількість публікацій з тематики МПЕ
за останнє десятиліття стрімко зросла на поря-
док – зі 100 публікацій у 2006 році до 1020 у
2016 році, цитування – з 2000 до 32000, відпо-
відно (див. Рис. 1а та b); для біоелектрохіміч-
них систем: публікації з 15 до 280 публікацій за
ті ж 10 років, цитування – з 200 до 5500, відпо-
відно (див. Рис. 1c та d). Нажаль, хоча цей
огляд і нараховує близько 500 посилань, неанг-
ломовні публікації українських вчених не на-
водяться, що і послугувало однією з мотивацій
для підготовки цієї публікації щодо напрацю-
вань вітчизняних вчених з тематики БПЕ.
Рис.1. Кількісний аналіз наукової літератури з мікробних паливних елементів та біоелектрохімічних систем [7].
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 94
За цей же період часу за тематикою мікро-
бних паливних елементів та біоелектрохімічних
систем співробітниками кафедри екобіотехноло-
гії та біоенергетики Національного технічного
університету України "Київський політехнічний
інститут імені Ігоря Сікорського" було видано 3
монографії (Кузьмінський Є.В. та ін. Нетради-
ційні електрохімічні системи перетворення енер-
гії. Фото-, термо- та біопаливні елементи; Кузь-
мінський Є.В та ін. Біоелектрохімічне продуку-
вання електричної енергії та водню; Y.
Kuzminskiy et al. Bioelectrochemical hydrogen and
electricity production. Theoretical bases, description
and modeling of the process); 33 статті та близько
40 тез доповідей. Окрім того за керівництва
проф. Кузьмінського Є.В. було підготовлено і
захищено 2 кандидатські дисертації: у 2014 році
Щурською К.О. на тему: "Обґрунтування пара-
метрів біотехнологічного процесу отримання во-
дню", у 2016 р. Самарухою І.А. на тему: "Біоеле-
ктрохімічне отримання електричної енергії за
використання асоціації хемоорганотрофних мік-
роорганізмів", Зубченко Л.С. підготовлено до
захисту у 2018 р. дисертацію на тему: "Отриман-
ня водню в біоелектрохімічних системах с фото-
катодом"; Н.Б. Голуб у 2015 році захищена док-
торська дисертація на тему: "Науково-
технологічні основи конверсії відновлюваної си-
ровини в біоводень, біометан та біодизель", в
якій також розглядаються БПЕ.
Дослідженнями процесів генерування елект-
ричного струму чистими культурами
Desulfuromonas Acetoxidans IMV B-7384 займа-
ється також група вчених з кафедри мікробіології
Львівського національного університету імені
Івана Франка (Білий О. І., Василів О. М., Гнатуш
С. О., Катерняк С., Масловська О. Д., Ференсо-
вич Я. П. та ін.). Особливістю їхніх досліджень є
вивчення процесів генерування електричної ене-
ргії в МПЕ з чистими культурами. Зокрема, бага-
то робіт присвячено дослідженням метаболізму
бактерій Desulfuromonas acetoxidans, які є типо-
вими представниками екзоелектрогенів, при вне-
сенні різних сполук (як ферум (ІІІ) цитрату, фук-
сину і метиленового синього тощо) у реакційне
середовище [5]. За результатами досліджень цієї
групи учених було захищено ряд кандидатських
дисертацій. Зокрема у 2013 році Василів О. М. на
тему: "Вплив солей перехідних металів 3d-типу
на фізіолого-біохімічні властивості бактерій
Desulfuromonas acetoxidans", у 2017 році Маслов-
ська О. Д. на тему: "Антиоксидантний захист і
жирнокислотний склад Desulfuromonas
acetoxidans IMB B-7384 за впливу ферум (ІІІ) ци-
трату ", в яких розглянуто особливості метаболі-
зму такого екзоелектрогену, як Desulfuromonas
acetoxidans.
На превеликий жаль, інших досліджень в цій
галузі в Україні більше не ведеться. В країні, яка
є енергозалежною та має проблеми утилізації
стічних вод, не проводяться дослідження з виро-
бництва енергоносіїв за рахунок МПЕ. Як при-
клад низької зацікавленості в такому питанні є
статистичні дані з кількості завантаження розділу
Microbial Fuel Cells for Wastewater Treatment під-
ручника Waste Water – Treatment and Reutilization
[1]. Так, починаючи з 2011 року цей розділ було
завантажено 2197 разів користувачами з США,
602 рази користувачами з Індії, в той час як з
України всього 20 разів.
Такий низький інтерес можна пояснити не-
достатнім фінансуванням наукових досліджень у
цій області, адже вивчення процесів генерування
електрики в біоелектрохімічних системах на да-
ному етапі передбачає використання дороговар-
тісних матеріалів та обладнання.
Перспективи розвитку досліджень БПЕ в
Україні. Подальший розвиток досліджень у цій
галузі саме в Україні можливий за умови тісної
співпраці фахівців з мікробіології, електрохімії,
біотехнології та технологій водоочищення при
достатньому фінансуванні. Багатообіцяючою є
концепція БПЕ, за використання яких колосально
розширюється спектр палива, що може бути
спожите. Мікробні паливні елементи, які працю-
ють на забруднених водах, в яких як окисник ви-
користовується розчинений кисень повітря, а ор-
ганічні домішки як паливо, дадуть змогу одноча-
сно вирішити дві важливі для України проблеми
– енергозабезпечення та охорони довкілля.
Висновки. Нагальна потреба утилізації та
раціонального використання відходів органічно-
го походження, а також інтенсивний пошук аль-
тернативних джерел енергії, є важливим стиму-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 95
лом до широкомасштабних досліджень у галузі
БПЕ. Особливо необхідно наголосити, що їх оку-
пність буде визначатись не тільки напрацьова-
ною електроенергією, але й витратами на очи-
щення стоків. Тому головною метою цієї публі-
кації є спроба залучити до опрацювання цих ве-
льми перспективних пристроїв більш широкого
кола вітчизняних науковців.
1. Einschlag F. S. G. Waste Water – Treatment and
Reutilization / F. S. G. Einschlag. – Rijeka: InTech, 2011. – 446
p. ISBN 978-953-307-249-4.
2. Fang Q. Solar-Driven Microbial Photoelectrochemical
Cells with a Nanowire Photocathode / Q. Fang, W. Gongming,
L. Yat // Nano Lett. –2010. – № 10. – P. 4686–4691.
3. Kuzminskiy Y. Bioelectrochemical hydrogen and
electricity production of Theoretical bases, description and
modeling of the process / Y. Kuzminskiy, K. Shchurska, I.
Samarukha, G. Łagod. – Lublin: Politechnika Lubelska,
2013. – 102 р.
4. Kuzminskiy Y. Different types of energy conversion
for biohydrogen production processes / K. Shchurska, I.
Samarukha, G. Łagód // Ecological Chemistry and
Engineering (SEChE), "Proceeding of ECOpole". – 2011. –
Vol. 5. – No. 2. – Р. 389–394.
5. Maslovska O. The activity of enzymes of glutathione
antioxidant system of Desulfuromonas acetoxidans IMV B-7384
under the influence of ferric (III) citrate / O. Maslovska, S.
Hnatush, S. Katernyak // Visnyk of the Lviv University. Series
Biology. – 2015. – I. 70. – P. 213–220.
6. Min B. Electricity generation from swine
wastewater using microbial fuel cells / B. Min, J. R. Kim,
S. E. Oh, J. M. Regan, B. E. Logan // Water Research. –
2005. – № 39. – P. 4961–4968.
7. Santoro C. Microbial fuel cells: From fundamentals
to applications. A review. / Santoro C., C. Arbizzani,
B. Erable, I. Ieropoulos // Journal of Power Sources. – 2017.
– № 356. – Р. 225–244.
8. Zubchenko L. Characteristics of biofilm formation
process in the bioelectrochemical systems, working in batch-
mode of cultivation / L. Zubchenko, Y. Kuzminskiy // Chemistry
& Chemical Technology. – 2017. – Vol. 11, № 1. – Р. 105–110.
9. Кузьмінський Є. В. Стан, проблеми та перспективи
біоенергетики в Україні / Є. В Кузьмінський, Н. Б. Голуб, К.
О. Щурська // Відновлювана енергетика. – 2009. – № 4(15). –
С. 70–80.
10. Кузьмінський Є. В. Біопаливні елементи – пробле-
ми і перспективи розвитку. 2. Мікробні паливні елементи /
Є. В. Кузьмінський, П. І. Гвоздяк, Н. Б. Голуб // Мікробіоло-
гія і біотехнологія. – 2009. – №3. – С. 15–30.
БІОПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ. СУЧАСНИЙ СТАН
І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ
Є.В.Кузьмінський, К.О.Щурська
Національний технічний університет України "Київський
політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",
пр. Перемоги 37, 4 корпус, к.182., Київ, 03056, Україна
В роботі розглянуто сучасний стан розроблення і перспекти-
ви розвитку в Україні таких біоелектрохімічних систем як
мікробні паливні елементи – електрохімічних пристроїв, в
яких за допомогою мікроорганізмів здійснюється пряме пе-
ретворення хімічної енергії різноманітних органічних речовин
(вуглеводів, жирів, білків та ін.) в електричну енергію чи біо-
водень в результаті біохімічних трансформацій. Розглянуто
основні здобутки наукових колективів України, які досліджу-
ють біоелектрохімічні системи. Бібл. 10, рис. 1.
Ключові слова: відновлювана енергетика, біоелектрохіміч-
на система, екзоелектрогени, мікробний паливний елемент.
REFERENCES
1. Einschlag F. S. G. Waste Water – Treatment and
Reutilization / F. S. G. Einschlag. – Rijeka: InTech, 2011. – 446
p. ISBN 978-953-307-249-4.
2. Fang Q. Solar-Driven Microbial Photoelectrochemical
Cells with a Nanowire Photocathode / Q. Fang, W. Gongming,
L. Yat // Nano Lett. –2010. – № 10. – P. 4686–4691.
3. Kuzminskiy Y. Bioelectrochemical hydrogen and
electricity production Theoretical bases, description and
modeling of the process / Y. Kuzminskiy, K. Shchurska, I.
Samarukha, G. Łagod. – Lublin: Politechnika Lubelska, 2013. –
102 р.
4. Kuzminskiy Y. Different types of energy conversion for
biohydrogen production processes / K. Shchurska, I. Samarukha,
G. Łagód // Ecological Chemistry and Engineering (SEChE),
"Proceeding of ECOpole". – 2011. – Vol. 5. – No. 2. – Р. 389–
394.
5. Maslovska O. The activity of enzymes of glutathione
antioxidant system of Desulfuromonas acetoxidans IMV B-7384
under the influence of ferric (III) citrate / O. Maslovska, S.
Hnatush, S. Katernyak // Visnyk of the Lviv University. Series
Biology. – 2015. – I. 70. – P. 213–220.
6. Min B. Electricity generation from swine wastewater
using microbial fuel cells / B. Min, J. R. Kim, S. E. Oh, J. M.
Regan, B. E. Logan // Water Research. – 2005. – № 39. – P.
4961–4968.
7. Santoro C. Microbial fuel cells: From fundamentals to
applications. A review. / Santoro C., C. Arbizzani, B. Erable, I.
Ieropoulos // Journal of Power Sources. – 2017. – № 356. – Р.
225–244.
8. Zubchenko L. Characteristics of biofilm formation
process in the bioelectrochemical systems, working in batch-
mode of cultivation / L. Zubchenko, Y. Kuzminskiy // Chemistry
& Chemical Technology. – 2017. – Vol. 11, № 1. – Р. 105–110.
9. Kuzminskiy Ye. V. State, problems and prospects of
bioenergy in Ukraine / Ye. V. Kuzminskiy, N. B. Golub, K. O.
Shchurska // Vidnovluvana energetika. – 2009. – № 4(15). – С.
70–80. (Ukr.)
10. Kuzminskiy Ye. V. Біопаливні елементи – проблеми і
перспективи розвитку. 2. Мікробні паливні елементи / Ye. V.
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 96
Kuzminskiy, P. I. Gvozdyak // Microbiology&Biotechnology. –
2009. – №3. – С. 15–30. (Ukr.)
SYNOPSES
The rapid reduction of fossil fuels induces society to
develop new alternative energy technologies that would use
renewable energy and helped to reduce human impact on the
environment. The use of biofuel cells is declared as a promising
trend for solving these problems. Of particular interest is their
variety – microbial fuel cells, in which electricity is generated
due to the decomposition of organic compounds by
exoelectrogens. In addition to electricity generating, it is also
possible to produce hydrogen in a different variety of biofuel
cell, namely in bioelectrochemical systems. All these systems
are united by their ability to convert the energy of chemical
bonds of organic molecules directly into electricity or
biohydrogen with using microorganisms. Their important
advantage is the possibility of using wastewaters as a raw
material for their own functioning, since wastewaters with a high
concentration of organic compounds are a renewable resource
for electricity or hydrogen production.
In the last decade in such developed countries as USA,
Australia, Germany and China the biotechnological method of
electricity and hydrogen production has developed.
An analysis of the literature about microbial fuel cells,
done in the work of the research team of authors under the
direction of C. Santoro, shows that over the past decade, the
number of publications has grown rapidly in order (from 100
publications in 2006 to 1020 in 2016, quotes from 2000 to
32,000, respectively). Although this review has about 500
references, non-English publications of Ukrainian scholars are
not provided.
Regarding research on this subject in Ukraine, there are
two main groups of scientists, from the National Technical
University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
(Department of environmental biotechnology and bioenergy) and
Ivan Franko National University of Lviv (Department of
microbiology). The first group is headed by prof. Kuzminskiy
Ye. V. The research of this group is aimed at the development of
biotechnology of electricity and hydrogen production with the
simultaneous utilization of wastewater with high concentration
of organic compounds. The second group is headed by prof.
Gnatush S. O. This group studies the metabolism of bacteria
Desulfuromonas acetoxidans, which are typical representatives
of exoelectrogens.
Unfortunately, there are no other studies in this area in
Ukraine. This low interest can be explained by insufficient
financing of scientific research in this area.
The prospects of large-scale development of biofuel cells
lie in the area of sewage treatment, as they can be used to solve
two problems: to receive electricity with the simultaneous high
concentrated wastewster treatment. This problem can be solved
quickly only with the close cooperation of interdisciplinary
specialists in such fields of science and technology, as
microbiology, electrochemistry, biotechnology and water
treatment technologies, as well as provided that sufficient
funding is provided.
Стаття надійшла до редакції 23.01.2018
Остаточна версія 21.013.2018
|
| id | veorgua-article-15 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:01:55Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/cb/ae99ff092861996fb0913cebbb0f21cb.pdf |
| spelling | veorgua-article-152026-07-18T06:32:06Z BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE БІОПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ. СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ Kuzminskiy, Y. Shchurska, K. renewable energy bioelectrochemical system exoelectrogens microbial fuel cell відновлювана енергетика біоелектрохімічна система екзоелектрогени мікробний паливний елемент The rapid reduction of fossil fuels induces society to develop new alternative energy technologies that would use renewable energy and helped to reduce human impact on the environment. The use of biofuel cells is declared as a promising trend for solving these problems. Of particular interest is their variety – microbial fuel cells, in which electricity is generated due to the decomposition of organic compounds by exoelectrogens. In addition to electricity generating, it is also possible to produce hydrogen in a different variety of biofuel cell, namely in bioelectrochemical systems. All these systems are united by their ability to convert the energy of chemical bonds of organic molecules directly into electricity or biohydrogen with using microorganisms. Their important advantage is the possibility of using wastewaters as a raw material for their own functioning since wastewaters with a high concentration of organic compounds are a renewable resource for electricity or hydrogen production. In the last decade in such developed countries as the USA, Australia, Germany, and China the biotechnological method of electricity and hydrogen production has developed. An analysis of the literature about microbial fuel cells, done in the work of the research team of authors under the direction of C. Santoro, shows that over the past decade, the number of publications has grown rapidly in order (from 100 publications from 2006 to 1020 in 2016, quotes from 2000 to 32,000, respectively). Although this review has about 500 references, non-English publications of Ukrainian scholars are not provided. Regarding research on this subject in Ukraine, there are two main groups of scientists, from the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" (Department of environmental biotechnology and bioenergy) and Ivan Franko National University of Lviv (Department of Microbiology). The first group is headed by prof. Kuzminskiy Ye. V. The research of this group is aimed at the development of biotechnology of electricity and hydrogen production with the simultaneous utilization of wastewater with high concentration of organic compounds. The second group is headed by prof. Gnatush S. O. This group studies the metabolism of bacteria Desulfuromonas acetoxidans, which are typical representatives of exoelectrogens. Unfortunately, there are no other studies in this area in Ukraine. This low interest can be explained by insufficient financing of scientific research in this area. The prospects of large-scale development of biofuel cells lie in the area of sewage treatment, as they can be used to solve two problems: to receive electricity with the simultaneous high concentrated wastewater treatment. This problem can be solved quickly only with the close cooperation of interdisciplinary specialists in such fields of science and technology, as microbiology, electrochemistry, biotechnology and water treatment technologies, as well as provided that sufficient funding is provided. The rapid reduction of fossil fuels induces society to develop new alternative energy technologies that would use renewable energy and helped to reduce human impact on the environment. The use of biofuel cells is declared as a promising trend for solving these problems. Of particular interest is their variety – microbial fuel cells, in which electricity is generated due to the decomposition of organic compounds by exoelectrogens. In addition to electricity generating, it is also possible to produce hydrogen in a different variety of biofuel cell, namely in bioelectrochemical systems. All these systems are united by their ability to convert the energy of chemical bonds of organic molecules directly into electricity or biohydrogen with using microorganisms. Their important advantage is the possibility of using wastewaters as a raw material for their own functioning since wastewaters with a high concentration of organic compounds are a renewable resource for electricity or hydrogen production. In the last decade in such developed countries as the USA, Australia, Germany, and China the biotechnological method of electricity and hydrogen production has developed. An analysis of the literature about microbial fuel cells, done in the work of the research team of authors under the direction of C. Santoro, shows that over the past decade, the number of publications has grown rapidly in order (from 100 publications from 2006 to 1020 in 2016, quotes from 2000 to 32,000, respectively). Although this review has about 500 references, non-English publications of Ukrainian scholars are not provided. Regarding research on this subject in Ukraine, there are two main groups of scientists, from the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" (Department of environmental biotechnology and bioenergy) and Ivan Franko National University of Lviv (Department of Microbiology). The first group is headed by prof. Kuzminskiy Ye. V. The research of this group is aimed at the development of biotechnology of electricity and hydrogen production with the simultaneous utilization of wastewater with high concentration of organic compounds. The second group is headed by prof. Gnatush S. O. This group studies the metabolism of bacteria Desulfuromonas acetoxidans, which are typical representatives of exoelectrogens. Unfortunately, there are no other studies in this area in Ukraine. This low interest can be explained by insufficient financing of scientific research in this area. The prospects of large-scale development of biofuel cells lie in the area of sewage treatment, as they can be used to solve two problems: to receive electricity with the simultaneous high concentrated wastewater treatment. This problem can be solved quickly only with the close cooperation of interdisciplinary specialists in such fields of science and technology, as microbiology, electrochemistry, biotechnology and water treatment technologies, as well as provided that sufficient funding is provided. В роботі розглянуто сучасний стан розроблення і перспективи розвитку в Україні таких біоелектрохімічних систем як мікробні паливні елементи – електрохімічних пристроїв, в яких за допомогою мікроорганізмів здійснюється пряме перетворення хімічної енергії різноманітних органічних речовин (вуглеводів, жирів, білків та ін.) в електричну енергію чи біоводень в результаті біохімічних трансформацій. Розглянуто основні здобутки наукових колективів України, які досліджують біоелектрохімічні системи.   Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-04-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/15 Vidnovluvana energetika ; No. 1 (52) (2018): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 91-96 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1 (52) (2018): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 91-96 Відновлювана енергетика; № 1 (52) (2018): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 91-96 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/15/10 Copyright (c) 2018 Y. Kuzminskiy, K. Shchurska https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | renewable energy bioelectrochemical system exoelectrogens microbial fuel cell Kuzminskiy, Y. Shchurska, K. BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title | BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title_alt | БІОПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ. СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ |
| title_full | BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title_fullStr | BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title_full_unstemmed | BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title_short | BIOFUEL CELLS. CURRENT STATE AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT IN UKRAINE |
| title_sort | biofuel cells. current state and perspectives of development in ukraine |
| topic | renewable energy bioelectrochemical system exoelectrogens microbial fuel cell |
| topic_facet | renewable energy bioelectrochemical system exoelectrogens microbial fuel cell відновлювана енергетика біоелектрохімічна система екзоелектрогени мікробний паливний елемент |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/15 |
| work_keys_str_mv | AT kuzminskiyy biofuelcellscurrentstateandperspectivesofdevelopmentinukraine AT shchurskak biofuelcellscurrentstateandperspectivesofdevelopmentinukraine AT kuzminskiyy bíopalivníelementisučasnijstaníperspektivirozvitkuvukraíní AT shchurskak bíopalivníelementisučasnijstaníperspektivirozvitkuvukraíní |