Peningkatan penghasilan kuasa sel fuel mikrob bermembran seramik berliang menggunakan efluen kilang kelapa sawit

Abstract

Sel Fuel Mikrob (MFC) adalah sebuah teknologi hijau mesra alam yang mampu mentransformasikan bahan sisa kepada tenaga melalui kaedah bioelektrokimia. Namun begitu, penghasilan kuasanya apabila dibandingkan dengan kos telah membuatkan teknologi ini sedikit terkebelakang berbanding dengan teknologi penghasilan tenaga hijau yang lain. Matlamat utama kajian ini adalah, meningkatkan penghasilan kuasa MFC pada kos yang rendah melalui penggunaan membran seramik tubular yang telah dilaporkan murah serta setara dari segi prestasinya berbanding dengan membran konvensional. Membran seramik tubular telah dihasilkan menggunakan kaedah cetak tuang daripada slip tembikar batu dan disinter pada suhu 1000 °C, 1100 °C dan 1200 °C untuk mewujudkan struktur seramik berliang. Penggunaan membran yang disinter pada suhu 1000 °C telah didapati menghasilkan ketumpatan kuasa tertinggi sebanyak 0.07 Wm-2 berbanding dengan suhu pensinteran yang lain. Walau bagaimanapun, kerakan kimia dan kerapuhannya telah menyebabkan uji kaji terhadap membran ini dihentikan. Suhu sinter 1100 °C kemudiannya telah digunakan untuk mengganti suhu 1000 °C berpandukan hasil prestasi secara statistik yang tidak menunjukkan perbezaan keertian antara dua suhu tersebut. Ujian diteruskan dengan membandingkan prestasi antara MFC yang dioperasikan secara tunggal dan tindanan menggunakan elektrod berus grafit terubah suai aril diazonium. Penghasilan kuasa maksimum sistem MFC tunggal dapat ditingkatkan kepada 0.2 Wm-2. Operasi tindanan pula meningkatkan penghasilan kuasa sehingga 0.6 Wm-2 dan didapati tiada perbezaan dari penurunan permintaan oksigen kimia (COD). MFC kemudiannya telah diuji dengan efluen kilang kelapa sawit (POME) yang berlainan tahap COD. POME dengan tiga tahap COD berbeza, 500 gml-1 O2, 1000 gml-1 O2 dan 3000 gml-1 O2, telah dirawat dan dibandingkan dengan sistem MFC bermembran pertukaran kation (CEM). Didapati bahawa, pada tahap COD 500 gml-1 O2, ketumpatan kuasa yang diperoleh antara seramik dan CEM tubular adalah setara iaitu 0.140 ± 0.001 Wm-2 dan 0.146 ± 0.033 Wm-2 secara tertib bagi pengoperasian secara unit tunggal, 0.388 ± 0.035 Wm-2 dan 0.373 ± 0.013 Wm-2 secara tertib bagi pengoperasian secara tindanan. Namun pada COD 3000 mgL-1 O2, ketumpatan kuasa CEM adalah lebih tinggi berbanding seramik dengan nilai 0.266 ± 0.011 Wm-2 berbanding 0.165 ± 0.013 Wm-2 bagi pengoperasian unit tunggal secara tertib, 0.592 ± 0.076 Wm-2 dan 0.254 ± 0.170 Wm-2 bagi pengoperasian secara tindanan secara tertib. Penurunan tahap COD pula adalah lebih tinggi di dalam sistem MFC seramik. Hasil utama kajian menujukkan prestasi membran seramik tubular tembikar batu di tahap COD yang rendah adalah setara dengan membran konvensional. Oleh yang demikian, dapatan kajian ini mencadangkan penggunaan membran seramik yang lebih murah bagi pengoperasian MFC untuk merawat POME berkepekatan COD rendah.