ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)


Для цитирования:

Мещерякова М. О., Филиппова М. В., Бурыгин Г. Л., Казаринов И. А. Кислородный биокатод на основе laccase Pleurotus ostreatus HK-35 для биотопливного элемента // Электрохимическая энергетика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 38-49. DOI: 10.18500/1608-4039-2024-24-1-38-49, EDN: IAJGYL

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 21)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
541.136
EDN: 
IAJGYL

Кислородный биокатод на основе laccase Pleurotus ostreatus HK-35 для биотопливного элемента

Авторы: 
Мещерякова Мария Олеговна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Филиппова Маргарита Викторовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Бурыгин Геннадий Леонидович, Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН
Казаринов Иван Алексеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Сокращение зависимости от ископаемого топлива и снижение загрязнений – это основные тенденции, заставляющие человечество искать новые источники энергии. Обработка сточных вод с помощь микробных топливных элементов – область, в которой две эти цели могут быть совмещены. Микробные топливные элементы, в которых микроорганизмы являются катализаторами процесса окисления органических веществ, представляют собой новую и перспективную альтернативу для производства электроэнергии. Важной проблемой таких систем является создание эффективного катода. Естественно, в указанных приложениях перспективным катодом является кислородный (воздушный) электрод.

В данной работе представлены исследования кислородного биокатода на основе фермента laccase Pleurotus ostreatus HK-35 в зависимости от способа его иммобилизации на поверхности углеграфитового электрода и природы электролита. Экспериментально установлено, что эффективным методом иммобилизации лакказы на поверхности углеграфитового электрода является введение её с помощью золь-гель матрицы. Показано, что более эффективная работа биокатода на основе лакказы наблюдается в фосфатно-цитратном (рН 4.0) буферном растворе, т. е. в кислой среде.

Список источников: 
  1. Logan E., Rabaey K. Conversion of Wastes into Bioelectricity and Chemicals by Using Microbial Electrochemical Technologies // Science. 2012. Vol. 337. P. 686–690. https://doi.org/10.1126/science.1217412
  2. Largus T. Angenent, Khursheed Karim, Muthanna H. Al-Dahhan, Brian A. Wrenn, Rosa Domiguez-Espinosa. Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater // TRENDS in Biotechnology. 2004. Vol. 22, № 9. P. 478–485. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2004.07.001
  3. Казаринов И. А., Мещерякова М. О., Сверчкова Л. В., Олискевич В. В., Севостьянов В. П. Моделирование процесса очистки сточных вод, содержащих органические вещества, с помощью микробных биоэлектрохимических технологий // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18, № 4. С. 199–210. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2018-18-4-199-210
  4. Мещерякова М. О., Дронникова К. С., Казаринов И. А. Разработка эффективного электрокатализатора для катода микробного топливного элемента // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии : межвуз. сб. науч. тр. XV Вcерос. конф. молодых ученых с международ. участием. Саратов : Изд" во «Саратовский источник», 2021. С. 250–252.
  5. Zhang L., Liu C., Zhuang L., Li W., Zhou S., Zhang J. Manganese dioxide as an alternative cathodic catalyst to platinum in microbial fuel cells // Biosensors and Bioelectronics. 2009. Vol. 24, № 9. P. 2825–2829. https://doi.org/10.1016/j.bios.2009.02.010
  6. Богдановская В. А., Капустин А. В., Тарасевич М. Р., Кузнецова Л. Н. Структура и свойства полимерных биокомпозитных материалов // Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 352–358. https://doi.org/10.1023/B:RUEL.0000019670.07470.af
  7. Генералова К. Н., Минькова А. Н., Олонцев В. Ф. Адсорбция клеток бактерий на углеродных сорбентах // Вестник ПНИПГ. Химическая технология и биотехнология. 2014. № 2. С. 53–62.
  8. Аркадьева И. Н., Фокина Е. А., Василенко В. А., Кольцова Э. М. Математическая модель адсорбции лакказы на углеродном носителе при конструировании катода биотопливного элемента // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31, № 8. С. 87–89. https://doi.org/10.3303/CET1870269
  9. Kamanina O. A., Saverina E. A., Rybochkin P. V., Arlyapov V. A., Vereshchagin A. N., Ananikov V. P. Preparation of hybrid sol-gel materials based on living cells of microorganisms and their application in nanotechnology // Nanomaterials. 2022. Vol. 12, № 7. P. 1086–1119. https://doi.org/10.3390/nano12071086
Поступила в редакцию: 
10.01.2024
Принята к публикации: 
12.03.2024
Опубликована: 
29.03.2024