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MESSAI · KI für mikrobielle elektrochemische Systeme · © 2026

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Forschungsdaten – Titel und Zusammenfassungen von Publikationen, extrahierte Daten und Katalogeinträge – erscheinen in ihrer Originalsprache Englisch.

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Dual-Function Biophotovoltaic Cell with Titanium Dioxide-Modified Anode for Efficient Wastewater Treatment and Power Generation

Alicia A. Mier, Ruth Belinda Domínguez-Espíndola, Hugo Olvera‐Vargas, Dante Jaramillo-Vargas +2

BioEnergy Research·2025·1 Zitationen·doi.org/10.1007/s12155-025-10908-x
KI-angereichert· 82 %Quell-PDF
SystemMSC

KI-Zusammenfassung

82 % Konfidenz

This study demonstrates a dual-function biophotovoltaic (BPV) system integrating mixed microalgae-bacteria biofilms with TiO₂-nanotube-decorated graphite felt anodes for simultaneous wastewater treatment and power generation. The TiO₂-NT anode achieved 2.37 mW/m² power density with >90% COD removal and >80% nitrogen removal from real domestic-industrial wastewater. Synergistic interactions between photosynthetic microalgae and heterotrophic bacteria, combined with enhanced electrode surface properties, significantly outperformed bare graphite controls and heterotrophic-only systems.

Erstellt von der MESSAI-Extraktionspipeline · mit dem Quell-PDF abgleichen

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Was gemacht wurde

Systemtyp
MSC

Was funktioniert hat

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Zusammenfassung

Abstract This study evaluated the potential of mixed microalgae-bacteria cultures as electroactive microorganisms to enhance electricity production while simultaneously treating wastewater in emerging biophotovoltaic (BPV) systems. Graphite felt decorated with TiO₂ nanotubes (TiO₂-NTs) was used as the anode, supporting the growth of a biofilm composed of mixed microalgae-bacterial cultures. Batch BPV reactors treated real domestic-industrial wastewater and were compared with BPV systems using bare graphite felt anodes, both with and without microalgae-bacteria cultures. All BPVs operated under a 12-h light/dark cycle, with continuous current monitoring and water quality assessments performed at the beginning and end of the experiments. The TiO₂-NT BPV exhibited the highest power output, reaching 2.37 mW/m 2 . BPVs with bare graphite felt anodes achieved power densities of 1.48 mW/m 2 and 0.41 mW/m 2 with and without microalgae, respectively. Systems inoculated with microalgae-bacteria cultures also showed lower ohmic losses, reaching open circuit voltages between 0.125 and 0.130 V, whereas systems without microalgae reached only 0.050 V and exhibited faster potential drops. In terms of wastewater treatment, TiO₂-NT BPVs achieved the highest removal efficiencies for chemical oxygen demand (COD) and nitrogen, exceeding 90% COD removal and over 80% removal of total ammoniacal nitrogen and nitrate. This study demonstrates that integrating mixed microalgae-bacteria cultures with TiO₂ nanostructured anodes in multifunctional BPV systems significantly enhances both wastewater treatment performance and power generation.

Schlagwörter

AnodeMicrobial fuel cellWastewaterChemical oxygen demandGraphiteSewage treatment

Kennungen

DOI
10.1007/s12155-025-10908-x
Zeitschrift
BioEnergy Research
Jahr
2025
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