Project

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Extracellular Electron Transfer from Geobacter sulfurreducens to Biochar/Metal Nanoparticles for Wastewater Treatment

Applicant Füeg Michael
Number 178650
Funding scheme Early Postdoc.Mobility
Research institution Bioelectrogenesis Group Department of Chemical Engeneering University of Alcalá
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Physical Chemistry
Start/End 01.02.2018 - 31.07.2019
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Keywords (5)

biochar; nanoparticles; bioremediation; bioelectrochemistry; geobacter sulfurreducens

Lay Summary (German)

Lead
Die relativ neuen mikrobiellen elektrochemischen Technologien basieren auf der Fähigkeit von speziellen Mikroorganismen, durch ihren Stoffwechsel Elektrizität zu produzieren. Das ermöglicht beispielsweise, aus Abwasser Strom zu erzeugen, Meerwasser zu entsalzen und metall-verunreinigte Gewässer zu reinigen. Um diese vielversprechende Technologien effizienter zu machen, ist das Verständis der Schnittstelle zwischen Mikroorganismen und Elektrode essenziell.
Lay summary

Der Mikroorganismus Geobacter sulfurreducens (Gs) bildet Biofilme an der Anode einer mikrobiellen Brennstoffzelle und hilft so, Abwasser zu reinigen. Dabei erzeugt er durch seinen Stoffwechsel Elektrizität, welche verwendet werden kann.

Projekt 1: Biochar als Elektrodenmaterial

Biochar ist ein elektrisch leitendes Material, welches durch Verbrennung von totem Material bei hoher Temperatur gewonnen werden kann. Diese einfache Herstellungsweise senkt die Kosten einer Mikrobiellen Brennstoffzelle im Vergleich zu Stahl oder Graphit-Elektroden, wovon Länder mit schwacher Infrastruktur profitieren können. In diesem Projekt wird zuerst die Oberfläche von reinem Biochar charakterisiert und danach die Schnittstelle zwischen Gs und Biochar untersucht, um die Stromgewinnung zu optimieren.

Projekt 2: Einfluss von Metall-Verunreinigungen auf die Aktivität von Gs Biofilmen

Gs kann aus gelösten Metall-Ionen Nanopartikel bilden und sie so dem Wasser entziehen. Dieses Projekt untersucht den Einfluss von gelösten Metall-Ionen von Silber, Arsen, Quecksilber und Blei auf die Aktivität von Gs Biofilmen, um so einen Beitrag zum Verständnis der Reinigung von durch Metall verseuchtem Abwasser (Minen) zu leisten.
Direct link to Lay Summary Last update: 13.12.2017

Responsible applicant and co-applicants

Name Institute

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Prof. Bernd Giese, Fromm Group, Universität Fribourg Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
4th European Meeting of the International Society for Microbial Electrochemistry and Technology Poster Towards the Mechanistic Understanding of the Biomineralization of Silver Nanoparticles by G. Sulfurreducens 12.09.2018 Newcastle upon Tyne, Great Britain and Northern Ireland Füeg Michael;
Bacterial Electron Transfer Processes and their Regulation Talk given at a conference Respiration as Key Process during the Formation of Silver Nanoparticles Catalyzed by Geobacter sulfurreducens 11.03.2018 St. Maxime, France Füeg Michael;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Talks/events/exhibitions Feria de Madrid por la Ciencia y la Innovación International 2019

Abstract

The microorganism Geobacter sulfurreducens (Gs) couples its respiration to the reduction of extracellular electron acceptors like iron oxides. The finding that this extracellular electron transfer (ET) pathway can be redirected to an anode as electron acceptor paved the way for microbial fuel cells (MFC). In MFCs, such electrogenic microorganisms wire electrons to anodes, where they clean wastewater by oxidizing organic molecules to CO2 with the simultaneous production of electricity. Such devises rely on an efficient ET process between the anode-respiring microorganism and the anode surface or between microorganisms in a biofilm. Additionally, biofilms of Gs microorganisms show higher resistances towards toxic metal cations. This provides a sustainable way of removing metal contaminants in waste streams.This research proposal aims at the fundamental understanding of1)the interface between the microbe and electroconductive biochar (EC biochar), a cheap and novel material made by pyrolysis of organics.2)the effect of metal cations on the activity and physiology of a Gs biofilm while procuring electricity
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