Microbial electrochemical technologies
ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು (ಎಂ. ಇ. ಟಿ. ಗಳು) ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಜೈವಿಕ ವಿದ್ಯುತ್, ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು, ಎಚ್2 ಮತ್ತು ಇತರ ಮೌಲ್ಯಯುತ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಚಯಾಪಚಯವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿಲೀನಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳು (ಎಂಎಫ್ಸಿ) ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನ ಕೋಶಗಳು (ಎಂಇಸಿ) ಎಂಇಟಿಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದ್ದರೆ, ಎಚ್2 ಅಥವಾ ಮೀಥೇನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಂತಹ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲು ಎಂ. ಇ. ಸಿ. ಯು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸಿಂಥೆಸಿಸ್ ಕೋಶಗಳು (ಎಂಇಎಸ್) ಸಹ ಭರವಸೆಯ ಎಂಇಟಿ ಆಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಂಪಾರ್ಟ್ಮೆಂಟ್ನಲ್ಲಿ ಅಮೂಲ್ಯವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಇತರ ಎಂ. ಇ. ಟಿ. ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ನಿವಾರಣಾ ಕೋಶ, ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಡಸಲೀಕರಣ ಕೋಶ, ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಸೌರ ಕೋಶ, ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕೋಶ ಇತ್ಯಾದಿಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಇತಿಹಾಸ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಕೋಶಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಎಂ. ಸಿ. ಅವರು ಗ್ರಹಿಸಿದ್ದರು. 1911 ರಲ್ಲಿ ಪಾಟರ್ "ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಂದ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ವಿಘಟನೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಮೋಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಇರುತ್ತದೆ" ಎಂಬ ಸಂಶೋಧನೆಯೊಂದಿಗೆ. ಎಮ್ಎಫ್ಸಿ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಸೇರ್ಪಡೆಯನ್ನು 1931 ರಲ್ಲಿ ಬಿ. ಕೋಹೆನ್ ಅವರು ಮಾಡಿದರು, ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಅರ್ಧ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು 35 ವಿ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು 0,2 ಎಮ್ಎ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕೃತಕ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳಿಲ್ಲದೆ ಜೀವಕೋಶದ ಒಳಭಾಗದಿಂದ ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಸಾಗಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೊದಲ ಎರಡು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳುಃ ಶೆವನೆಲ್ಲಾ (ಹಿಂದೆ ಆಲ್ಟೆರೋಮೋನಾಸ್) ಒನಿಡೆನ್ಸಿಸ್ ಎಂಆರ್-1 ಮತ್ತು ಜಿಯೋಬ್ಯಾಕ್ಟರ್ ಸಲ್ಫ್ಯೂರ್ರೆಡ್ಯೂಸೆನ್ಸ್ ಪಿಸಿಎಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಿದಾಗ 1980ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಪ್ರಗತಿಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಯಿತು. 90ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಕಿಮ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಫೆ (III)-ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ, ಎಸ್. ಒನಿಡೆನ್ಸಿಸ್ ಎಮ್ಆರ್-1 ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಆಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳಿಲ್ಲದೆ ಎಂಎಫ್ಸಿ ಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೈಕ್ರೊಬಯಾಲಜಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಅಡಿಪಾಯ ಹಾಕಿದವು ಮತ್ತು ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಕ್ಷೇತ್ರವು ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಿಂದಾಗಿ, ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಾವಯವ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಎಂಎಫ್ಸಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯವಾಗಬಹುದೇ ಎಂಬ ಅನುಮಾನವೂ ಇತ್ತು. ದೇಶೀಯ ತ್ಯಾಜ್ಯ ನೀರನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವಾಗ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮಿತಿಗಳಿಗೆ ಸಂಸ್ಕರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಸ್ಥಾಪಿಸಿದಾಗ ಈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲಾಯಿತು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಹೊರಗಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದೇ, ಗ್ಲುಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಕ್ರಮಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಕಾರ್ಯಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ದೇಶೀಯ, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮತ್ತು ಇತರ ರೀತಿಯ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಪ್ರಮುಖ ಗುರಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಸ್ಪರ್ಧೆಯು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು. 2004ರಲ್ಲಿ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ಗಳಿಂದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಗೆ (ಜಿಯೋಬ್ಯಾಕ್ಟರ್ ಎಸ್ಪಿಪಿ.) ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ (ಇ. ಇ. ಯು.). ಇದನ್ನು ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ಬಯೋಫಿಲ್ಮ್ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯಿತು, ಅಲ್ಲಿ ಫ್ಯುಮರೇಟ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ಸಿನೇಟ್ಗೆ ಇಳಿಸಲಾಯಿತು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಗಣೆಗೆ ಈ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಎಂಇಎಸ್ನ ಸಂಶೋಧನಾ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿತು. 2010ರಲ್ಲಿ, ನೆವಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಅಸಿಟೋಜೆನಿಕ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ ಸ್ಪೊರೊಮುಸಾ ಓವಾಟಾ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಎಂಇಎಸ್ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಿಒ2 ಅನ್ನು ಅಸಿಟಿಕ್ ಆಮ್ಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ. ಮುಂದಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಕಳವಳಗಳಿಂದಾಗಿ, ಎಂಇಎಸ್ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಸಿಒ2 ಜೈವಿಕ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಪ್ರವರ್ಧಮಾನಕ್ಕೆ ಬಂದಿತು. ಹಲವಾರು ಆಟೋಟ್ರೊಫಿಕ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಅಥವಾ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಪ್ರಭೇದಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಸಮುದಾಯಗಳನ್ನು ಒಳಚರಂಡಿ ಕೆಸರು, ಡೈಜೆಸ್ಟರ್ ಕೆಸರು ಅಥವಾ ಸಮುದ್ರ/ನದಿ ಕೆಸರುಗಳಂತಹ ಇನಾಕ್ಯುಲಮ್ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಎಂಇಎಸ್ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಪುಷ್ಟೀಕರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮುಂದಿನ ದಶಕದಲ್ಲಿ, ತಾಂತ್ರಿಕ ಸುಧಾರಣೆಗಳು ಅಸಿಟೇಟ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ದರವನ್ನು ಕೆಲವು ಗ್ರಾಂ/ಮೀ2ಕಾಥೋಡ್/ಡಿ ನಿಂದ ನೂರಾರು ಗ್ರಾಂ/ಡಿ ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಎಂಇಎಸ್ ಕೋಶಗಳು 200 ಎಲ್ ಸಿಎಚ್ 4/ಎಂ 2 ಕ್ಯಾಥೋಡ್/ಡಿ ವರೆಗಿನ ಉತ್ಪಾದನಾ ದರಗಳೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಬಯೋಮೀಥೇನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಭರವಸೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಹ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದವು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಎಥೆನಾಲ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಪ್ರೋಯೇಟ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಹೆಚ್ಚು ಮೌಲ್ಯಯುತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಗುರಿಯಾಗಿಸಲು ಎಂಇಎಸ್ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಯಿತು. ತತ್ವಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೂಲಕ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಗೆ ವಿವಿಧ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳು "ನೇರ" ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಜೀವಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಘಟಕಗಳು, ಬಹು ಹೀಮ್ ಸೈಟೋಕ್ರೋಮ್ಗಳು ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊಫಿಲಾಮೆಂಟ್ಗಳಾಗಿರಬಹುದು, ಘನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳೊಂದಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 1ಎ, ಸಿ ಮತ್ತು ಡಿ), ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವೆ [28-30] ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಆವರ್ತಕವಾಗಿ ಸಾಗಿಸುವ ಕರಗುವ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳ ಮಧ್ಯಸ್ಥಿಕೆಯ "ಪರೋಕ್ಷ" ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1ಬಿ). ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಟಲ್ಗಳು ಜೀವಕೋಶಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗದ ಹ್ಯೂಮಿಕ್ ಪದಾರ್ಥಗಳಾಗಿರಬಹುದು ಅಥವಾ ಫೀನಸೀನ್ಗಳು [32,33] ಮತ್ತು ಫ್ಲೇವಿನ್ಗಳು [34,35] ಸೇರಿದಂತೆ ಜೀವಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ದ್ವಿತೀಯಕ ಮೆಟಾಬೋಲೈಟ್ಗಳಾಗಿರಬಹುದು. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸಲ್ಫರ್ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಮತ್ತು H2 ನಂತಹ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದ ಕೆಲವು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಚಯಾಪಚಯಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಾಹ್ಯಕೋಶೀಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕಗಳ ಕಡೆಗೆ ಸಾಗಿಸಬಲ್ಲವು. ಮಲ್ಟಿಹೀಮ್ ಸೈಟೋಕ್ರೋಮ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಹೀಮ್ ಕೋಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಫ್ಲೇವಿನ್ ಮೊನೊನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೊಟೈಡ್ ಕೆಲವು ಹೊರಗಿನ ಪೊರೆಯ ಸೈಟೋಕ್ರೋಮ್ನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ದರವನ್ನು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಕೋಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ [27]. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು EET ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಮೆಂಬರೇನ್ಗೆ ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಕೋಶಗಳ ಒಳಗಿನಿಂದ ಹೊರಭಾಗಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುವುದರಿಂದ, ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಹೊಂದಿರುವ ಅಯಾನುಗಳು ಚಾರ್ಜ್ ತಟಸ್ಥತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹರಿವಿನ ಅದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1ಎ). ಜೈವಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು (ತತ್ವಗಳು, ಘಟಕಗಳು, ಸಂರಚನೆಗಳು) ಜೈವಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು (ಬಿಇಎಸ್) ಎಂಇಟಿಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯಂತಹ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಬಿ. ಇ. ಎಸ್. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ವಿಭಾಗಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ (ಚಿತ್ರ 2): ಆಯ್ದ ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯವಾದ, ಪ್ರೋಟಾನ್/ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ವಿನಿಮಯ ಮೆಂಬರೇನ್ ಅಥವಾ ಉಪ್ಪಿನ ಸೇತುವೆಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಆನೋಡಿಕ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ವಿಭಾಗ. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯಲ್ಲಿ, ಆನೋಡಿಕ್ ವಿಭಾಗವು ಅನೋಲೈಟ್ನಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಜೈವಿಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ವಿಭಾಗವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ). ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಆನೋಡ್ಗೆ ರವಾನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ 'ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳು' ಅಥವಾ ಹೊರಗಿನ-ಪೊರೆಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಟ್ಲಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಆನೋಡ್ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಾದ್ಯಂತ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಅನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಡೆಸಿದ ಪ್ರತಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗೆ, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ. ಹಲವಾರು ರೀತಿಯ ಬಿಇಎಸ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಿವೆ ಆದರೆ ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಅವೆಲ್ಲವೂ ಒಂದೇ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕಾರ್ಯವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಮೂರು ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳ (ಆನೋಡ್, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಸೆಪರೇಟರ್) ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ವಿವಿಧ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಮತ್ತು ಸಂರಚನೆಗಳನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬಿಇಎಸ್ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಅವುಗಳ ವಿನ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೋಷ್ಟಕ 1. ಪ್ರಮುಖ ಬಿಇಎಸ್ ಘಟಕಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಿರ್ಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ವಸ್ತುಗಳ ಸಾರಾಂಶವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಕೋಷ್ಟಕ 1. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಅನ್ವಯಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳು ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯೊಂದಿಗಿನ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣ ಶಕ್ತಿ ಚೇತರಿಕೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನೆ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಲ್ಲಿ ಪಂಪಿಂಗ್, ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ಘನವಸ್ತುಗಳ ನಿರ್ವಹಣೆಯು ಪ್ರಮುಖ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ ಎಂಬುದು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ತಿಳಿದಿದೆ. ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಘಟಕದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ವೆಚ್ಚದ ಶೇಕಡಾ 50ರಷ್ಟು ಗಾಳಿಯು ಮಾತ್ರವೇ ಆಗಬಹುದು. ಈ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದರಿಂದ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಳಿಸಬಹುದು. ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಲ್ಲಿ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು, ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಜೊತೆಗೆ, ಈ ಉಲ್ಲೇಖಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಇಂಧನ ಉಳಿತಾಯಕ್ಕೂ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಎಂಎಫ್ಸಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕೆಸರಿನ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಏರೋಬಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸರಿಸುಮಾರು 1/5 ಆಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಘಟಕದಲ್ಲಿ ಘನವಸ್ತುಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಘನವಸ್ತುಗಳ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಗಮನಾರ್ಹ ನಿರ್ವಹಣಾ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಈ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ಘಾತೀಯ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಕಂಡಿದೆ. ಈ ವಿಕಸನವು ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಗಳಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಲು ಸಿದ್ಧವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ ಬೆಳಕಿಗೆ ಬರಲಿವೆ ಎಂಬ ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಮೆಚ್ಚುಗೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಧ್ವನಿಸುತ್ತದೆ. ಎಂಎಫ್ಸಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಂದ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯು ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ಮತ್ತು ಇನ್ನೂ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಶಕ್ತಿಯ ವೆಚ್ಚಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ವಿಧಾನವಾಗಬಹುದು. ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳನ್ನು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಲ್ಯಾಕ್ಟೇಟ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಕೆ. ಐ. ಎಂ. ನಿಂದ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು, ಮತ್ತು ನಂತರ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ತ್ಯಾಜ್ಯ ನೀರನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪಿಷ್ಟದಿಂದ ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿದರು. ಶುದ್ಧ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಸಂಕೀರ್ಣ ಮಿಶ್ರಣಗಳವರೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಜೈವಿಕ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗಾಗಿ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯ ಅನ್ವಯವು ಸುಮಾರು <ಐ. ಡಿ. 1> ಸಿ. ಓ. ಡಿ. ಮತ್ತು ಬಿ. ಓ. ಡಿ. ಕಡಿತದೊಂದಿಗೆ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ದಾಖಲಿಸಿದೆ. ನಿಸ್ಸಂಶಯವಾಗಿ, ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಿಂದ ಪಡೆಯಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿಯು ನಗರಕ್ಕೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಒದಗಿಸಲು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಘಟಕವನ್ನು ನಡೆಸುವಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರಬಹುದು. ನಿರಂತರ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಈ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದರಿಂದ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯದ ಇಂಧನ ಸುಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಸಮುದ್ರದ ಸಂಚಯಗಳಲ್ಲಿ ಸಾವಯವ ತಲಾಧಾರಗಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಉತ್ಕರ್ಷಣದ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮೇಲಿರುವ ನೀರಿನ ಕಾಲಮ್ನಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ವಿವಿಧ ಸಂಚಯಗಳಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳ ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂಎಫ್ಸಿಗಳಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಹೊರಗಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನೌಕೆಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಹವಾಮಾನದ ದೋಣಿಗಳು ತಮ್ಮ ಸಂಪೂರ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂಎಫ್ಸಿ ಯಿಂದ ಪಡೆದಿದ್ದು, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಅಗತ್ಯದಿಂದ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟವು. ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಇಳಿಕೆಯಿಲ್ಲದೆ ಹಲವಾರು ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಬೆಂಥಿಕ್ ಎಂಎಫ್ಸಿ ಒಂದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಲ್ಲದು ಮತ್ತು ಆಳ ಸಮುದ್ರದ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ಸುತ್ತುವರಿದ ಸೀಸದ ಆಮ್ಲ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಒಂದು ವರ್ಷದವರೆಗೆ ತಲುಪಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಅಂದಾಜಿಸಿದ್ದಾರೆ. ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ರಂಜಕವನ್ನು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದ್ದು, ಸುಸ್ಥಿರ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಅವುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಮತ್ತು ಮರುಪಡೆಯುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಜೈವಿಕ ನೈಟ್ರಿಫಿಕೇಷನ್ ಮತ್ತು ಡೀನೈಟ್ರಿಫಿಕೇಷನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಮೂತ್ರ, ಹಂದಿ ಮದ್ಯ, ಡೈಜೆಸ್ಟರ್ ಮದ್ಯ ಮತ್ತು ನೆಲಭರ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಲೀಚೇಟ್ ಮುಂತಾದ ಸಾರಜನಕದಿಂದ ಸಮೃದ್ಧವಾಗಿರುವ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಹೊಳೆಗಳಿಂದ ಉತ್ತಮ ಲಾಭದೊಂದಿಗೆ ಅಮೋನಿಯಂ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಮರುಪಡೆಯಲು ಬಿಇಎಸ್ಗಳು ಉತ್ತಮ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಿಂದ ರಂಜಕವನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ ಪಾಲಿಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಕಣಗಳಾಗಿ, ಫೆ-ಪಿ ಅಥವಾ ಸ್ಟ್ರುವೈಟ್ ಆಗಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಿಂದ ಮರುಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕುಸಿಕ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಏಕ-ಚೇಂಬರ್ ಎಂಇಸಿ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಬಿಇಎಸ್ನಲ್ಲಿ ಸ್ಟ್ರುವೈಟ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ 40 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಕರಗಬಲ್ಲ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ಸ್ಟ್ರುವೈಟ್ ಮಳೆಯಿಂದ 0.3-0.9 ಗ್ರಾಂ/ಮೀ2/ಗಂ ದರದಲ್ಲಿ ಮರುಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಬಿಇಎಸ್ನಲ್ಲಿನ ಇತರ ರಂಜಕದ ಚೇತರಿಕೆಯು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಿಂದ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ 52.4 ± 9.8% ರಷ್ಟು ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಯಿತು. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪರಿಹಾರ ಬಿಇಎಸ್ಗಳು ಭೂಗತ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಪರಿಹಾರಕ್ಕಾಗಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕಡಿತ-ಆಧಾರಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೆರಡಕ್ಕೂ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿವೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಜೈವಿಕ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಅಥವಾ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಬಿಇಎಸ್ಗಳು ಒಂದೇ ಅಥವಾ ಅನೇಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಪರಿಹಾರಕ್ಕಾಗಿ ಮುಚ್ಚಿದ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಲ್ಲ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ರೂಪಾಂತರವನ್ನು ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ವಿಷಕಾರಿ ರೂಪಗಳಾಗಿ ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಖಾಲಿಯಾಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ವೀಕಾರಕಗಳು/ದಾನಿಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಹವರ್ತಿ ಜೈವಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ತಿನೊಂದಿಗೆ ವಿಷದ ಜೈವಿಕ ವಿಘಟನೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗಬಹುದು. ಬಿ. ಟಿ. ಇ. ಎಕ್ಸ್. ಸಂಕೀರ್ಣಗಳಂತಹ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಸಾವಯವಗಳು (ಬೆಂಜೀನ್, ಟೊಲೀನ್, ಕ್ಸೈಲೀನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಥೈಲ್ ಬೆಂಜೀನ್ಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ) ಬಿಇಎಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು. ಪವರ್ ಇನ್ಪುಟ್ ಇಲ್ಲದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಮೂಲಕ 164% ಡೀಸಲ್ (C8-C25) ಅವನತಿಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಿದೆ ಎಂದು ಮೋರಿಸ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ, ಫೀನಾಲ್, ಒಟ್ಟು ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳು, ಪಾಲಿಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳು (ಪಿಎಎಚ್ಗಳು), 1,2-ಡೈಕ್ಲೋರೊಇಥೇನ್, ಪಿರಿಡಿನ್ ಇತ್ಯಾದಿಗಳ ಮೇಲಿನ ತನಿಖೆಗಳು ಸಹ ಹೇಳಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಅನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಉತ್ಪಾದನೆಯೊಂದಿಗೆ ಅವನತಿಗೊಳಿಸಲು ಬಿಇಎಸ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಷತ್ವ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಸಿನೋಜೆನಿಕ್ ಸ್ವಭಾವಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾದ ಟ್ರೈಕ್ಲೋರೊಇಥೀನ್ ಮತ್ತು ಟೆಟ್ರಾಕ್ಲೋರೊಇಥೀನ್ಗಳಂತಹ ಕ್ಲೋರಿನೇಟೆಡ್ ದ್ರಾವಕಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ಧ್ರುವೀಕೃತ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶಟಲ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಲ್ಲದೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ದಾನ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಂತರ್ಜಲ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕವಾದ ನೈಟ್ರೇಟ್ನ ತೆಗೆದುಹಾಕುವಿಕೆಯು ಏಕಾಂಗಿಯಾಗಿ [ಸೆಕೊನೆಟ್, 2018 #9] ಅಥವಾ ಆರ್ಸೆನೈಟ್ನಂತಹ ಇತರ ಸಹ-ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಯಾಗಿರುವುದನ್ನು ಸಹ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೆಟೆರೊಟ್ರೊಫಿಕ್ ಡಿನಿಟ್ರಿಫೈಯಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಡಿನಿಟ್ರಿಫೈಯಿಂಗ್ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಬಿಇಎಸ್ನಿಂದ ಡಿನಿಟ್ರಿಫೈಯಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ಗಳಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಟೋಟ್ರೊಫಿಕ್ ಡಿನಿಟ್ರಿಫೈಯಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಬಿಇಎಸ್ನಲ್ಲಿನ ಬಯೋಕಾಥೋಡ್ಗಳನ್ನು ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಅಂತರ್ಜಲ ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೇಟ್/ನೈಟ್ರೈಟ್ ಅನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇತರ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಗಳಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಹೊಂದಿರುವ ಬಿಇಎಸ್ಗಳಲ್ಲಿ ಪರ್ಕ್ಲೋರೇಟ್, ಸಿಆರ್ (VI), ಕ್ಯು (II) ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಯುರೇನಿಯಂನ ಕಡಿತವನ್ನು ಸಹ ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕರಗಬಲ್ಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಯ ಬದಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಯಾಗಿ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಬಳಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಅವಕ್ಷೇಪವಾಗಿರುವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕವನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, U (VI) ಅನ್ನು U (IV) ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು. ಅಂತರ್ಜಲವನ್ನು ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಮಣ್ಣಿನ ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರವನ್ನೂ ಬಿಇಎಸ್ ಬಳಸಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮಣ್ಣಿನಲ್ಲಿ ಸಸ್ಯನಾಶಕಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಜೀವಕಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ (ಉಲ್ಲೇಖ). ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಎಂಇಎಸ್, ಒಂದು ರೀತಿಯ ಬಿಇಎಸ್, ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಇಂಧನಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯದ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಇದು ತ್ಯಾಜ್ಯ ಹೊಳೆಗಳ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ. 3). ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಎರಡು ಪ್ರಯೋಜನಗಳೆಂದರೆ ಇಂಗಾಲದ ಶೇಖರಣೆ ಮತ್ತು ಮೌಲ್ಯವರ್ಧಿತ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ. ಎಂಇಎಸ್ನಿಂದ ಎಚ್2, ಅಸಿಟೇಟ್, ಸಿಎಚ್4, ಎಥೆನಾಲ್, ಬ್ಯುಟನಾಲ್, ಎಚ್2ಒ2 ಮುಂತಾದ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೌಲ್ಯಯುತ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಂಇಎಸ್ನಲ್ಲಿನ ಉತ್ಪನ್ನ ವರ್ಣಪಟಲವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಯೋಕಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು (ಇಂಗಾಲ-ಅಥವಾ ಲೋಹ-ಆಧಾರಿತ), ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು, ಕಡಿತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ಪಿಹೆಚ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ ಸೇರಿದಂತೆ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಮಿಶ್ರ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದು ಮಾಡಲಾದ ಎಂಇಎಸ್ಗೆ-0.6 ಮತ್ತು-1.0 ವಿ ವರ್ಸಸ್ ಎಸ್ಹೆಚ್ಇ ನಡುವಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಇದನ್ನು ಅಸಿಟೋಜೆನಿಕ್ ಮತ್ತು ಮೆಥನೋಜೆನಿಕ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕಡಿಮೆ ಋಣಾತ್ಮಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಡಿತವು,-0.4 ವಿ ಮತ್ತು ಎಸ್. ಎಚ್. ಇ. ಯ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆಯೆಂದು, ಸ್ಪೊರೊಮುಸಾದಂತಹ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಗೆ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇದು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ನೇರವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆಯೇ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅನುಕೂಲಕರವಾದ ಉಷ್ಣಬಲವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆಯೇ ಎಂದು ಇನ್ನೂ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಂಇಎಸ್ ಮೇಲಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿದ (ಸುಮಾರು 20 °ಸಿ) ಅಥವಾ ಮೆಸೊಫಿಲಿಕ್ (ಸುಮಾರು 35 °ಸಿ) ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಥರ್ಮೋಫಿಲಿಕ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ (50-70 °ಸಿ) ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ತಟಸ್ಥ ಅಥವಾ ಸ್ವಲ್ಪ ಆಮ್ಲೀಯ pH (5.5-7.0) ಅನ್ನು ಅಸಿಟಿಕ್ ಆಮ್ಲಕ್ಕೆ CO2 ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಸೂಕ್ತವೆಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಕಡಿಮೆ pH, ಅಥವಾ ಬ್ರೋಮೋಇಥೇನ್ ಸಲ್ಫೋನಿಕ್ ಆಮ್ಲದ (ಬಿಇಎಸ್ಎ)ಂತಹ ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳ ಬಳಕೆಯು ಮೆಥನೋಜೆನೆಸಿಸ್ನ ಆರಂಭವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಎಂಇಎಸ್ನಿಂದ ಪಡೆದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಮರಿಕ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು, ಡೀಸಲ್ ಅಥವಾ ಸೀಮೆಎಣ್ಣೆಯನ್ನು ಹೋಲುವ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು, ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಸೈಜರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ನಯಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್ಗಳಂತಹ ಕೆಳಭಾಗದ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಅಂಕಿ ಅಂಶ. 3. ತ್ಯಾಜ್ಯ ಹೊಳೆಗಳ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಎಂಇಎಸ್ನ ಯೋಜನೆಗಳು. ಅಸಿಟೇಟ್, ಬ್ಯುಟೈರೇಟ್ ಮತ್ತು ಲ್ಯಾಕ್ಟೇಟ್ನಂತಹ ಅನೇಕ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಮತ್ತು ಹುದುಗುವಿಕೆಯ ಘಟಕಗಳ ತ್ಯಾಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ. ಈ ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳು ಮೌಲ್ಯಯುತವಾದ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದಾಗಿ, ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಕಿರು-ಸರಪಳಿ ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಲಿಕ್ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ದೀರ್ಘ ಸರಪಳಿ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಉಪಯುಕ್ತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಎಂಇಎಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಸಂಪನ್ಮೂಲ ವೆಚ್ಚದ ಫೀಡ್ಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದಾದರೂ, ಪ್ರಸ್ತುತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ಗಳಿಗೆ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಪೂರೈಸುವುದು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆಯೇ ಎಂದು ಹೋಲಿಸಲು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಅದೇನೇ ಇದ್ದರೂ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವೇದಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸುಧಾರಣೆಗಳು ಭವಿಷ್ಯದ ಜೈವಿಕ ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಅನೇಕ ಮೂಲಭೂತ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಜಯಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಎಚ್2 ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬಳಸಿದಾಗ, ಎಲ್ಲಾ ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ದಾಟಲು ಎಂಇಸಿಗೆ ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವನ್ನು ಪೂರಕವಾಗಿ ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಎಂ. ಇ. ಸಿ. ಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗಿ> 0.14 ವಿ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಇಂಧನ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಬದಲು ಬಳಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಈ ವಿಧಾನವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶೇಕಡಾ 90 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಎಂಎಫ್ಸಿಗಳ ಅಂತರ್ಗತ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ನಂತರದ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಜೈವಿಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಸಿಎಚ್ 4 ಗೆ ಉನ್ನತೀಕರಿಸುವುದು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಡಿತದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಡೈಜೆಸ್ಟರ್ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಜೈವಿಕ ಅನಿಲದ ಶಕ್ತಿಯೇತರ-ಸಮೃದ್ಧ ಘಟಕವಾದ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಮೀಥೇನ್ನ ಶಕ್ತಿ-ಸಮೃದ್ಧ ಘಟಕವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಎಂಇಎಸ್ನಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ (ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯಿಂದ) ನಡುವಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಈ ಕಡಿತವು ಸಾಧ್ಯ. ಇದನ್ನು ಪವರ್-ಟು-ಗ್ಯಾಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕೈಗಾರಿಕಾ CO2 ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಇಂಗಾಲದ ಸಿಂಕ್ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಪವರ್-ಟು-ಗ್ಯಾಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅಮೈನ್ ಸ್ಕ್ರಬ್ಬಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಪ್ರೆಶರ್ ಸ್ವಿಂಗ್ ಆಡ್ಸರ್ಪ್ಷನ್ನಂತಹ ದುಬಾರಿ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು CO2 ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದೇ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ಹೋಲುವ ದರ್ಜೆಯೊಂದಿಗೆ ಜೈವಿಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ನೀರಿನಿಂದ ಕರಗಿದ ಲವಣಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದಾಗಿ ಸಮುದ್ರದ ನೀರು ಮತ್ತು ಕುಡಿಯುವ ನೀರಿಗೆ ಬಳಸುವ ಉಪ್ಪುನೀರಿನ ಲವಣಾಂಶ ನಿವಾರಣೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಗಮನಾರ್ಹ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಿದೆ. ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಯಾವುದೇ ಬಾಹ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯ ಇನ್ಪುಟ್ನೊಂದಿಗೆ ಮುಂದುವರಿಯಬಹುದು. ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯ ಎರಡು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವೆ ಮೂರನೇ ಕೋಣೆಯನ್ನು ಸೇರಿಸುವಾಗ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿನಿಂದ ತುಂಬಿಸುವಾಗ, ಜೀವಕೋಶದ ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಉಪ್ಪಿನ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಉಪ್ಪನ್ನು ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿನಿಂದ ಅರೆ-ಪ್ರವೇಶಸಾಧ್ಯ ಪೊರೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಶೋಧಿಸಬಹುದು. 90 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಉಪ್ಪನ್ನು ತೆಗೆಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಜೈವಿಕ ಸಂವೇದಕಗಳ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳು ಜೈವಿಕ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಘಟಕದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಯ ಕೂಲಂಬಿಕ್ ಇಳುವರಿ ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇದು ಜೈವಿಕ ಸಂವೇದಕಗಳಿಗೆ ಮಾಪನವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಶೆವನೆಲ್ಲಾ ಎಂಬ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಒಳಚರಂಡಿಯಲ್ಲಿ ಜೈವಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುವ ಸಂವೇದಕಗಳಾಗಿ ಭರವಸೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಥವಾ ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದಾದ ಇತರ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು. ಅಲ್ಲದೆ, ಅಂತಹ ಸಂವೇದಕಗಳು ನದಿಗಳಲ್ಲಿನ ವಿಷಕಾರಿಗಳ ಸೂಚಕಗಳಾಗಿ, ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಘಟಕಗಳ ಪ್ರವೇಶದ್ವಾರದಲ್ಲಿ, ಮಾಲಿನ್ಯ ಅಥವಾ ಅಕ್ರಮ ಡಂಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಅಥವಾ ಕಲುಷಿತ ತಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸಲು ಅತ್ಯಂತ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಮೈಕ್ರೋ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ವಿಭಾಗಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಅಗತ್ಯವು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಎಂಎಫ್ಸಿಗಳು ದೂರದ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಂದ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಚಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಸೆಡಿಮೆಂಟ್ನಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುವ ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ಸಂವೇದಕಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದಾದ ಸಣ್ಣ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಬದಲು ರಿಮೋಟ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ಎಂಎಫ್ಸಿ ಬಳಸುವ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನವೆಂದರೆ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಎಂಎಫ್ಸಿಗೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಸಂವೇದಕವನ್ನು ನಿರ್ವಹಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ಅನೇಕ ವರ್ಷಗಳ ಕಾಲ ದೂರದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಏಕಾಂಗಿಯಾಗಿ ಬಿಡಬಹುದು. ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಎಂ. ಎಫ್. ಸಿ. ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯು, ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಸೂಕ್ತವಾದ ಸಾವಯವ ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದರ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಬಯೋಫಿಲ್ಮ್ ಅಥವಾ ತ್ಯಾಜ್ಯನೀರಿನ-ಆಧಾರಿತ ಸಾಂಕ್ರಾಮಿಕ ರೋಗಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ಔಷಧ ಸ್ಕ್ರೀನಿಂಗ್ಗಾಗಿ ಜೈವಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಂವೇದಕಗಳಿಗೆ ಸಹ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಜಿಯೋಬ್ಯಾಕ್ಟರ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಲ್ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಸ್ ಎಕ್ಸೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊಜೆನ್ ಬಯೋಎಲೆಕ್ಟ್ರೊಕೆಮಿಕಲ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಯೋಫಿಸಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.