ODIN III – Hochskalierung und Performance Mikrobieller Brennstoffzellen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502550
• Projekttitel Englisch: ODIN III – Scale-Up and Performance of Microbial Fuel Cells

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Hochskalierung und Leistungsverbesserung der Mikrobiellen Brennstoffzelle (MBZ) wird erarbeitet. Zur Entwicklung einer wirksamen Verfahrenstechnik werden neue Methoden an einer 1000 L MBZ erprobt. Mit einem homogeneren Prozess wird eine effizientere Energieproduktion aus Abwasser erreicht. Die Arbeiten beinhalten zudem die Konstruktion eines neuartigen MBZ-Reaktortyps, welcher wesentlich grösser ist und den «State of the Art» übertreffen soll. Der neue MBZ-Reaktor wird insbesondere in der Energieproduktion aus kommunalem Abwasser und Käsereiabwasser eingesetzt und auf seine Leistung charakterisiert. Die Abwasser-Reinigung erfolgt durch mikrobielle Stromproduktion. In der Alpwirtschaft wird dadurch die Entsorgung von Käsereimilch vereinfacht. In Urbanen Gebieten wird Strom gespart und Elektrizität produziert und gleichzeitig Abwasser gereinigt. Strom kann ohne Aufwand dem Eigen- und Fremdverbrauch zugeführt werden, dies unabhängig von der Grösse der Anlage.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The upscaling and performance improvement of the Microbial Fuel Cell (MFC) is being worked on. In order to develop an effective process engineering, new methods are being tested on a 1000 L MBZ. With a more homogeneous process, more efficient energy production from wastewater is achieved. The work also includes the design of a novel MFC reactor type, which is much larger and should exceed the "state of the art". The new MFC reactor is used in particular in energy production from municipal wastewater and cheese wastewater and is characterized by its performance. Wastewater treatment is carried out by microbial electricity production. In alpine farming, this simplifies the disposal of cheese milk. In urban areas, electricity is saved and electricity is produced and at the same time wastewater is purified. Electricity can be supplied to own and external consumption without any effort, regardless of the size of the system.

Kurzbeschreibung (Französisch)

L'augmentation d'échelle et l'amélioration des performances de la pile à combustible microbienne (PCM) sont en cours d'élaboration. Afin de développer une technologie efficace, de nouvelles méthodes sont testées sur une PCM de 1000 litres. Un processus plus homogène permet d'obtenir une production d'énergie plus efficace à partir des eaux usées. Les travaux comprennent également la construction d'un nouveau type de réacteur CFM, qui est beaucoup plus grand et devrait dépasser l'état de l'art. Le nouveau réacteur CFM est notamment utilisé pour la production d'énergie à partir des eaux usées communales et des eaux usées des fromageries, et ses performances sont caractérisées. Le traitement des eaux usées s'effectue par la production d'électricité microbienne. Dans l'économie alpestre, cela simplifie l'élimination du lait de fromagerie. Dans les zones urbaines, cela permet d'économiser de l'électricité et d'en produire tout en traitant les eaux usées. L'électricité peut être utilisée sans effort pour la consommation propre et étrangère, indépendamment de la taille de l'installation.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Vergrößerung, Verkleinerung und Verbesserung einer großen mikrobiellen Brennstoffzelle (MFC) im Rahmen einer Abwasserbehandlung. Aufbauend auf früheren Untersuchungen, die zur Entwicklung und zum Betrieb einer 1000-Liter-MFC führten, wurde dieser Reaktor nach einer Wartung im Jahr 2025 wieder in Betrieb genommen. Dazu waren eine Inbetriebnahme und eine Systemsteuerung erforderlich. Nachdem eine zufriedenstellende Stromerzeugung erreicht worden war, wurde das System auf die laufende Wartung der Elektroden getestet, und das gereinigte Abwasser wurde in die Kathoden zurückgeführt, um Ammoniak zu entfernen und gereinigtes Wasser zu produzieren. Darüber hinaus wurde der neu gebaute 300-Liter-MFC-Reaktor gestartet und mithilfe von Polarisierungsexperimenten gesteuert. Er läuft nun automatisch mit Online-Überwachung von Strömen und Potenzialen. Ein MPPT und Lithium-Batterien zum Laden wurden hinzugefügt. Ein zweiter Reaktor mit verbessertem Design wurde gebaut und zu einer Kläranlage transportiert, wo er derzeit für den Abbau von Käse-Molke eingerichtet ist.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

This project focuses on scaling up, scaling down and enhancing a large microbial fuel cell (MFC) within the context of a wastewater treatment. Building upon earlier investigations that led to the creation and operation of a 1000-litre MFC, this reactor was restarted in 2025 following maintenance. Start-up and system control were required for this end. After satisfactory power generation was achieved, the system was tested for ongoing electrode maintenance, and the purified wastewater was recirculated into the cathodes to remove ammonia, producing purified water. In addition, the newly constructed 300 L MFC reactor was started and controlled using polarization experiments and is now running automatically with online monitoring of currents and potentials. An MPPT and lithium batteries for charging were added. A second reactor with an improved design has been constructed and transported to a Wastewater Treatment Plant, where it is currently set up for cheese whey degradation.

Zugehörige Dokumente

• Interim report 2025_english [PDF] 634 kB

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Ce projet porte sur l'augmentation, la réduction et l'amélioration d'une grande pile à combustible microbienne (MFC) dans le contexte du traitement des eaux usées. S'appuyant sur des recherches antérieures qui ont conduit à la création et à l'exploitation d'une MFC de 1 000 litres, ce réacteur a été redémarré en 2025 après maintenance. Le démarrage et le contrôle du système ont été nécessaires à cette fin. Une fois une production d'électricité satisfaisante obtenue, le système a été testé pour la maintenance continue des électrodes, et les eaux usées purifiées ont été recyclées dans les cathodes afin d'éliminer l'ammoniac, produisant ainsi de l'eau purifiée. De plus, le réacteur MFC de 300 litres nouvellement construit a été démarré et contrôlé à l'aide d'expériences de polarisation et fonctionne désormais automatiquement avec une surveillance en ligne des courants et des potentiels. Un MPPT et des batteries au lithium pour la recharge ont été ajoutés. Un deuxième réacteur de conception améliorée a été construit et transporté vers une station d'épuration des eaux usées, où il est actuellement installé pour la dégradation du lactosérum de fromagerie.