Microbial Fuel Cells : MFCs Convert Biochemical Energy into Electrical Energy
“….การพัฒนาในอนาคต จะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มกำลังขับของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ เพื่อให้สามารถแข่งขันกับการผลิตพลังงานขนาดใหญ่ได้มากขึ้น …”
เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs หรือในตำราของไทยใช้คำว่า ‘เซลล์เชื้อเพลิงจุลชีพ’ เป็นระบบชีวเคมีไฟฟ้า Bio-Electrochemical System ที่ใช้ประโยชน์จากกิจกรรมการเผาผลาญของจุลินทรีย์ Metabolic Activity of Microorganisms โดยเฉพาะแบคทีเรีย Bacteria เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า Generate Electricity จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของอินทรีย์สาร Oxidation of Organic Matter .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ MFCs จะแปลงพลังงานเคมีในสารประกอบอินทรีย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ Effectively Convert the Chemical Energy in Organic Compounds into Electrical Energy โดยมีหลักการคือ จุลินทรีย์ Microorganisms จะปลดปล่อยอิเล็กตรอน Electrons : e– ออกมาในระหว่างกระบวนการย่อยสลาย Decomposition Process และอิเล็กตรอน Electrons : e– จะถูกส่งต่อไปยังขั้วไฟฟ้าแอโนด Anode หรือขั้วลบ Negative Electrode จากนั้น จึงไหลผ่านวงจรภายนอกไปยังขั้วแคโทด Cathode ซึ่งใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า Generate Electricity ..
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cell Technology นี้ มีประสิทธิภาพสูงในการบำบัดน้ำเสียไปพร้อม ๆ กับการผลิตกระแสไฟฟ้า Highly Efficient Wastewater Treatment While Generating Electricity ในคราวเดียวกัน .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ใช้จุลินทรีย์ Microorganisms ในการย่อยสลายอินทรีย์สารในน้ำเสีย Break Down Organic Matter in Wastewater ซึ่งจะสร้างอิเล็กตรอน Electrons : e– ที่ไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า .. กระบวนการนี้ ไม่เพียงแต่จะทำความสะอาดน้ำ Clean the Water เท่านั้น แต่ยังสร้างแหล่งพลังงาน Create an Energy Source ทำให้เป็นทางเลือกที่ยั่งยืนกว่า More Sustainable Alternative วิธีการแบบดั้งเดิม ..
ปัจจุบัน การใช้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs เพื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับเซ็นเซอร์อุปกรณ์ตรวจรับสัญญาณระยะไกล Power Remote Sensors, การบำบัดน้ำเสีย Treat Wastewater และฟื้นฟูสภาพแวดล้อมที่ปนเปื้อน Remediate Polluted Environments กำลังเป็นที่สนใจ ตัวอย่างเช่น การให้พลังงานแก่หุ่นยนต์อัตโนมัติสำหรับการสำรวจใต้น้ำ Powering Autonomous Robots for Underwater Exploration, การจัดหาแหล่งพลังงานที่พึ่งพาตนเองได้สำหรับเซ็นเซอร์ตรวจรับสัญญาณสิ่งแวดล้อมในพื้นที่ห่างไกล Providing a Self-Sufficient Energy Source for Remote Environmental Sensors และการพัฒนาโรงบำบัดน้ำเสียแบบบูรณาการที่ผลิตพลังงานให้ได้มากกว่าพลังงานที่ใช้ไป Developing Integrated Wastewater Treatment Plants that Generate More Energy than They Consume .. แม้ว่า เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs จะเป็นเทคโนโลยีใหม่ แต่ก็แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการสร้างพลังงานที่ยั่งยืนจากขยะ Creating Sustainable Energy from Waste ได้อย่างยอดเยี่ยม ..
ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้งานหลัก และตัวอย่างสำคัญสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Key Applications & Examples for MFCs ที่มีใช้งานให้เห็นอยู่ ได้แก่ :-
– การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment : เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถบำบัดน้ำเสียโดยใช้แบคทีเรียเพื่อย่อยสลายอินทรีย์สาร Using Bacteria to Break Down Organic Matter, ผลิตกระแสไฟฟ้า และทำความสะอาดน้ำไปพร้อม ๆ กัน Simultaneously Generating Electricity & Cleaning the Water .. งานวิจัย Research ในวันนี้ มุ่งเน้นไปที่การใช้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs เพื่อสร้างระบบแบบบูรณาการที่ใช้พลังงานเป็นกลาง หรือแม้กระทั่งพลังงานเป็นบวก Integrated System that Uses Energy Neutrality or even Positive Energy .. ปัจจุบัน บริษัท MICRORganic Technologies ซึ่งเป็นหนึ่งในบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Biotech Company ที่โดดเด่น ได้พัฒนาวิธีการบำบัดน้ำเสียแบบใหม่ด้วยโมดูล VIVA Module ซึ่งใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs Technologies ..
พวกมัน คือ ระบบขั้นสูง Advanced System ที่มีการเฝ้าตรวจตามเวลาจริงแบบเรียลไทม์ Real-Time Monitoring ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน, ลดปริมาณตะกอน Significant Reduction in Sludge, ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง Production of DC Power และบำบัดขยะอินทรีย์จนถึงขั้นตอนการปล่อยทิ้ง Treatment of Organic Waste to the Discharge Phase ได้อย่างมีนัยสำคัญ .. เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทั่วไป พบว่า เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถลดความต้องการพลังงานของโรงบำบัดน้ำเสียได้เป็นอย่างมาก .. แบคทีเรียที่มีฤทธิ์ทางไฟฟ้า Electroactive Bacteria สามารถออกซิเดชันอินทรีย์สาร Oxidation of Organic Substances และถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาไปยังตัวรับอิเล็กตรอนที่เป็นของแข็ง Solid Electron Acceptors นั่นคือ ขั้วบวก-ขั้วลบ นั่นเอง .. ทั้งนี้ เทคโนโลยีของพวกเขาช่วยลดการใช้พลังงาน Reduces Energy Consumption ได้ถึง 90% ในการบำบัดน้ำเสียขั้นที่สอง Secondary Wastewater Treatment, ผลิตกำลังไฟฟ้ากระแสตรงที่สะอาด Generate Clean DC Power และให้การตรวจสอบแบบเรียลไทม์สำหรับโรงงานต่าง ๆ Real-Time Monitoring for Facilities เช่น อุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม Food & Beverage Industry เป็นต้น ..
– การผลิตพลังงานในพื้นที่ห่างไกล Remote Power Generation : เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถเป็นแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์ในพื้นที่ห่างไกล Reliable Power Source for Devices in Remote Locations .. พวกมันเป็นที่น่าสนใจสำหรับวัตถุประสงค์นี้ เนื่องจากสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ไม่จำเป็นต้องชาร์จประจุไฟฟ้าใหม่เหมือนแบตเตอรี่ Don’t Require Recharging Like Batteries และสามารถปรับลดขนาดให้มีขนาดเล็กลงพอที่จะนำมาใช้แทนระบบบางระบบสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ Low-Power Applications เช่น การจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับเซ็นเซอร์ระยะไกล Powering Remote Sensors รวมทั้งหุ่นยนต์อัตโนมัติ Autonomous Robots หลายรุ่นที่ใช้งานใต้น้ำ หรือบนบก ตลอดจนเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถใช้จ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับเซ็นเซอร์ หรืออุปกรณ์เฝ้าตรวจสอบสภาพแวดล้อม Power for Sensors that Monitor Environmental Conditions ในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก Hard-to-Reach Areas มาพร้อมอีกด้วย ..
– ไบโอเซนเซอร์ Biosensors : เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถออกแบบให้เป็นไบโอเซนเซอร์แบบใช้พลังงานในตัว Self-Powered Biosensors เพื่อตรวจจับมลพิษ Detect Pollutants, การวัดค่าความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี Measure Biochemical Oxygen Demand: BOD หรือตรวจสอบความเป็นพิษ โดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าจากภายนอก Monitor Toxicity without Needing an External Power Source .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์แบบหมุนเวียนได้เอง Self-Renewable Microbial Fuel Cells: MFCs นี้ คือ แหล่งจ่ายพลังงานระยะยาว Long-Standing Power Supply สำหรับไบโอเซนเซอร์ Biosensors และเซ็นเซอร์เฝ้าตรวจระยะไกล Remote Monitoring Sensors .. เทคโนโลยีนี้ ยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงาน Lower Operating Costs และลดความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม Lower Environmental Risks อีกด้วย ..
– การฟื้นฟูทางชีวภาพ Bioremediation : เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถนำมาใช้ทำความสะอาดสารปนเปื้อน เช่น น้ำ Water, โคลน Mud และดิน Soil โดยใช้จุลินทรีย์ Microorganisms ย่อยสลายสารปนเปื้อน Break Down Contaminants และผลิตกระแสไฟฟ้า Generate Electricity ไปพร้อม ๆ กัน .. เทคโนโลยี 2 ประโยชน์นี้ บำบัดน้ำเสีย ดิน และสารปนเปื้อนอื่น ๆ ในเวลาเดียวกัน พร้อมกับสร้างแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน .. จุลินทรีย์ Microorganisms ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs จะเปลี่ยนสารเหล่านี้ให้เป็นสารที่เป็นอันตรายน้อยลง Less Harmful Substances โดยการเผาผลาญสารประกอบอินทรีย์ และสารพิษ Metabolizing Organic & Toxic Compounds โดยมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน Electrons เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า Produce an Electrical Current ไปพร้อมด้วย ..
– การผลิตพลังงานชีวมวล และเชื้อเพลิงชีวภาพ Bioenergy & Biofuel Production : เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า หรือผลิตผลิตภัณฑ์พลังงานอื่นๆ เช่น ไฮโดรเจน หรือมีเทนจากขยะอินทรีย์ Hydrogen : H2 or Methane : CH4 from Organic Waste เป็นต้น .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs คือ วิธีการที่ยั่งยืนในการผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ Sustainable Way to Generate Power from Waste Materials .. พวกมันมีประโยชน์ทั้งในด้านการผลิตพลังงาน และการบำบัดน้ำเสีย Energy Production & Wastewater Treatment .. อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการปรับขนาดของเทคโนโลยีนี้ ยังคงเป็นความท้าทายของความสามารถในการปรับขนาด และประสิทธิภาพ Challenge of Scalability & Efficiency ..
– การแยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination : งานวิจัย Research กำลังศึกษาการใช้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สำหรับกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination Processes .. กระบวนการนี้ เกี่ยวข้องกับแบคทีเรียที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ Bacteria Breaking Down Organic Matter, ปล่อยอิเล็กตรอนที่ขั้วบวกจับไว้ Releasing Electrons that are Captured by an Anode ซึ่งจะทำให้เกิดความต่างศักย์ที่ผลักไอออนของเกลือออกจากน้ำ Potential Difference that Drives the Salt Ions out of the Water และผ่านเยื่อกรองพิเศษ Specialized Membranes เข้าไปในห้องขั้วบวก หรือขั้วลบ Anode or Cathode Chamber .. ประโยชน์หลัก ๆ ได้แก่ การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment, การแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination และการผลิตไฟฟ้าชีวภาพ Bioelectricity Generation ไปพร้อมกันด้วย Simultaneously ซึ่งมีศักยภาพในการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ Potential for Significant Energy Savings เมื่อเทียบกับวิธีการดั้งเดิม เช่น กระบวนการกรองน้ำที่ใช้แรงดันสูง ที่เรียกว่า ระบบออสโมซิสผันกลับ Reverse Osmosis : RO เป็นต้น ..
เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ผลิตพลังงานจากขยะ Generating Power from Waste ..
การล้างมือด้วยสบู่มักมาพร้อมกับความพึงพอใจที่ได้ฆ่าเชื้อโรคที่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการวิจัยหลายแห่งทั่วโลกต่างพยายามนำเชื้อโรคที่น่ารำคาญเหล่านี้มาผลิตกระแสไฟฟ้า .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs คือ เทคโนโลยีใหม่ที่ใช้แบคทีเรีย Emerging Technology เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากขยะ Use Bacteria to Generate Electricity from Waste .. แบคทีเรียในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Bacteria in a Microbial Fuel Cells จะย่อยสลายอาหาร และของเสียในร่างกายของเรา ทำให้เกิดพลังงานจากวัสดุที่มักถูกทิ้งอย่างมีประสิทธิภาพ .. การนำแหล่งพลังงานที่ไม่เคยถูกใช้ประโยชน์มาก่อนนี้มาใช้ จะทำให้สามารถผลิตพลังงานสะอาดที่ยั่งยืนได้ในต้นทุนต่ำ Produce Sustainable & Clean Energy at Low Cost ได้เป็นอย่างดี ..
เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs มีคุณค่าอย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย ช่วยลดมลพิษ และลดต้นทุนการบำบัดน้ำอย่างยั่งยืน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม .. ปัจจุบัน เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์Microbial Fuel Cells : MFCs ถูกนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าควบคู่ไปกับการทำความสะอาดน้ำเสีย .. ด้วยการพัฒนาในอนาคต พวกมันมีศักยภาพในการผลิตไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง Produce Hydrogen : H2 for Fuel Fells, กำจัดเกลือออกจากน้ำทะเล Desalinate Sea Water และเป็นแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนสำหรับพื้นที่ห่างไกล Provide Sustainable Energy Sources for Remote Areas .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells: MFCs ซึ่งในอดีตเคยถูกนำมาใช้เป็นเพียงสิ่งแปลกใหม่ในงานวิทยาศาสตร์ แต่ปัจจุบันกำลังพัฒนาไปอย่างก้าวกระโดด พร้อมศักยภาพในการพัฒนาเทคนิคการทำความสะอาด และกระบวนการผลิตพลังงาน Power-Generating Processes ..
แบคทีเรีย Bacteria ที่ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs เป็นแบคทีเรียที่มีฤทธิ์ทางไฟฟ้า Electroactive Bacteria ซึ่งสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังอิเล็กโทรดได้ เช่น Geobacter, Shewanella, Pseudomonas และ Clostridium แม้ว่า Geobacter และ Shewanella จะมีประสิทธิภาพสูงสุด แต่ก็มีแบคทีเรียในสกุล และชนิดพันธุ์อื่น ๆ อีกมากมายที่ถูกนำมาใช้ได้ เช่น Enterococcus, Bacillus, Klebsiella และ Desulfuromonas เป็นต้นนั้น ก็มีศักยภาพสำหรับกระบวนการผลิตกำลังไฟฟ้าจากขยะของเสียมาพร้อมด้วยเช่นกัน ..
ทั้งนี้ Geobacter คือ สกุลหนึ่งของแบคทีเรีย Genus of Bacteria ที่มีคุณสมบัติที่โดดเด่น .. แบคทีเรีย Geobacter Species ใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน Anaerobic Respiration เพื่อเปลี่ยนสถานะรีดอกซ์ของแร่ธาตุ และสารมลพิษหลายชนิด ซึ่งเป็นลักษณะที่ทำให้พวกมันมีประโยชน์ในการฟื้นฟูทางชีวภาพ Useful in Bioremediation .. Geobacter คือจุลินทรีย์สิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่ได้รับการอธิบายว่า พวกมันสามารถออกซิไดซ์สารประกอบอินทรีย์ให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างสมบูรณ์ Ability to Completely Oxidize Organic Compounds to Carbon Dioxide : CO2 และถ่ายโอนอิเล็กตรอนเหล่านี้ Transfer These Electrons : e– ไปยังโลหะต่าง ๆ เช่น Fe3+, Mn4+ และ U4+ นอกจากนี้ยังพบว่า แบคทีเรียจีโอแบคเตอร์ Geobacter Species สามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังพื้นผิวนำไฟฟ้า Transfer Electrons : e– to Conductive Surfaces เช่น อิเล็กโทรดกราไฟต์ Graphite Electrodes ได้อีกด้วย ซึ่งพบได้ในแหล่งที่อยู่อาศัยแบบไร้อากาศ Anaerobic Habitats ได้แก่ พื้นที่ชุ่มน้ำ Wetlands, ชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน Subsurface Aquifers, ดิน Soils และตะกอนน้ำ Aquatic Sediment ..
ขณะที่ แบคทีเรียชีวาเนลลา Shewanella Bacteria เป็นองค์ประกอบปกติของจุลินทรีย์บนผิวน้ำของปลา Surface Flora of Fish ซึ่งพบในสัตว์น้ำ และมีส่วนเกี่ยวข้องกับสุขภาพกับปลา.. ชีวาเนลลา ชิลิเคนซิส Shewanella Chilikensis คือ แบคทีเรียในที่พบได้ทั่วไปในฟองน้ำทะเล Sea Sponges บนเกาะเซนต์มาร์ติน St. Martin Island ในอ่าวเบงกอล ประเทศบังกลาเทศ Bangladesh .. ปัจจุบัน ชีวาเนลลา โอไนเดนซิส Shewanella Oneidensis MR-1 เป็นแบบจำลองในห้องปฏิบัติการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อศึกษาการหายใจแบบไร้อากาศของโลหะ และตัวรับอิเล็กตรอนนอกเซลล์แบบไร้อากาศอื่น ๆ และเพื่อการเรียนการสอนเกี่ยวกับการสร้างพลังงานไฟฟ้าของจุลินทรีย์ และเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Electrogenesis & Microbial Fuel Cells ..
อย่างไรก็ตาม เซลล์อิเล็กโทรไลซิสจุลินทรีย์ Microbial Electrolysis Cell : MECs ชนิดหนึ่งที่ไม่มีตัวกลาง ซึ่ง ในขณะที่เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ในน้ำของแบคทีเรีย แต่เซลล์อิเล็กโทรไลซิสจุลินทรีย์ Microbial Electrolysis Cell : MECs จะย้อนกลับกระบวนการบางส่วนเพื่อสร้างไฮโดรเจน Hydrogen : H2 หรือมีเทน Methane : CH3 โดยการให้แรงดันไฟฟ้าแก่แบคทีเรีย Applying a Voltage to Bacteria .. วิธีนี้จะช่วยเสริมแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการสลายตัวของอินทรีย์สารโดยจุลินทรีย์ นำไปสู่กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของการผลิตน้ำ Electrolysis of Water : H2O หรือการผลิตมีเทน Methane : CH3 Production .. หลักการเซลล์อิเล็กโทรไลซิสจุลินทรีย์ Microbial Electrolysis Cell : MECs ที่ถูกย้อนกลับอย่างสมบูรณ์พบได้ในการสังเคราะห์ไฟฟ้าด้วยจุลินทรีย์ Microbial Electrosynthesis ซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO2 จะถูกทำให้ลดลงด้วยแบคทีเรียโดยใช้กระแสไฟฟ้าจากภายนอก เพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่มีคาร์บอนหลายคาร์บอน Using an External Electric Current to Form Multi-Carbon Organic Compounds ..
ในทางกลับกัน เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในดิน Soil-Based Microbial Fuel Cells ยึดตามหลักการขั้นพื้นฐาน Basic MFC Principles โดยดินทำหน้าที่เป็นตัวกลางแอโนดที่อุดมไปด้วยสารอาหาร Soil Acts as the Nutrient-Rich Anodic Media, เชื้อจุลินทรีย์ Inoculum และเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน Proton Exchange Membrane : PEM .. แอโนด Anode จะถูกวางไว้ที่ความลึกเฉพาะภายในดิน ในขณะที่แคโทด Cathode จะวางอยู่เหนือดิน และสัมผัสกับอากาศ ..
ดินตามธรรมชาติ Natural Soil อุดมไปด้วยจุลินทรีย์หลากหลายชนิด Diverse Microorganisms รวมถึงแบคทีเรียที่สร้างไฟฟ้า Electrogenic Bacteria ที่จำเป็นสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs และอุดมไปด้วยน้ำตาลเชิงซ้อน และสารอาหารอื่น ๆ Complex Sugars & Other Nutrients ที่สะสมจากการสลายตัวของพืช และสัตว์ .. ยิ่งไปกว่านั้น จุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจน Aerobic Microbe ในดิน ยังทำหน้าที่เป็นตัวกรองออกซิเจน Oxygen Filter เช่นเดียวกับวัสดุ Proton Exchange Membrane: PEM ราคาแพงที่ใช้สำหรับระบบเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ในห้องปฏิบัติการ ซึ่งทำให้ศักย์รีดอกซ์ของดิน Redox Potential of the Soil ลดลงเมื่อระดับความลึกเพิ่มขึ้น .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ ที่ใช้ดิน Soil-Based MFCs กำลังกลายเป็นเครื่องมือทางการศึกษาที่ได้รับความนิยม Popular Educational Tools ในห้องเรียนวิทยาศาสตร์ ..
นอกจากนั้น ในประเด็นมุมมองการผลิต และส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า พบว่า เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells ต่างไปจากแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries ตรงที่เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs จะผลิตกำลังไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่ยังมีอินทรีย์สารให้จุลินทรีย์ย่อยสลาย และมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ในขณะที่แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries มักจะเป็นอุปกรณ์ที่จัดเก็บพลังงานจากการทำปฏิกิริยาชีวเคมีไว้ล่วงหน้า และจะค่อย ๆ ปล่อยคายพลังงานออกมา เมื่อมีการเชื่อมต่อวงจรให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ .. สำหรบในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs นั้น อินทรีย์สาร Organic Matter ที่ป้อนเข้าอย่างต่อเนื่อง เช่น น้ำเสีย Wastewater, สารอินทรีย์ในดิน Soil Organic Matter หรือมูลสัตว์ Animal Manure จะส่งผลให้พวกมันสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง ตราบเท่าที่มีสารอาหารให้จุลินทรีย์ได้บริโภค ขณะที่ในแบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries นั้น จะต่างออกไป โดยสารตั้งต้นจะถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์ Reactants are Stored in the Devices และทำปฏิกิริยากับสารวัสดุชีวภาพภายในเซลล์ React with Biological Substances within the Cells ทำให้พวกมันปล่อยพลังงานที่เก็บสะสมไว้ จนกว่าสารตั้งต้นจะหมดไป นั่นเอง ..
ในภาพรวมนั้น เนื่องจากเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs คือ แหล่งพลังงานที่ผลิตกำลังไฟฟ้าต่อเนื่อง Power Source that Generates Continuous Electrical Power ทั้งในขณะที่ผู้ใช้กำลังใช้พลังงาน แต่มิได้เป็นแหล่งพลังงานแบบจัดเก็บ และส่งจ่าย คล้ายกับการใช้แบตเตอรี่ทั่วไป ดังนั้น เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าจากของขยะเสีย Electric Power Generation from Waste หรือในพื้นที่ที่สามารถเข้าถึงสารอินทรีย์ได้อย่างต่อเนื่อง Areas with Continuous Access to Organic Matter ขณะที่ แบตเตอรี่ชีวภาพ Biobatteries จะเหมาะสำหรับการส่งจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก Powering Small Electronic Devices ที่ต้องการพลังงานเป็นระยะเวลานาน ..
ทั้งนี้ การที่จุลินทรีย์ในเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microorganisms in Microbial Fuel Cells : MFCs สามารถใช้อินทรีย์สาร Organic Matter เป็นวัตุดิบในการผลิตกระแสไฟฟ้าได้หลากหลายชนิด นอกเหนือไปจากขยะของเสียทั่วไป เช่น กลูโคส Glucose, ซูโครส Sucrose, น้ำตาลทราย Granulated Sugar, กรดแอซีติกหรือกรดน้ำส้ม Acetic Acid และกรดบิวทาริก Butyric Acid เป็นต้นนั้น จึงถือเป็นข้อดีของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Advantages of Microbial Fuel Cells : MFCs ที่เหนือกว่าเทคโนโลยีอื่นในปัจจุบันสำหรับอนาคตการผลิตพลังงานที่ยั่งยืน Future of Sustainable Energy Production จากนี้ไป ..
เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในประเทศไทยMicrobial Fuel Cells : MFCs in Thailand ..
การประยุกต์ใช้ และการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Application & Development of Microbial Fuel Cells : MFCs ในประเทศไทย ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การวิจัยเชิงวิชาการ Academic Research Level โดยมุ่งเน้นการใช้ประโยชน์จากขยะอินทรีย์ และแหล่งน้ำเสียในท้องถิ่น Utilizing Local Organic Waste & Wastewater Sources เพื่อบรรลุ 2 วัตถุประสงค์หลัก ได้แก่ การผลิตพลังงาน Energy Generation และการกำจัดสารปนเปื้อน Contaminant Removal ไปพร้อมด้วย ..
แม้ว่า การใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ Large-Scale Commercial Deployment ยังคงมีอยู่อย่างจำกัด แต่นักวิจัยไทย Thai Researchers ก็มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในองค์ความรู้ระดับโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลดต้นทุน Cost Reduction และเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะการใช้งาน Application-Specific Optimization .. ขณะนี้ กำลังมีความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnology สำหรับทั้งการบำบัดน้ำเสีย และการผลิตพลังงาน โดยมุ่งสู่การประยุกต์ใช้เชิงพาณิชย์ในด้านต่าง ๆ เช่น การบำบัดน้ำเสียชุมชน Community Wastewater Treatment เป็นต้น ..
ทั้งนี้ งานวิจัยของไทยที่มุ่งเน้นไปที่การใช้วัสดุราคาประหยัดเพื่อให้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells: MFCs ใช้งานได้จริงมากขึ้น รวมทั้งศึกษาการใช้งานกับขยะทางการเกษตร Use with Agricultural Waste และปรับปรุงประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานต่าง ๆ ในอนาคตนั้น คือ ประเด็นยุทธศาสตร์สำคัญ Key Strategic Issues ซึ่งความพยายามในการวิจัยในประเทศไทย แสดงให้เห็นถึงนัยสำคัญต่อการแก้ไขปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม Solving Environmental Issues และการยกระดับเกษตรอุตสาหกรรมในท้องถิ่น Upgrading Local Agro-Industries ด้วยการใช้วัสดุที่หาได้ง่าย Using Readily Available และมีต้นทุนต่ำ Low-Cost Materials ไปพร้อมด้วย สรุปได้ดังนี้ :-
– การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม Industrial Wastewater Treatment : ประเทศไทย Thailand มีงานวิจัยเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells: MFCs ที่สำคัญเกี่ยวกับการบำบัดน้ำเสียที่มีปริมาณสารอินทรีย์สูงจากอุตสาหกรรมเกษตร Treating High Organic Content Wastewater from Agro-Industries เช่น โรงงานสับปะรดกระป๋อง Canned Pineapple Factories, โรงงานสกัดน้ำมันปาล์ม Palm Oil Mills และการแปรรูปอาหารทะเล Seafood Processing เป็นต้น .. นักวิจัยกำลังปรับปรุงเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ให้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารเคมีที่ทำให้เกิดความต้องการออกซิเจนทางเคมี Chemical Oxygen Demand : COD และสารปนเปื้อนเฉพาะ Specific Contaminants อย่างเช่น ซัลไฟด์ Sulfide : S2- โดยมหาวิทยาลัยทักษิณ Thaksin University และ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ Kasetsart University ..
– การพัฒนาอิเล็กโทรด และวัสดุราคาประหยัด Low-Cost Electrode & Material Development : ความท้าทายสำคัญ ดังที่นักวิจัยท้องถิ่นของไทยได้กล่าวไว้ คือ ต้นทุนส่วนประกอบที่สูง High Cost of Components เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม Platinum Catalyst และ Proton-Exchange Membranes: PEMs เป็นต้น ดังนั้น การวิจัย และพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs จึงมุ่งเน้นไปที่การเลือกใช้วัสดุทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำ Using Low-Cost Alternatives เช่น ถ่านกัมมันต์แบบเม็ด Granular Activated Carbon เป็นวัสดุขั้วบวก Anode Material และการทดสอบวัสดุคาร์บอนดัดแปลง Testing Modified Carbon-Based Materials เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า โดย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ Kasetsart University และ มหาวิทยาลัยศิลปากร Silpakorn University ..
– เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์จากพืช Plant Microbial Fuel Cells: PMFCs : การศึกษาการผลิตกำลังไฟฟ้าจากรากของพืชท้องถิ่น Roots of Local Plants เช่น ต้นกก หรือพืชสกุล Cyperus Involucratus ภายในระบบเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์จากพืช Plant Microbial Fuel Cells : PMFCs System .. งานวิจัยนี้ เป็นการสำรวจการประยุกต์ใช้เฉพาะทางสำหรับความต้องการการผลิตกำลังไฟฟ้ารูปแบบกระจาย Decentralized Power Generation ในท้องถิ่น ชุมชนเกษตรกรรม และในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ หรือกึ่งธรรมชาติ Natural or Semi-Natural Environments เช่น พื้นที่ทางการเกษตร Agricultural Landscape และพื้นที่ชุ่มน้ำ Wetlands เป็นต้น โดย มหาวิทยาลัยขอนแก่น Khon Kaen University ..
– เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์แบบใช้ในครัวเรือน และแบบใช้ดิน Household & Soil-Based MFCs : การพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพด้วยจุลินทรีย์แบบห้องเดี่ยว Single-Chamber Microbial Biofuel Cells ที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ โดยใช้ดินในท้องถิ่น เช่น ชุดดินเหนียวที่มีรอยแตกขนาดใหญ่ และลึกในฤดูแล้ง และเกิดการหดตัว หรือพองตัวเมื่อเปียก และแห้ง ที่เรียกว่า Haplusterts และน้ำเสียสังเคราะห์จากชุมชนเทศบาล Synthetic Municipal Wastewater เป็นต้นนั้น เป็นการแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการลดปริมาณขยะ และการผลิตกำลังไฟฟ้าขนาดเล็ก Small-Scale Waste Reduction & Power Generation ในท้องถิ่นได้เป็นอย่างดี สอดคล้องตามภูมิสังคมของไทย โดย มหาวิทยาลัยมหาสารคาม Mahasarakham University และงานวิจัยวิทยาศาสตร์ดินท้องถิ่น Local Soil Science Research ..
ทั้งนี้ สถานภาพการดำเนินงานเชิงพาณิชย์ของไทย Thailand’s Status of Commercialization ซึ่งในปัจจุบัน ตลาดเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ในประเทศไทย สามารถอธิบายได้ดีที่สุดว่าอยู่ในช่วงโครงการนำร่อง และช่วงการสาธิต Pilot Projects & Demonstration Phase มากกว่าที่จะเป็นการเปิดตัวในเชิงพาณิชย์อย่างเต็มรูปแบบ ประกอบไปด้วย :-
– ระดับห้องปฏิบัติการ Laboratory Scale : บทความวิจัยท้องถิ่นหลายฉบับ ระบุอย่างชัดเจนว่า ปัจจุบัน เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ในประเทศไทย MFC Technology in Thailand ยังคงเป็นเพียงอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการ เนื่องจากกำลังผลิตไฟฟ้าที่ต่ำ Low Electricity Output และต้นทุนส่วนประกอบที่สูง High Cost of Components ..
– มุ่งเน้นการบูรณาการภาคอุตสาหกรรม Focus on Industrial Integration : เส้นทางที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการนำเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs เข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ คือ การบูรณาการพวกมันในขั้นตอนแรกสำหรับโรงงานบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมที่มีอยู่ Existing Industrial Wastewater Treatment Facilities เช่น โรงงานบำบัดน้ำเสียที่ใช้ระบบย่อยสลายแบบไร้อากาศ Anaerobic Digestion Wastewater Treatment Plants โดยมีเป้าหมายเพื่อลดมลพิษ และลดปริมาณตะกอนให้เหลือน้อยที่สุด Reduce Pollutants & Minimize Sludge เป็นหลัก ผนวกกับมีการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ เป็นประโยชน์ในลำดับรอง Energy Recovery Being a Secondary Benefit ..
– เทคโนโลยีการแข่งขันCompeting Technologies : ตลาดพลังงานที่ยั่งยืนของประเทศไทย Thai Market for Sustainable Energy กำลังเติบโตอย่างแข็งแกร่งในเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่มีความทันสมัยกว่า เช่น เซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอเนตหลอมเหลว Molten Carbonate Fuel Cells : MCFCs สำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่ Large-Scale Power ซึ่งก่อให้เกิดการแข่งขันที่รุนแรงเพื่อแย่งชิงส่วนแบ่งตลาด ..
อย่างไรก็ตาม มหาวิทยาลัยหลายแห่งในประเทศไทย มีบทบาทอย่างแข็งขันในการวิจัยเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs และเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญในการพัฒนานวัตกรรมท้องถิ่น Local Innovations ได้แก่ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ Kasetsart University, มหาวิทยาลัยขอนแก่น Khon Kaen University, มหาวิทยาลัยมหิดล Mahidol University, มหาวิทยาลัยศิลปากร Silpakorn University, มหาวิทยาลัยทักษิณ Thaksin University และมหาวิทยาลัยมหาสารคาม Mahasarakham University เป็นต้น ..
สถาบันการศึกษาเหล่านี้ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการฝึกอบรมวิศวกร และนักวิทยาศาสตร์ Training the Engineers & Scientists ที่จำเป็นสำหรับการนำเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในอนาคต Future Commercialization และการปรับใช้เทคโนโลยีให้เข้ากับบริบทเฉพาะทางภูมิสังคมของไทย Adapting the Technology to Specific Thai Contexts เช่น การบริหารจัดการของเสียจากเกษตรอุตสาหกรรมในท้องถิ่น Management of Local Agricultural Waste และการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Combating Climate Change เป็นต้น ทั้งนี้ คาดหวังได้ว่า เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs คือ อีกหนึ่งในกลยุทธ์สำคัญสำหรับชาติเกษตรกรรม เช่น ประเทศไทย เพื่อสร้างโอกาสใหม่ ๆ ทางธุรกิจรูปแบบกระจาย รวมทั้งการผลิตพลังงานอย่างยั่งยืนในท้องถิ่น Provide New Opportunities for Distributed Business Opportunities Including Local Sustainable Energy Production ให้สำเร็จได้ในที่สุดสำหรับอนาคตที่ดีกว่าจากนี้ไป ..
คาดการณ์ตลาดเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ทั่วโลก Global Microbial Fuel Cell : MFC Market ..
อ้างถึงข้อมูลการสำรวจตลาดของ Market Research Intellect พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ทั่วโลก Global Microbial Fuel Cell : MFC Market มีมูลค่า 5.72 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2568 และคาดว่าจะเติบโตขึ้นเป็น 1.459 หมื่นล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2576 ด้วยอัตราเติบโตต่อปีCompound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ทั่วโลก Global Microbial Fuel Cell: MFC Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุดรวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 16.89% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2569-2576 .. แนวโน้มการเติบโตนี้ ขับเคลื่อนโดยความต้องการที่เพิ่มขึ้น Increasing Demand, ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง Continuous Technological Advancements และขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้นในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย Widening Scope of Applications across Diverse Industries ..
อุตสาหกรรมเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFC industry กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งขับเคลื่อนโดยความต้องการโซลูชันข้อไขพลังงานที่ยั่งยืนที่เพิ่มขึ้น Increasing Demand for Sustainable Energy Solutions และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ Advancements in Biotechnology .. ในขณะที่ประเทศต่าง ๆ ทั่วโลก กำลังแสวงหาการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน Reduce Carbon Emissions และพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียน Develop Renewable Energy Sources ส่งผลให้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFC Technology จึงกลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าพลังงานสะอาด Alternative for Clean Power Generation ..
ผู้ประกอบการในตลาด Market Players กำลังลงทุนอย่างหนักในการวิจัย และพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cell : MFC Technology เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ Enhance Efficiency, ความสามารถในการปรับขนาด Scalability และความคุ้มค่าของระบบเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Cost-Effectiveness of MFC Systems .. นอกจากนี้ อุตสาหกรรมนี้ ยังได้เห็นโครงการริเริ่ม และเงินทุนจากภาครัฐที่มุ่งส่งเสริมโครงการพลังงานสีเขียวเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งชี้ให้เห็นว่า ภูมิทัศน์ตลาดปัจจุบัน Current Market Landscape มีแนวโน้มการเติบโตได้ดีในอนาคต และเป็นนวัตกรรมทางเทคโนโลยี Technological Innovations ที่สำคัญ ซึ่งสร้างโอกาสใหม่ ๆ ทางธุรกิจในตลาดในช่วงเวลาที่คาดการณ์ ..
ความต้องการพลังงานหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น Increasing Demand for Renewable Energy, ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้า Power Generation, การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment และการประยุกต์ใช้งานใหม่ ๆ ในด้านต่าง ๆ เช่น เซ็นเซอร์ตรวจจับสิ่งแวดล้อม Environmental Sensors ในพื้นที่ห่างไกล คือ แรงผลักที่ทำให้ตลาดเติบโตขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ได้อย่างมีนัยสำคัญ .. คาดว่า ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia – Pacific Region จะเป็นตลาดที่เติบโตเร็วที่สุด เนื่องจากการบริโภคพลังงานที่เพิ่มขึ้น Rising Energy Consumption และความตระหนักรู้เกี่ยวกับการบำบัดน้ำเสียที่เพิ่มมากขึ้น Greater Awareness of Wastewater Treatment ..
ทั้งนี้ สำหรับ กลุ่มตลาดเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs Market ที่จำแนกตามการใช้งาน By Application นั้น พบว่า การผลิตกำลังไฟฟ้า Power Generation ครองส่วนแบ่งตลาดมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับการใช้งานที่ใช้กำลังไฟฟ้าพลังงานต่ำถึงปานกลาง Low to Medium Power Applications .. ขณะที่ ตลาด MFCs Market ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก Asia-Pacific Market คือ ตลาดที่มีการเติบโตรวดเร็วที่สุด ซึ่งขับเคลื่อนโดยความต้องการพลังงานในภาคอุตสาหกรรม และความต้องการที่อยู่อาศัยที่เพิ่มขึ้น Increased Industrial & Residential Power Needs รวมถึงการเน้นที่สุขาภิบาล และสุขภาพ Focus on Sanitation & Health ..
สรุปส่งท้าย ..
เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs มอบโอกาสใหม่ ๆ ในการผลิตพลังงานอย่างยั่งยืน Sustainable Production of Energy จากสารประกอบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ Biodegradable Compounds โดยจุลินทรีย์หลากหลายชนิด Diverse Microorganisms .. เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ทำงานกับคาร์โบไฮเดรตที่แตกต่างกัน Different Carbohydrates แต่ยังทำงานบนสารตั้งต้นที่ซับซ้อนในน้ำเสีย Complex Substrates Present in Wastewaters มาพร้อมอีกด้วย .. จนถึงปัจจุบัน ข้อมูลเกี่ยวกับการเผาผลาญพลังงาน Energy Metabolism และลักษณะของแบคทีเรียที่ใช้ขั้วบวกเป็นตัวรับอิเล็กตรอน Nature of the Bacteria Using the Anode as Electron Acceptor ยังมีอยู่อย่างจำกัด ..
กลไกการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ได้รับการยอมรับอย่างชัดเจนมีน้อยมาก ซึ่งความรู้เหล่านี้ เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งยวดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และพัฒนาการผลิตพลังงานโดยเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs อย่างเต็มที่ .. แบคทีเรีย Bacteria จะใช้วิถีเมแทบอลิซึมที่แตกต่างกัน Different Metabolic Pathways ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การทำงานของ MFCs ซึ่งเป็นตัวกำหนดการคัดเลือก และประสิทธิภาพของสิ่งมีชีวิตเฉพาะชนิด Selection & Performance of Specific Organisms ด้วยเทคโนโลยี MFC Technology ที่ได้รับการประเมินโดยเปรียบเทียบกับทางเลือกในปัจจุบันสำหรับการผลิตพลังงาน นั่นเอง ..
ทั้งนี้ การพัฒนาในอนาคต Future Developments จะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มกำลังขับ Increased Power Output ของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs เพื่อให้สามารถแข่งขันกับการผลิตพลังงานขนาดใหญ่ได้มากขึ้น รวมทั้งการลดต้นทุนของวัสดุ โดยเฉพาะตัวเร่งปฏิกิริยา คือ สิ่งสำคัญต่อความยั่งยืนเชิงในเชิงพาณิชย์ .. การปรับปรุงความทนทาน และยืดอายุการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs ก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญสำหรับการพัฒนาในอนาคตโดยผนวกเข้ากับระบบอื่น ๆ ในลักษณะของระบบไฮบริด Hybrid Systems เช่น เครื่องย่อยแบบไม่ใช้อากาศ Anaerobic Digesters สามารถเพิ่มประสิทธิภาพ และลดต้นทุนลงได้ ..
การประยุกต์ใช้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs สำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้าพลังงานสะอาด Clean Energy Power Generation และการบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment ไปพร้อมกันด้วย โดยอาศัยความสามารถของจุลินทรีย์ Leveraging the Power of Microorganisms ในการย่อยสลายอินทรีย์สารในน้ำเสีย Decomposing Organic Matter in Wastewater และปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมา Releasing Electrons : e– คือ แนวคิดนวัตกรรมใหม่ที่ยอดเยี่ยม Great New Innovative Idea .. เทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnology นี้ เป็นวิธีการที่ยั่งยืนในการผลิตพลังงานจากวัสดุเหลือใช้ Sustainable Way to Generate Power from Waste Materials และได้รับคาดหมายว่า พวกมันมีศักยภาพสูงในการสร้างพลังงานสะอาดจากแหล่งที่มาที่ยั่งยืน Creating Clean Energy from Sustainable Sources และยังช่วยลดต้นทุนในการบำบัดน้ำเสีย Reducing Wastewater Treatment Costs อีกด้วย ..
ปัจจุบัน เศรษฐกิจชีวภาพระดับโลก Global Bioeconomy กลายเป็นตลาดที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งรวมถึงธุรกิจ ภาคส่วนต่างๆ และภาคเศรษฐกิจที่เน้นด้านชีวภาพ Bio-Based Businesses, Sectors & Economies .. คาดหมายว่า มูลค่าตลาดที่เกี่ยวข้องเหล่านี้ทั้งหมด จะอยู่ที่ประมาณ 4 ล้านล้านเหรียญสหรัฐฯ ต่อปี แต่จะเพิ่มขึ้น เป็นอยู่ที่ 30 ล้านล้านเหรียญสหรัฐฯ ทั่วโลกได้ ภายในปี 2593 ..
การเติบโตขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของเศรษฐกิจชีวภาพระดับโลก Global Bioeconomy Growing นั้น เกิดขึ้นเนื่องจากเทคโนโลยีใหม่ ๆ โดยเฉพาะเทคโนโลยีวิศวกรรมชีวภาพ และชีววิทยาสังเคราะห์ Bio-Engineering & Synthetic Biology Technologies รวมถึงเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ Microbial Fuel Cells : MFCs Technology ซึ่งใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์หลากหลายชนิด Use of Diverse Microorganisms ถือเป็นแรงผลักดันการเติบโตของเศรษฐกิจชีวภาพ Growth of the Bioeconomy .. นอกจากนั้น ข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม Environmental Concerns, การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Climate change และข้อกังวลด้านสุขภาพ Health Concerns คือ อีกแรงผลักดันการเติบโตของเศรษฐกิจชีวภาพ Bioeconomy Growth ซึ่งรวมถึงการสนับสนุนจากภาครัฐของประเทศต่าง ๆ เช่น สหรัฐฯ United States : US, สหภาพยุโรป European Union: EU, จีน China, อินเดีย India, บราซิล Brazil, เม็กซิโก Mexico, แอฟริกาใต้ South Africa, กลุ่มประเทศอาเซียน ASEAN และประเทศไทย Thailand ซึ่งกำลังเร่งพัฒนากลยุทธ์เศรษฐกิจชีวภาพ Developing Bioeconomy Strategies อย่างจริงจัง เพื่อปลดล็อคออกจากกับดักประเทศรายได้ปานกลางให้สำเร็จได้ในที่สุดสำหรับอนาคตที่ยั่งยืน Sustainable Future จากนี้ไป ..
………………….
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนโดย…..บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Microbial Fuel Cell | Wikipedia :-
https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_fuel_cell
Electricity Generation from Single Chamber Microbial Fuels | ENGJ :-
https://engj.org/index.php/ej/article/view/4494/1276
Recent Microbial Fuel Cell Applications and Developments | AZOM :-
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=19737
Microbial Fuel Cells: Generating Power from Waste | USC Viterbi School of Engineering :-
Microbial Fuel Cells with Photosynthetic – Cathodic Chamber in Vertical Cascade for Integrated Bioelectricity, Biodiesel Feedstock Production & Wastewater Treatment | ScienceDirect :-
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852421019015
เซลล์เชื้อเพลิงจุลชีพ กับการบำบัดน้ำเสีย | Chula :-
https://seri.chula.ac.th/eric2020/ej/v16y2555/no2/article4.pdf
Biofuel Cells and Biobatteries: Misconceptions, Opportunities, and Challenges | MDPI :-
https://www.mdpi.com/2313-0105/9/2/119
Global Microbial Fuel Cell: MFC Market | Market Research Intellect :-
Biotechnology: Microbial Technologies to Produce Bioenergy & Biofuels from Agricultural & Forestry Wastes for Sustainable Energy :-
https://photos.app.goo.gl/LQsLpS9U6R8Pad2b7
Biomass Energy :-
https://photos.app.goo.gl/nbevEx1cE59Jzf2X8
Microbial Fuel Cells : To Provide New Opportunities for the Sustainable Production of Energy :-
