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Condizioni operative e reflui utilizzati
Le celle sono state riempite con una soluzione tampone PBS 100mM, pH=7.00.3 (a), una soluzione salina (b) e una soluzione stock vitaminica in rapporto volumetrico 982.5:12.5:5). A questa miscela (di seguito denominata terreno sintetico) è stato aggiunto acetato di sodio anidro in concentrazione pari a 1g/L.
I reflui sono di due tipi: uno proveniente dalla vasca di denitrificazione di un impianto per il trattamento dei reflui domestici urbani (RDU) ; l’altro consiste in acque di vegetazione delle olive (AVO) proveniente dal frantoio Confraternita Seconda, Contrada Breccelle (Isernia) .
Le celle sono collegate a una resistenza esterna (10Ω) e successivamente sia ad un power supply (ISO-TECH mod. IPS3303S) con il compito di applicare costantemente alle celle un potenziale fisso di 0,7 V, sia ad un multimetro Keithley modello E2700 con il quale è stato monitorato il voltaggio prodotto in uscita dalle celle durante le varie fasi della sperimentazione.
Acclimatazione
Sia le celle a camera singola sia la cella a doppia camera sono state dapprima acclimatate affinché si selezionassero le comunità microbiche esoelettrogene alla base dei processi di trasferimento degli elettroni all’anodo. L’acclimatazione è stata eseguita mediante l’utilizzo di campioni di inoculo provenienti da MFC alimentate con acque reflue della vasca di denitrificazione già in uso nei nostri laboratori. A tale inoculo è stato aggiunto il terreno sintetico precedentemente illustrato.
Sperimentazione con refluo RDU e acetato di sodio
La seconda fase della sperimentazione è stata effettuata aggiungendo acetato di sodio anidro (1g/l) al refluo RDU. In questo caso non è stato aggiunto nessun tipo di terreno sintetico o di soluzione tampone. Questo secondo step è stato avviato per verificare la produzione di idrogeno a seguito dell’aggiunta di una quantità nota di materiale organico al refluo utilizzato; di conseguenza i cicli effettuati hanno avuto il compito di riprodurre il possibile effetto che uno scarto organico qualsiasi (percentuale di idrogeno osservata, di conseguenza la cella è stata svuotata del suo contenuto e riempita nuovamente con un campione notoriamente ricco in acidi grassi) potesse avere sulle performance delle celle
Sperimentazione con refluo RDU e AVO
La terza fase della sperimentazione è stata svolta al fine di esaminare la produzione di idrogeno a partire da un substrato organico reale, in questo caso le AVO. Come è noto le acque di vegetazione delle olive hanno degli elevati costi di smaltimento a causa della bassa biodegradabilità , dell’elevata acidità ma soprattutto dell’alto contenuto in polifenoli che hanno un affetto inibente sulla crescita batterica. Proprio a causa di tali caratteristiche chimiche le AVO sono state miscelate con al refluo proveniente dalla vasca di denitrificazione dell’impianto di depurazione delle acque domestiche cosi da ottenere un substrato adatto al suo utilizzo nel sistema MEC (pH≈7). I due reflui sono stati miscelati con un rapporto 1:15 (V:V) cosi da ottenere un pH finale intorno a 6,5± 0,1 e un C.O.D intorno ai 4,1±0,2 g/l. Inoltre l’analisi degli acidi grassi totali ha fornito una concentrazione finale in equivalenti di acido acetico pari a 0,8±0,05 g/l.
Per ogni sperimentazione sono stati effettuati 6 cicli utilizzando in parallelo sia le MEC a camera singola che la MEC a doppia camera; ogni ciclo è stato considerato concluso a seconda della percentuale di idrogeno osservata. Alla fine di ogni ciclo la cella è stata svuotata del suo contenuto e riempita nuovamente con un campione di miscela. Durata media di ogni ciclo: 55 ore per le celle MEC a camera singola e 120 ore per quelle a doppia camera.
Fasi di Sperimentazione