In this study, an anaerobic mesophilic bacterial strain, namely Clostridium butyricum KBH1, was isolated from a natural source. This strain grew well and produced biogas with an average hydrogen concentration of 60% (v/v) in the Reinforced Clostridial Media (RCM). To study the basic nutrient requirements, three main nutrients namely peptone (Pep), yeast extracts (Yes) and glucose (Glu) were chosen as factors, using an experimental design. The experiments were run according to 23 Full Factorial Design, followed by the Response Surface Method (RSM). The fermentation was performed in 30 ml serum bottles with 20 ml working volume in a sterile and anaerobic condition at 37°C with 5% inoculums. The results from the Analysis of Variance (ANOVA) for the factorial design showed that all the three factors had significantly affected the gas production by the C. butyricum. The response surface plot of the gas production by C. butyricum showed that the gas production could be enhanced by increasing peptone and yeast extract concentrations up to 15 g/l and 24 g/l respectively, without showing any substrate inhibition. Meanwhile, the glucose concentration showed an optimum at the middle point (8 g/l) with possible substrate inhibition at a high concentration (12 g/l). The total biogas production could be correlated to the three factors, using the quadratic equation: Gas =0.17 + 7.11Glu - 0.02Pep + 0.77Yes - 0.53Glu2 + 0.09Glu*Pep. The experimental results showed that the strain could grow well in substrate with high organic nitrogen content such as POME and might be not suitable for substrate with high sugar content due to substrate inhibition.
Sel fuel mikrob (SFM) merupakan peranti yang menggunakan bakteria sebagai biomangkin untuk mengoksidakan bahan organik dan bukan organik bagi menjanakan arus elektrik. Tujuan utama kajian ini ialah menguji kebolehan SFM skala makmal dengan menggunakan enapcemar yang mengandungi kultur campuran yang hidup dalam air sisa buangan kilang pemprosesan sawit (POME). Kajian ini juga bertujuan membina reka bentuk SFM yang sesuai dan mengkaji keaktifan kultur campuran yang boleh menghasilkan kuasa elektrik. POME telah digunakan dalam bentuk yang dicairkan dengan kandungan COD bersamaan dengan 3750 mg-COD L-1. Prestasi penghasilan kuasa elektrik dan kecekapan rawatan yang dinilai daripada segi penyingkiran COD, nitrogen dan jumlah karbohidrat dalam SFM dwi-ruang telah dicatat dan dianalisis setiap hari selama 15 hari. Hasil padanan uji kaji dan model kekutuban adalah memuaskan dan telah menjelaskan ketumpatan kuasa elektrik yang dapat dihasilkan pada setiap hari. Ketumpatan kuasa didapati meningkat dari hari pertama 1.607 mW m-2 (3.816 mA m-2) ke nilai maksimum pada hari ketiga 1.979 mW m-2 (4.780 mA m-2) dan mula turun sehingga minimum pada hari ketujuh 1.311 mW m-2 (3.346 mA m-2). Peringkat rawatan air sisa kilang sawit oleh SFM boleh dibahagikan kepada tiga tahap yang berbeza. Kecekapan rawatan yang rendah walaupun ketumpatan kuasa meningkat pada tahap pertama, manakala pada tahap kedua kecekapan rawatan lebih tinggi dan akhirnya pada tahap ketiga penghasilan kuasa SFM mula turun. Kecekapan rawatan paling tinggi berlaku pada tahap ketiga semasa penghasilan kuasa elektrik yang terhasil agak malar. Kecekapan rawatan yang dinilaikan dalam bentuk penyingkiran COD, penggunaan nitrogen dan karbohidrat paling tinggi berlaku pada hari ke-15 dengan nilai masing-masing adalah 54.9, 100 dan 98.9%. Hubungan penghasilan kuasa elektrik dan kecekapan rawatan telah berjaya dimodelkan dalam persamaan linear matematik berdasarkan kepada tahap-tahap penghasilan kuasa elektrik ini.
Hidrogen merupakan sumber tenaga yang boleh diperbaharui dan efektif. Hidrogen boleh dihasilkan melalui fotofermentasi oleh bakteria ungu tanpa sulfur seperti Rhodobacter sphaeroides disebabkan kebolehan yang tinggi dalam menghasilkan hidrogen dalam keadaan anaerobik. Dalam kajian ini, bakteria dieram di dalam botol serum 100 mL dalam keadaan anaerobik. Kajian ini bertujuan untuk memaksimumkan penghasilan hidrogen oleh Rhodobacter sphaeroides NCIMB 8253 yang melibatkan kajian mengenai inokulum dalam keadaan aerobik dan anaerobik, kesan pH awal dan kesan keamatan cahaya terhadap penghasilan hidrogen. Daripada uji kaji yang dilakukan, didapati bahawa inokulum yang dieram pada keadaan anaerobik menghasilkan hidrogen tertinggi iaitu 220.5 mL/g substrat. pH 7 adalah pH yang paling sesuai digunakan untuk penghasilan hidrogen. Keamatan cahaya 5,000 lux adalah nilai optimum yang dapat memberikan penghasilan hidrogen tertinggi iaitu 80.21 mL hidrogen dengan hasil hidrogen 401.04 mL/g substrat. Penghasilan hidrogen didapati semakin menurun pada keamatan cahaya yang lebih tinggi daripada 5,000 lux.
Microbial fuel cells (MFCs) have a high potential application for simultaneous wastewater treatment and electricity
generation. However, the choice of the electrode material and its design is critical and directly affect their performance.
As an electrode of MFCs, the anode material with surface modifications is an attractive strategy to improve the power
output. In this study, stainless steel (SS) and carbon steel (CS) was chosen as a metal anode, while graphite felt (GF)
was used as a common anode. Heat treatment was performed to convert SS, CS and GF into efficient anodes for MFCs.
The maximum current density and power density of the MFC-SS were achieved up till 762.14 mA/m2
and 827.25 mW/m2
,
respectively, which were higher than MFC-CS (641.95 mA/m2
and 260.14 mW/m2
) and MFC-GF (728.30 mA/m2
and 307.89
mW/m2
). Electrochemical impedance spectroscopy of MFC-SS showed better catalytic activity compared to MFC-CS and
MFC-GF anode, also supported by cyclic voltammetry test.