فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

با تشدید نگرانی‌های جهانی پیرامون آلودگی آب و خاک و پیامدهای فزاینده تغییرات اقلیمی، نیاز به فناوری‌های نوینی که بتوانند به‌طور هم‌زمان زیست‌پالایی آلاینده‌ها و تولید انرژی پاک را محقق سازند، بیش از پیش احساس می‌شود. در این میان، پیل‌های سوختی میکروبی (MFCs) و گونه‌های خاکی رسوبی آن‌ها (SMFCs) به‌عنوان سامانه‌های زیست‌الکتروشیمیایی نوظهور مطرح شده‌اند که قادرند انرژی شیمیایی مواد آلی را از طریق فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم‌های الکتروژن، به جریان الکتریکی تبدیل کنند و هم‌زمان در تجزیه و حذف آلاینده‌های مقاوم نقش داشته باشند. جوامع میکروبی مستقر در رسوبات و لایه‌های خاکی، به‌ویژه از طریق تشکیل زیست‌لایه‌های آندی و تسهیل انتقال مستقیم یا واسطه‌ای الکترون، نقشی تعیین‌کننده در عملکرد و کارایی این سامانه‌ها ایفا می‌کنند. با این حال، ماهیت باز و دینامیک محیط‌های عملیاتی SMFCs منجر به توالی اکولوژیکی میکروبی می‌شود که می‌تواند پایداری الکتروشیمیایی و بازده بلندمدت سامانه را تحت تأثیر قرار دهد. علی‌رغم پیشرفت‌های قابل توجه در این حوزه، محدودیت در تنوع گونه‌های الکتروژن کارآمد، رقابت میان میکروارگانیسم‌های الکتروژن و غیرالکتروژن، و چالش‌های مرتبط با پایداری زیست‌لایه‌ها همچنان از موانع اصلی توسعه و به‌کارگیری این فناوری‌ها در مقیاس صنعتی به شمار می‌روند. این مقاله مروری با تمرکز بر جنبه‌های میکروبی و الکتروشیمیایی پیل‌های سوختی میکروبی و انواع مبتنی بر خاک و رسوب آن‌ها، به بررسی سازوکارهای انتقال الکترون، پویایی جوامع میکروبی در نواحی آندی و کاتدی، و تأثیر پارامترهای الکتروشیمیایی بر عملکرد سامانه می‌پردازد. افزون بر این، چشم‌اندازهای آینده شامل توسعه کنسرسیوم‌های میکروبی مهندسی‌شده با عملکردهای مکمل، به‌کارگیری راهبردهای تحریک زیستی برای تنظیم جانشینی میکروبی، و بهینه‌سازی شرایط عملیاتی به‌منظور افزایش هم‌زمان بازده تولید برق و کارایی زیست‌پالایی مورد بحث قرار می‌گیرد. یافته‌های این مرور می‌تواند زمینه‌ساز طراحی سامانه‌هایی پایدارتر و کارآمدتر برای مدیریت محیط‌زیست و تولید انرژی‌های تجدیدپذیر باشد.