Mikrobiyal yakıt hücresi teknolojisi veya bir diğer adıyla biyolojik yakıt hücresi, biyoelektrokimyasal bir sistemdir. Mikrobiyal yakıt hücresinde, doğada bulunan bakteriyel etkileşimlerin taklit edilmesi ile elektrik akımı üretilmektedir. Mikrobiyal yakıt hücreleri, yakın zamanda geliştirilmiş bir teknolojidir ve hala en verimli çalışma noktası belirlenebilmiş değildir. Bu sistemde kullanılan bakteriler, iyon perdesinin çeşidi, sistemin hangi sıcaklıkta en iyi çalıştığı hala daha çok iyi anlaşılamamıştır.

Mikrobiyal yakıt hücresi, mikro organizmaların sağladığı katalitik tepkimeler sayesinde kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirmektedir. Tipik bir mikrobiyal yakıt hücresi, anot ve katot alanlarının bir artı yüklü iyon zarı ile ayrılmasından oluşmaktadır. Anot alanında, mikroorganizmalar tarafından yakıt okside edilir ve bunun sonucunda elektron ve protonlar üretilir. Harici bir elektrik devresi sayesinde protonlar zar içinden katot alanına transfer edilir. Elektron ve protonlar katot tarafına geçtiğinde sudaki oksijen tarafından emilerek tüketilirler. Mikrobiyal yakıt hücreleri genel olarak iki isim altında sınıflandırılırlar; mediyatörlü ve mediyatörü az mikrobiyal yakıt hücreleri.

Mikroorganizmalar oksijenli ortamlarda şeker gibi substratları tükettiklerinde karbondioksit ve su açığa çıkarırlar. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde kullanılan mediyatörler hücre zincirinde üretilmiş elektronların emilimini sağlamaktadır. Mediyatör membran ve plazma duvarı oksijen veya diğer ara maddelerin üretilmesinden önce elektron emilimini sağlamaktadır. Mediyatörler elektron yüklü güçlerin çıkarılması için bir aracı görevi görmekte ve bu durum sonucunda elektrot, elektron yüklü anoda (negatif yüklenmiş elektroda) dönüşür. Elektronların mediyatörden ayrılması sonucunda ise mediyatör ilk okside haline geri döner ve işlem tekrarlanır. Yalnız bu durumun oksijensiz ortamda gerçekleştirilmesi önemlidir çünkü eğer ortamda oksijen varsa oksijen mediyatörden daha büyük elektronegatif çekiciliğe sahip olduğundan ortamdaki tüm elektronları toplar.

Mikrobiyal yakıt hücrelerinin bir çok kullanım alanı vardır. Bu kullanım alanlarının en temeli elektrik üretimidir. Hemen hemen her organik madde yakıt hücresini beslemek için kullanılabilir. Dolayısıyla örneğin; mediyatörlü yakıt hücreleri su arıtma tesislerinde kullanılabilir. Bakteriler sudaki atık materyalleri tüketerek tesis için yeterli miktarda elektrik üretebilir. Su arıtma tesislerinin yanı sıra mikrobiyal yakıt hücreleri doğrudan ekinlerden elektrik elde edilmesi için de kullanılabilirler. Bu durum su yosunu veya geniş çaplı su bitkilerinin bulunduğu platformlarda da kullanılabilmesine imkan vermektedir. Ayrıca bu mikrobiyal yakıt hücresi teknolojisinin en iyi kullanım alanlarından bir tanesi de yenilenebilir enerji santralleri ile kombine edilerek kullanılabilmesidir. Mediyatörlü yakıt hücrelerinin kullanılması ile hem temiz hem de efektif bir şekilde elektrik üretimi sağlanabilir. Ayrıca temiz enerji kaynakları da düşünüldüğünde son araştırmalar göstermiştir ki yeni mikrobiyal yakıt hücrelerinin kullanımı konvensiyonel hidrojen üretim teknolojilerinden sekiz kat fazla hidrojen üretebilmektedirler.

 

Her ne kadar mikrobiyal yakıt hücreleri henüz geniş yelpazede kullanılmaya başlanmamış olsa da sadece 7μm kalınlıkta ve 2 cm uzunlukta olabilirler. Normal kullandığımız pillere karşı olan başarısı ise standart bir pilde gerektiği gibi yeniden şarj edilme ihtiyacının olmamasıdır. Bunun yanı sıra hafif uygulama gerektiren yerlerde 20 ile 40 derece arasında ve 7 pH 'a sahip ortamlarda çalışabilirler.

Geleceği parlak görülen bu elektrik üretim teknolojisi geleceğin muhtemel elektrik üretim kaynaklarından biri olarak görülmektedir. Bu teknolojinin gelişmesi ve kullanım alanlarının yaygınlaşması ile gerçek anlamda 'yeşil enerji üretimi' geleceği bizleri beklemektedir.