[en] This work presents a simplified mathematical model able to predict the performance of a microbial fuel cell (MFC) for the cathodic dechlorination of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) operating at different cathode pH values (7.0 and 5.0). Experimental data from previous work were utilized for the fitting of the model. The MFC modelled consisted of two chambers (bioanode and abiotic cathode), wherein the catholyte contained 300 mg L-1 of 2,4-DCP and the anolyte 1000 mg L-1 of sodium acetate. The model considered two mixed microbial populations in the anode compartment using sodium acetate as the carbon source for growth and maintenance: electrogenic and non-electrogenic biomass. 2,4-DCP, its intermediates of the reductive process (2-chlorophenol, 2-CP and 4-chlorophenol, 4-CP) and protons were considered in the model as electron acceptors in the electrogenic mechanism. The global process rate was assumed to be controlled by the biological mechanisms and modelled using multiplicative Monod-type equations. The formulation of a set of differential equations allowed to describe the simultaneous evolution of every component: concentration of sodium acetate in the anodic compartment; and concentration of 2,4-DCP, 2-CP, 4-CP, phenol and chloride in the cathode chamber. Current production and coulombic efficiencies were also estimated from the fitting. It was observed that most of the organic substrate was used by non-electrogenic mechanism. The influence of the Monod parameters was more important than the influence of the biomass yield coefficients. Finally, the model was employed to simulate different scenarios under distinct experimental conditions.

[es] Este trabajo presenta un modelo matemático simplificado capaz de predecir el desempeño de una celda de combustible microbiana (MFC) para la decloración catódica de 2,4-diclorofenol (2,4-DCP) operando a diferentes valores de pH del cátodo (7.0 y 5.0). Se utilizaron datos experimentales de trabajos anteriores para el ajuste del modelo. El MFC modelado constaba de dos cámaras (bioánodo y cátodo abiótico), donde el catolito contenía 300 mg L -1 de 2,4-DCP y el anolito 1000 mg L -1de acetato de sodio. El modelo consideró dos poblaciones microbianas mixtas en el compartimiento del ánodo utilizando acetato de sodio como fuente de carbono para el crecimiento y el mantenimiento: biomasa electrogénica y no electrogénica. El 2,4-DCP, sus intermedios del proceso reductor (2-clorofenol, 2-CP y 4-clorofenol, 4-CP) y los protones fueron considerados en el modelo como aceptores de electrones en el mecanismo electrogénico. Se supuso que la tasa de proceso global estaba controlada por los mecanismos biológicos y se modeló utilizando ecuaciones multiplicativas de tipo Monod. La formulación de un conjunto de ecuaciones diferenciales permitió describir la evolución simultánea de cada componente: concentración de acetato de sodio en el compartimiento anódico; y concentración de 2,4-DCP, 2-CP, 4-CP, fenol y cloruro en la cámara catódica. La producción actual y las eficiencias culómbicas también se estimaron a partir del ajuste. Se observó que la mayor parte del sustrato orgánico fue utilizado por mecanismo no electrogénico. La influencia de los parámetros de Monod fue más importante que la influencia de los coeficientes de rendimiento de biomasa. Finalmente, el modelo se empleó para simular diferentes escenarios bajo distintas condiciones experimentales.