Tali considerazioni assumono un’importante rilevanza in molti campi dell’ingegneria, tra i quali il trattamento delle acque reflue.
Tra i diversi processi di depurazione delle acque reflue, uno dei più applicati prevede l’impiego di bioreattori a membrana (MBR). Tuttavia, il fouling di membrana è ancora un grosso ostacolo che limita una più rapida commercializzazione di MBR \citep{Yao_2011}
Pertanto, i sistemi MBR sono stati combinati con altre tecnologie per estenderne l'efficacia nel trattamento di una vasta gamma di contaminanti e per migliorare il controllo delle incrostazioni \citep{Borea_2019}
Esistono differenti tecnologie che vengono utilizzate ad integrazione degli impianti MBR, le quali mirano a migliorare le prestazioni del trattamento. Tra le altre, negli ultimi anni si sta diffondendo l’utilizzo di celle a combustibile microbiche; infatti come evidenziato da \citep{Borea_2017}, i sistemi bioelettrochimici (BES), come le celle a combustibile microbiche (MFC), rappresentano un approccio promettente per il trattamento simultaneo delle acque reflue mentre si genera elettricità.
Gli studi a sostegno di questa tesi sono molteplici: in un precedente studio, \citep*{Borea_2016} hanno osservato che l'integrazione dei processi elettrochimici in un MBR ha il vantaggio di migliorare le prestazioni del trattamento soprattutto in termini di rimozione dei nutrienti, oltre ai precursori del fouling convenzionale come le sostanze polimeriche extracellulari legate (bEPS) e i prodotti microbici solubili (SMP).
Secondo \citep{Xiao_2011} l’MFC è in grado di convertire l’energia chimica nel substrato organico direttamente in energia elettrica utile dalla reazione catalitica dei microrganismi e al tempo stesso far si che i fanghi vengano idrolizzati, convertiti e ridotti durante la produzione di elettricità.
Infine, \citep{Su_2013} hanno raggiunto una riduzione del 25,1% dei solidi sospesi totali (TSS) e una riduzione del 22,8% dei solidi sospesi volatili (VSS) in un MFC che utilizzava fanghi di depurazione come combustibile.
Nonostante ciò, la commercializzazione di MFC è limitata a causa della bassa produzione di energia e dei suoi costi elevati. Esistono, dunque, diverse sfide da superare per sviluppare le prestazioni e la commercializzazione degli MFC. \citep{Choudhury_2017}.