As Células a combustível microbiana

Nome:

Natalie Tiele Vieira

Matrícula:

21052076

CPF:

14060512761

CR:

06.87

Endereço:

Rua equador nº 116

UF:

RJ

Cidade:

Volta Redonda

Bairro:

Vila Americana

CEP:

27212-030

Email:

[e-mail]

Telefone 1:

24-981286973

TÍTULO:

Produção de Energia Elétrica em Célula a Combustível Microbiana

NOME E DEPARTAMENTO DO ORIENTADOR E DO BOLSISTA:

Gilmar Clemente Silva / Departamento de Ciências Exatas

INTRODUÇÃO:

Células a combustível microbiana são dispositivos bioeletroquimicos capazes de

converter a energia química em energia elétrica, para isso bactérias são utilizadas como um catalisador para degradar um substrato ao mesmo tempo em que gera elétrons. Isto é possível pelo fato de bactérias especiais denominadas eletrogeradora agirem como biocatalisadores, um exemplo são as bactérias anaeróbicas de espécies Shewanella e Clostridium. Para produzir eletricidade as células a combustíveis microbianas operam de

maneira auto-sustentável, pois as bactérias se replicam ao oxidar a matéria orgânica. As células a combustível microbiana possuem uma vantagem em relação a outras, pois podem ser alimentadas com resíduos industriais. Um resíduo importante é a vinhaça, proveniente da produção do etanol da cana, muito importante para o Brasil. Entretanto esta produção gera grande poluição, sua força poluente chega a ser cerca de cem vezes a do esgoto doméstico, este potencial é caracterizado basicamente pela sua carga orgânica, avaliada pela sua demanda química de oxigênio e pelo seu teor de potássio. O derramamento da vinhaça nos rios tem sido uma prática que remonta à história da formação da indústria açucareira, embora sempre se soubesse de sua ação poluente. Quando a vinhaça é descartada no rio, o balanço de oxigênio se torna negativo, tornando as águas do rio putrescíveis. Neste trabalho está sendo estudado o emprego da vinhaça como substrato par alimentar célula a combustível microbiana, com o intuito de diminuir poder poluente desse efluente e também gerar eletricidade.

DIAGNÓSTICO:

O tratamento convencional de efluentes ou resíduos industriais e domésticos não permite a captura dos elétrons gerados durante o metabolismo da matéria. Por outro lado, uma célula a combustível microbiana permite que os elétrons oriundas do metabolismo sejam recuperados por um meio condutor externo, gerando uma corrente elétrica. O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo e com boas perspectivas para chegar à primeira posição em um futuro próximo. Para cada litro de etanol produzido são gerados entre 10 e 12 litros de vinhaça. Uma pequena parte desta produção volta para o solo na forma de adubo, pois a vinhaça contém micronutrientes. O restante geralmente é

descartado em rios sem nenhum tratamento prévio, causando o fenômeno da

eutrofização e morte dos peixes além do mau cheiro e prejuízos a fauna e flora. Tudo isso se da sua por sua riqueza em matéria orgânica, baixo pH, elevada corrosividade além de alta temperatura. O Brasil possui uma grande variedade energética sendo a hidroeletricidade a mais utilizada, mas que vem acarretando alguns problemas, sendo que para se construir uma hidrelétrica é causado um grande impacto ambiental e em alguns casos ocorre a inundação de grandes áreas, contribuindo para o aumento do efeito estufa, e geralmente as barragens tendem a estar longe de grandes centros urbanos então há necessidade de transportar a eletricidade produzida através de redes de alto custo. Outros tipos de energia, como por exemplo a energia solar e a eólica, que vem sendo bem utilizada, também apresentam elevados custos associados à instalação, além de dependerem de fatores ambientais. Neste âmbito ainda temos uma pequena

quantidade da sociedade que vivem em lugares isolados e que não tem acesso à energia elétrica para melhorar suas condições de vida.

SOLUÇÕES PROPOSTAS:

Uma alternativa para atender lugares mais afastados dos grandes centros urbanos e que pode ser gerada no próprio local, e que é uma energia renovável, não polui ou causa danos ao meio ambiente, aproveita os resíduos ou efluentes industriais e domésticos, que são jogados em rios, solos, etc. é a célula a combustível microbiana. Além disso, este dispositivo pode ser operado localmente, reduzindo os custos para sua transmissão. As células a combustível microbianas podem ter outras aplicações no futuro, além de tratamento de águas residuais e energia renovável, é possível gerar eletricidade a partir

da decomposição bacteriana da matéria orgânica de sedimento marinho, então pode-se utilizar de maneira offshore. Experiamental Célula bioletroquímica Para realização da medição do potencial em circuito aberto foi utilizada uma célula eletroquímica adaptada para o crescimento bacteriano. O potencial foi meido por meio de um Potenciostato/Galvnostato marca Solartron modelo Modulab. A célula de vidro comu, tinha forma cilíndrica e capacidade de 100 mL, como eletrodo de trabalho, foi empregado uma espuma de carbono vítreo, na forma de cilindro vazado e como eletrodo de referência foi utilizado o eletrodo de Ag/AgCl (KClsat). Estes componentes foram adquiridos junto à empresa ALS Co. Curva potencial x tempo Os ensaios foram realizados em condições semelhantes às curvas de crescimento para Shewanella p., de modo que as técnicas se completassem. Então, cultivou-se os pré-inoculos, e preparou-se meios de