Energy generation in a novel microbial fuel cell: characterization and dynamics of microbial communities using organic matter and ammonia as electron donors (2020)
- Authors:
- Autor USP: CANO, VITOR - EACH
- Unidade: EACH
- Subjects: FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA; BIOENERGIA; DESNITRIFICAÇÃO; SUSTENTABILIDADE
- Keywords: Bioelectrochemical system; Carvão ativado granular; Granular activated carbon; Sistema bioeletroquímico
- Language: Inglês
- Abstract: A célula a combustível microbiana (CCM) é uma tecnologia inovdora para gerar energia limpa a partir de resíduos. Neste estudo, um novo modelo de CCM de câmara dupla e eletrodos de baixo custo foi desenvolvido e avaliado para converter matéria orgânica em eletricidade sob diferentes temperaturas (~ 25, 35 e 55 °C), resistências externas (13 e 300 Ω) e aceptores de elétrons (oxigênio e nitrato) e avaliado também na capacidade de gerar eletricidade a partir de amônia. A CCM foi avaliada em termos de estrutura da comunidade microbiana (sequenciamento do gene 16SRNA), geração de energia e eficiência de conversão e tratamento. Os resultados mostraram que a temperatura foi um fator crucial controlando o desempenho, com Geobacter como o gênero eletrogênico dominante (abundancia relativa de 20%) no ânodo a 23°C e Tolumonas, Lactococcus e Peptococcaceae a 55°C (abundância relativa combinada > 30%). O gênero Comamonas foi associado ao melhor desempenho do cátodo a 23°C, mas a 35 e 55 °C ele não foi encontrado e as maiores resistências de transferência carga catódica foram observadas. O uso de uma resistência externa mais baixa de 13 Ω influenciou na abundância e atividade de bactérias eletrogênicas no ânodo, cuminando no aumento da eficiêmcia coulombiana para até 12%.Com nitrato como acceptor de elétrons, obteve-se densidade de potência de até 17 W m-3, enquanto com oxigênio em condições ótimas de operação (Rext = 300 Ω, 23 °C, taxa de carregamento de 3,64 kg DQO m-3 d-1) obteve-se densidade de potência máxima de 48 W m-3. Em termos de tratamento, observou-se alta eficiência (remoção de DQO > 90 %), independentemente das condições aplicadas. Também foi demonstrado que, em um novo processo bioeletroquímico com amônia como doadora de elétrons, o gênero Nitrosomonas foi associado à geração de corrente, bactérias eletrogênicas adaptaram-se à oxidação de amônia, mas as bactérias anammox apresentaram corrente elétrica consideravelmente mais baixa. Portanto, por meio de uma abordagem interdisciplinar, este estudo contribuiu para o desenvolvimento de uma tecnologia para geração de energia limpa e renovável combinada com tratamento de águas residuárias direcionado a compostos orgânicos e inorgânicos
- Imprenta:
- Data da defesa: 20.03.2020
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ABNT
CANO, Vitor. Energy generation in a novel microbial fuel cell: characterization and dynamics of microbial communities using organic matter and ammonia as electron donors. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100136/tde-19052020-101339/. Acesso em: 12 mar. 2026. -
APA
Cano, V. (2020). Energy generation in a novel microbial fuel cell: characterization and dynamics of microbial communities using organic matter and ammonia as electron donors (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100136/tde-19052020-101339/ -
NLM
Cano V. Energy generation in a novel microbial fuel cell: characterization and dynamics of microbial communities using organic matter and ammonia as electron donors [Internet]. 2020 ;[citado 2026 mar. 12 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100136/tde-19052020-101339/ -
Vancouver
Cano V. Energy generation in a novel microbial fuel cell: characterization and dynamics of microbial communities using organic matter and ammonia as electron donors [Internet]. 2020 ;[citado 2026 mar. 12 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100136/tde-19052020-101339/ - Estratégias de tratamento de lixiviado de aterro sanitário com foco na matéria orgânica biodegradável e nitrogênio amoniacal
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