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Trabalho de evento-resumo

Avaliação da recuperação de energia e da biorremediação de uma célula a combustível microbiana de multi-eletrodos alimentada com efluente lácteo. (2018)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: PAIVA, TERESA CRISTINA BRAZIL DE - EEL ; SILVA, GILMAR CLEMENTE - EEL ; MARASSI, RODRIGO JOSÉ - EEL
  • Unidade: EEL
  • Subjects: BIORREMEDIAÇÃO; CÉLULAS A COMBUSTÍVEL
  • Language: Português
  • Abstract: A Célula a Combustível Microbiana (CCM) é um dispositivo emergente usado para produzir corrente elétrica a partir da oxidação de um substrato por biocatalisadores no anodo e da redução do oxigênio do ar no catodo, na a configuração de compartimento único (LOGAN, 2008). Os biocatalisadores podem ser enzimas eletroativas ou micro-organismos eletrogênicos. Estes são denominados eletrogênicos, uma vez que possuem a capacidade de oxidar uma substância (doadora de elétrons) e transferir parte dos elétrons metabolizados para um aceptor externo à membrana celular, que normalmente em uma CCM é o eletrodo anódico (MARASSI et al., 2017). Atualmente, os micro-organismos eletrogênicos têm sido mais estudados devido à versatilidade em oxidar diferentes substratos isolados ou mistos. Com a conscientização ambiental, as CCMs vêm sendo objeto de pesquisas para produção de energia elétrica a partir da degradação de efluentes industriais, desta maneira, obtém-se a energia recuperada simultaneamente ao tratamento do efluente. Neste trabalho quantificou-se a energia recuperada do efluente lácteo e o potencial de degradação a partir da remoção de DQOT, DBOT, STV, NKT, PT e SO4 2- em uma CCM com multi-eletrodos anódicos. A CCM de compartimento único foi construída de acrílico com o formato tubular (500 mL), como anodo usou-se multi-eletrodos cilíndricos de grafites de duas dimensões: na posição vertical (0,5 cm X 16 cm) e na horizontal (0,5 cm X 1 cm).Para o catodo fez-se o uso de tecido de carbono com carga de catalisadora de 0,5 mgPt cm-2 e finalmente o Nafion®117 separava o anodo do catodo. No start-up (15 dias), o substrato usado foi 90% de meio nutritivo com acetato (KELLY et al. 2014) e 10% de efluente; na fase de aclimatação (30 dias), 75% de meio nutritivo com acetato e 25% de efluente lácteo; finalmente na fase de tratamento (75 dias) 100% de efluente lácteo . Os experimentos foram conduzidos em modo semi-contínuo com alimentação a cada 48 horas, 30 ºC, sob resistência externa de 1 kΩ ou 0,5 kΩ. Os micro-organismos inoculados no start-up foram o consórcio de Clostridium butyricum e Shewanella oneidensis. A caracterização eletroquímica da CCM foi conduzida por carga eletrônica (Kikusui, KFM 2005), determinando potencial de circuito aberto (PCA), potencial de circuito fechado (PCF) e densidade de potência (p) normalizada pelo volume anódico de 440 mL. As concentrações de demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), sólidos totais voláteis (STV), nitrogênio Keldhjal total (NKT), fósforo total (PT) e SO42- segundo o Standard Methods (APHA, 2012). A recuperação de energia da CCM a partir da degradação do substrato foi determinada em termos de PCA, PCF e p (Fig. 1), sabendo que o PCA indica o potencial no estado de equilíbrio, PCF o potencial com fluxo de elétrons fixando a resistência externa e p a potência elétrica do sistema. Durante a aclimatação foi observado principalmente um pico em resposta ao aumentoda concentração da carga de efluente em todos os parâmetros eletroquímicos (Fig. 1). Por outro lado, notam-se na fase de tratamento comportamentos diferentes para os três parâmetros eletroquímicos durante a operação (Fig. 1). O PCA teve uma tendência estável com 490 ± 30 mV e o PCF teve estabilidade até 75º dia com 356 ± 17 mV seguido de um decaimento. A potência atingiu altos valores, mas se reduz levemente de 1,90 W m-3 para 1,0 W m-3 até 90º dia, com da troca resistência externa de 1kΩ para 0,5 kΩ, a tendência tornou a aumentar. Este comportamento é reportado com substratos complexos como o efluente lácteo por conter outras substâncias aceptoras de elétrons e aumento da resistência interna com o desenvolvimento de biomassa interna, mas que pode ser contida com a troca da resistência externa CECCONET et al., 2017). A eficiência quanto à remoção de poluentes foram avaliadas em dois períodos de 70 º até 78º dia e 105º a 120º dia com cinco réplicas para cada período. Em ambos os períodos foram obtidos altos índices de remoção média de 89% e 81% para DQOT, 91% e 95% para DBOT, 63% e 69% para STV, 93 % e 92 % para PT, 87% e 85% de NKT e 79% e 89% para o sulfato. Outro fato importante notado, foi a diferença significativa entre as remoções de sulfato (p < 0,05) usando o teste estatístico de Kuscal-Wallis, assim relatou-se que o aumento de fluxo de elétrons aumentou a eficiência em remover sulfato. Conclui-se que usando a metodologia empregada neste trabalho, as CCMs podem alcançar altos níveis de tratamento com efluentes complexos, os quais não são alcançados em sistemas anaeróbicos convencionais e adicionalmente pode ser produzido altas potências, considerando este tipo de tecnologia.
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    • ABNT

      MARASSI, Rodrigo José e SILVA, Gilmar Clemente e PAIVA, Teresa Cristina Brazil de. Avaliação da recuperação de energia e da biorremediação de uma célula a combustível microbiana de multi-eletrodos alimentada com efluente lácteo. 2018, Anais.. Volta Redonda-RJ: UFF, 2018. Disponível em: https://pgta.uff.br/wp-content/uploads/sites/249/2020/06/2018.Anais-I-Congresso-Nacional-de-Tecnologia-Ambiental-ISBN-978-85-94029-16-4.pdf. Acesso em: 28 dez. 2025.

    • APA

      Marassi, R. J., Silva, G. C., & Paiva, T. C. B. de. (2018). Avaliação da recuperação de energia e da biorremediação de uma célula a combustível microbiana de multi-eletrodos alimentada com efluente lácteo. In 1º Congresso Nacional de Tecnologia Ambiental: Sustentabilidade e Bioeconomia. Volta Redonda-RJ: UFF. Recuperado de https://pgta.uff.br/wp-content/uploads/sites/249/2020/06/2018.Anais-I-Congresso-Nacional-de-Tecnologia-Ambiental-ISBN-978-85-94029-16-4.pdf

    • NLM

      Marassi RJ, Silva GC, Paiva TCB de. Avaliação da recuperação de energia e da biorremediação de uma célula a combustível microbiana de multi-eletrodos alimentada com efluente lácteo. [Internet]. 1º Congresso Nacional de Tecnologia Ambiental: Sustentabilidade e Bioeconomia. 2018 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://pgta.uff.br/wp-content/uploads/sites/249/2020/06/2018.Anais-I-Congresso-Nacional-de-Tecnologia-Ambiental-ISBN-978-85-94029-16-4.pdf

    • Vancouver

      Marassi RJ, Silva GC, Paiva TCB de. Avaliação da recuperação de energia e da biorremediação de uma célula a combustível microbiana de multi-eletrodos alimentada com efluente lácteo. [Internet]. 1º Congresso Nacional de Tecnologia Ambiental: Sustentabilidade e Bioeconomia. 2018 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://pgta.uff.br/wp-content/uploads/sites/249/2020/06/2018.Anais-I-Congresso-Nacional-de-Tecnologia-Ambiental-ISBN-978-85-94029-16-4.pdf

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