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Dessalinização por deionização capacitiva: desenvolvimento de novos eletrodos e otimização do processo

Processo: 15/16107-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 2015 - 31 de outubro de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
Pesquisador responsável:Luis Augusto Martins Ruotolo
Beneficiário:Luis Augusto Martins Ruotolo
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Pesq. associados: Julio J. Lado Garrido
Assunto(s):Dessalinização  Tratamento de água 

Resumo

Nos últimos anos o interesse pela tecnologia de deionização capacitiva (DIC) vem aumentado exponencialmente devido ao seu baixo custo e à possibilidade de sua utilização para tratamento de água (dessalinização, abrandamento e tratamento de efluentes). No contexto brasileiro, o desenvolvimento desta tecnologia seria de grande interesse para promover a dessalinização de água salobra para produção de água potável e então promover o desenvolvimento social e econômico da região semiárida ou de outras regiões onde haja escassez de água, como no caso recente da crise hídrica do Estado de São Paulo. A tecnologia DIC baseia-se no conceito de remoção dos íons presentes na fase aquosa e sua armazenagem na dupla camada elétrica formada quando um eletrodo é polarizado positiva e negativamente. Diante deste aspecto, o desenvolvimento de novos materiais de eletrodo se constitui em um dos maiores desafios na área de DIC. Portanto, a obtenção de um eletrodo de baixo custo e com uma elevada área superficial específica associada a uma distribuição de tamanho de poros adequada é fundamental. Neste projeto serão usados conceitos de eletroquímica e de ciência e engenharia de materiais para o desenvolvimento de novos eletrodos a base de carbono dentro de um conceito de sustentabilidade que visa o aproveitamento de materiais abundantes no Brasil, mais especificamente a lignina e polissacarídeos, para a produção de carvões ativados a serem usados como eletrodos em DIC. Em uma segunda etapa do projeto, usando conceitos de engenharia química e engenharia eletroquímica, será desenvolvida uma célula DIC para o estudo de diferentes modos operacionais (potenciostático, galvanostático e potenciodinâmico) visando a otimização das variáveis de processo que maximizem a cinética de dessalinização e a eficiência de carga e minimize o consumo energético específico. Após a otimização do eletrodo e do processo, está célula será utilizada para a dessalinização de uma água salobra real. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Nova tecnologia extrai sal da água do mar com menos energia 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio::
Água sem sal 
Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (1 total):
Para tirar o sal da água 

Publicações científicas (4)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ZORNITTA, RAFAEL L.; RUOTOLO, LUIS A. M. Simultaneous analysis of electrosorption capacity and kinetics for CDI desalination using different electrode configurations. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 332, p. 33-41, JAN 15 2018. Citações Web of Science: 17.
ZORNITTA, RAFAEL L.; GARCIA-MATEOS, FRANCISCO J.; LADO, JULIO J.; RODRIGUEZ-MIRASOL, JOSE; CORDERO, TOMAS; HAMMER, PETER; RUOTOLO, LUIS A. M. High-performance activated carbon from polyaniline for capacitive deionization. Carbon, v. 123, p. 318-333, OCT 2017. Citações Web of Science: 28.
LADO, JULIO J.; ZORNITTA, RAFAEL L.; CALVI, FELIPE A.; MARTINS, MARIANA; ANDERSON, MARC A.; NOGUEIRA, FRANCISCO G. E.; RUOTOLO, LUIS A. M. Enhanced capacitive deionization desalination provided by chemical activation of sugar cane bagasse fly ash electrodes. JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS, v. 126, p. 143-153, JUL 2017. Citações Web of Science: 9.
LADO, JULIO J.; ZORNITTA, RAFAEL L.; CALVI, FELIPE A.; TEJEDOR-TEJEDOR, M. ISABEL; ANDERSON, MARC A.; RUOTOLO, LUIS A. M. Study of sugar cane bagasse fly ash as electrode material for capacitive deionization. JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS, v. 120, p. 389-398, JUL 2016. Citações Web of Science: 15.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

CARVÕES ATIVADOS DE POLÍMEROS CONDUTORES DE ALTO DESEMPENHO PARA DIFERENTES APLICAÇÕES BR1020170104516 - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) . Luís Augusto Martins Ruotolo; Rafael Linzmeyer Zornitta - 18 de maio de 2017