Tratamento de águas residuárias em células a combustíveis microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação

• Processo: 11/23026-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2012
• Data de Término da vigência: 05 de janeiro de 2016
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Ernesto Rafael Gonzalez
• Beneficiário: Eduardo Dellosso Penteado
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 09/15984-0 - Produção de bioenergia no tratamento de águas residuárias e adequação ambiental dos efluentes e resíduos gerados, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/07904-5 - Tratamento de água residuária de vinicultura em célula a combustível microbiana, BE.EP.DR
• Assunto(s): Águas residuárias Células de combustível Reatores anaeróbios Geração de energia elétrica Eletrodos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Célula a combustível microbiana | eletrodo | Geração de Energia | Temperatura | tempo de detenção hidráulico | tratamento de água residuária | Produção de bioenergia

Resumo

Atualmente, a sociedade vive uma série de desafios ambientais como a poluição do meio aquático e da atmosfera, agravados pelo lançamento de águas residuárias in natura e emissão dos gases oriundos da queima de combustíveis fósseis para a geração de energia. Em face da crescente demanda energética, faz-se necessário a busca por fontes alternativas de energia, que possam minimizar os problemas ambientais já existentes. A célula a combustível microbiana (CCM) é uma destas novas alternativas energéticas, pois convertem a energia química de um substrato em energia elétrica por meio de reações catalíticas de microrganismos. O presente plano de pesquisa tem como proposta avaliar o reator anaeróbio de leito fixo e fluxo ascendente contendo biomassa imobilizada nos eletrodos aplicado ao tratamento de águas residuárias e à produção direta de energia em condições mesofílica e termofílica. A adesão da biomassa, a eficiência de remoção de matéria orgânica, e a densidade de corrente e de potência elétrica serão avaliados em diferentes materiais de eletrodos utilizando a técnica dos reatores diferenciais para determinar o melhor material suporte a ser utilizado nos reatores de bancadas. Os parâmetros físico-químicos e elétricos serão analisados em função da variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) da câmara do ânodo (anaeróbia), modificando a vazão afluente da CCM; da variação do TDH da câmara do cátodo (aeróbia), alterando o volume deste compartimento; da taxa de oxigenação, testando diferentes vazões de ar; e do uso de mediadores de transferência de elétrons, aplicando diferentes substâncias e concentrações. Definidos os parâmetros operacionais da CCM, utilizar-se-á o reator no tratamento de água residuária real (vinhaça). Todos os ensaios serão realizados em condições mesofílica e termofilica, 25ºC e 55ºC respectivamente. (AU)

Publicações científicas

(7)

(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)

EDUARDO D. PENTEADO; CARMEN MARIA FERNANDEZ-MARCHANTE; MARCELO ZAIAT; ERNESTO RAFAEL GONZALEZ; MANUEL ANDRÉS RODRIGO. Optimization of the performance of a microbial fuel cell using the ratio electrode-surface area / anode-compartment volume. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 35, n. 1, p. 141-146, 2018-01-00. (14/07904-5, 11/23026-0, 09/15984-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; MARIA FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN; ZAIAT, MARCELO; GONZALEZ, ERNESTO RAFAEL; ANDRES RODRIGO, MANUEL. OPTIMIZATION OF THE PERFORMANCE OF A MICROBIAL FUEL CELL USING THE RATIO ELECTRODE-SURFACE AREA / ANODE-COMPARTMENT VOLUME. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 35, n. 1, p. 141-146, JAN-MAR 2018. (11/23026-0, 14/07904-5, 09/15984-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN M.; ZAIAT, MARCELO; GONZALEZ, ERNESTO R.; RODRIGO, MANUEL A.. Influence of carbon electrode material on energy recovery from winery wastewater using a dual-chamber microbial fuel cell. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY, v. 38, n. 11, p. 1333-1341, 2017. (09/15984-0, 14/07904-5, 11/23026-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN M.; ZAIAT, MARCELO; CANIZARES, PABLO; GONZALEZ, ERNESTO R.; RODRIGO, MANUEL A. R.. Energy recovery from winery wastewater using a dual chamber microbial fuel cell. JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, v. 91, n. 6, p. 1802-1808, JUN 2016. (09/15984-0, 14/07904-5, 11/23026-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; MARIA FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN; ZAIAT, MARCELO; CANIZARES, PABLO; GONZALEZ, ERNESTO RAFAEL; ANDRES RODRIGO, MANUEL. Influence of sludge age on the performance of MFC treating winery wastewater. Chemosphere, v. 151, p. 163-170, MAY 2016. (09/15984-0, 14/07904-5, 11/23026-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; MARIA FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN; ZAIAT, MARCELO; GONZALEZ, ERNESTO RAFAEL; ANDRES RODRIGO, MANUEL. On the Effects of Ferricyanide as Cathodic Mediator on the Performance of Microbial Fuel Cells. ELECTROCATALYSIS, v. 8, n. 1, p. 59-66, JAN 2017. (09/15984-0, 14/07904-5, 11/23026-0)

PENTEADO, EDUARDO D.; MARIA FERNANDEZ-MARCHANTE, CARMEN; ZAIAT, MARCELO; GONZALEZ, ERNESTO RAFAEL; ANDRES RODRIGO, MANUEL. OPTIMIZATION OF THE PERFORMANCE OF A MICROBIAL FUEL CELL USING THE RATIO ELECTRODE-SURFACE AREA / ANODE-COMPARTMENT VOLUME. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 35, n. 1, p. 6-pg., 2018-01-01. (09/15984-0, 14/07904-5, 11/23026-0)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

PENTEADO, Eduardo Dellosso. Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação. 2016. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.