Desenvolvimento de biocélulas a combustível microbiológicas para bioprodução e oxidação de etanol

• Processo: 15/22973-6
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2016
• Vigência (Término): 29 de fevereiro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Graziela Cristina Sedenho
• Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/15714-0 - Bateria de fluxo redox acoplada com biocélula a combustível microbiológica, BE.EP.DR
• Assunto(s): Etanol

Resumo

Biocélulas a combustível microbiológicas (MFCs) são dispositivos bioeletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica a partir da oxidação de matéria orgânica (combustível) por meio de microrganismos, sendo esses utilizados em bioânodos. Neste âmbito, este projeto de doutorado visa estudar uma biocélula a combustível utilizando microrganismos anaeróbicos facultativos (como fungos da espécie Saccharomyces cerevisiae) para bioprodução de etanol, podendo este produto formado ser utilizado como substrato em outros sistemas visando a obtenção de bioeletrodos cooperativos na presença de enzimas. Serão estudadas duas rotas de conversão de energia: 1) liberação de agentes redutores em solução; 2) transferência de elétrons intramembrana celular. Com relação ao estado da arte para esses sistemas, os maiores desafios são desenvolver estes dispositivos com elevada estabilidade eletroquímica, alta densidade de potência e com bioeletrodos robustos. Além disso, a literatura pouco reporta sobre a cinética de transferência de elétrons intramembrana celular. Assim, o principal objetivo deste projeto é superar estes desafios, propondo a utilização de bioânodos compostos por fibras flexíveis de carbono modificadas. Também, pretende-se estudar os mecanismos envolvendo mediadores de elétrons e os bioeletrodos, assim como compreender como os microrganismos podem influenciar a cinética das reações. Por fim, pretende-se otimizar os protótipos de MFCs em escala laboratorial para obter as melhores condições de operação.

Publicações científicas

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(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)

ALI, MIAN A.; HASSAN, AYAZ; SEDENHO, GRAZIELA C.; GONCALVES, RENATO V.; CARDOSO, DANIEL R.; CRESPILHO, FRANK N. Operando Electron Paramagnetic Resonance for Elucidating the Electron Transfer Mechanism of Coenzymes. Journal of Physical Chemistry C, v. 123, n. 26, p. 16058-16064, JUL 4 2019. Citações Web of Science: 0.

PAGNONCELLI, KAMILA C.; PEREIRA, ANDRESSA R.; SEDENHO, GRAZIELA C.; BERTAGLIA, THIAGO; CRESPILHO, FRANK N. Ethanol generation, oxidation and energy production in a cooperative bioelectrochemical system. BIOELECTROCHEMISTRY, v. 122, p. 11-25, AUG 2018. Citações Web of Science: 0.

ANDRESSA R. PEREIRA; GRAZIELA C. SEDENHO; JOÃO C. P. DE SOUZA; FRANK N. CRESPILHO. Advances in enzyme bioelectrochemistry. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v. 90, n. 1, p. -, 2018.

PEREIRA, ANDRESSA R.; SEDENHO, GRAZIELA C.; DE SOUZA, JOAO C. P.; CRESPILHO, FRANK N. Advances in enzyme bioelectrochemistry. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v. 90, n. 1, 1, p. 825-857, 2018. Citações Web of Science: 1.