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Miniaturização de biocélulas a combustível de etanol

Processo: 16/08711-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de julho de 2016
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Frank Nelson Crespilho
Beneficiário:Thiago Bertaglia
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Eletroquímica   Fontes de energia bioelétrica   Energia química   Enzimas   Micro-organismos   Micromanipulação   Miniaturização   Saccharomyces cerevisiae   In situ

Resumo

Biocélulas a combustíveis são dispositivos bioeletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica, onde enzimas e/ou microrganismos são utilizados em bioânodos e biocátodos, catalisando a oxidação de combustíveis e a redução de agentes oxidantes, respectivamente. Os desafios para aperfeiçoar as propriedades eletroquímicas desses dispositivos, tais como densidade de potência, voltagem e densidade de corrente, têm sido os temas mais relevantes em se tratando do estado-da-arte. Além disso, devido ao estágio inicial em que se encontram os estudos fundamentais em biocélulas, o desenvolvimento de procedimentos de micromanipulação para miniaturização de eletrodos e células unitárias ainda é um tópico de grande relevância e carente de resultados sólidos. Assim, o objetivo deste projeto é contribuir para o desenvolvimento de novas configurações de biocélulas a combustível de etanol, propondo a utilização de bioânodos compostos por microfibras flexíveis de carbono modificadas. Além disso, pretende-se avaliar a atividade catalítica da enzima álcool desidrogenase (ADH) na oxidação de etanol utilizando bioeletrodos em um sistema miniaturizado na presença do fungo Saccharomyces cerevisiae. A ideia é que esse microrganismo produza etanol in situ a partir de carboidratos (por exemplo, glicose) utilizados para alimentar o compartimento anódico. O conceito de cooperative biofuel cell está sendo desenvolvido pelo nosso Grupo em São Carlos, onde um microrganismo é utilizado juntamente com uma enzima para promover a oxidação do etanol via a degradação anaeróbia de carboidratos. Por fim, pretende-se aperfeiçoar o sistema eletroquímico e os eletrodos para obter as melhores condições de operação.