Sistemas bioeletroquímicos integrados e fotoassistidos por luz solar para a produção de eletricidade e H2 a partir da digestão conjunta de glicerol bruto e água residuária da indústria citrícola

• Processo: 19/00463-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2019
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Maria Valnice Boldrin
• Beneficiário: Lilian Danielle de Moura Torquato
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/09471-2 - Aprimoramento do processo extracelular de transferência de elétrons em bactérias roxas para o aumento na produção de eletricidade e compostos químicos em sistemas foto-bioeletroquímicos, BE.EP.PD
• Assunto(s): Bio-hidrogênio Gerenciamento de resíduos Biorrefinarias Bioeletromagnetismo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletricidade | Bio-hidrogênio | biorrefinarias | célula bio-fotoeletroquímica | foto-biocélula a combustível | Gestão de Resíduos | Técnicas Integradas para Tratamento de Efluentes

Resumo

Tanto as culturas citrícolas quanto a produção de biodiesel são de fundamental importância para o desenvolvimento econômico e social do país e, notadamente, para o estado de São Paulo. Entretanto, estes processos geram enormes quantidade de efluentes e resíduos (glicerol), que são ricos em matéria orgânica biodegradável. Essa propriedade pode causar graves impactos ambientais se estes forem dispostos inadequadamente. Por outro lado, os transforma em excelentes substratos para a produção biológica de H2, eletricidade e compostos químicos de alto valor agregado por meio do processo de fermentação na ausência de luz, que associado a novos sistemas bioeletroquímicos (célula bio-fotoeletroquímica-BPEC e foto-biocélula a combustível-PMFC) possibilitam o alcance de maior rendimento energético e versatilidade. A inovação trazida pela presente proposta está na digestão conjunta destes resíduos, com o uso de culturas mistas (lodo) provenientes de diferentes sistemas de tratamento de efluentes como fonte de inóculo, além materiais semicondutores de baixo custo e luz solar. Com a integração de diferentes áreas do conhecimento, espera-se determinar as condições operacionais mais adequadas à aplicação dos processos bioeletroquímicos propostos para o alcance de maior rendimento na produção de H2 e eletricidade. Além disso, espera-se obter um elevado desempenho do fotocatodo durante a operação da MEC, e que este seja capaz de autossustentar a produção de H2 somente com a incidência de luz solar. Logo, com o conhecimento científico obtido durante esta pesquisa pretende-se contribuir para uma futura aplicação destes processos em larga escala de forma mais eficiente e sustentável, que pode ser uma alternativa promissora para o fornecimento de energia local, reduzindo os custos operacionais dentro da própria unidade geradora.

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)

MOURA TORQUATO, LILIAN D.; PASTRIAN, FABIAN A. C.; LIMA PERINI, JOAO A.; IRIKURA, KALLYNI; BATISTA, ANA PAULA DE L.; DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G. S.; CORDOBA DE TORRESI, SUSANA I.; BOLDRIN ZANONI, MARIA V.. Relation between the nature of the surface facets and the reactivity of Cu2O nanostructures anchored on TiO2NT@PDA electrodes in the photoelectrocatalytic conversion of CO2 to methanol. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 261, FEB 2020. (17/11631-2, 14/50945-4, 19/00463-7, 17/12790-7, 16/18057-7)

PERINI, JOAO ANGELO LIMA; IRIKURA, KALLYNI; TORQUATO, LILIAN D. MOURA; FLOR, JADER BARBOSA DA S.; ZANONI, MARIA V. BOLDRIN. Effect of ionic liquid in a pressurized reactor to enhance CO2 photocatalytic reduction at TiO2 modified by gold nanoparticles. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 405, p. 13-pg., 2022-01-01. (17/12790-7, 16/18057-7, 14/50945-4, 19/00463-7)

KHAN, SAAD U.; KHAN, HAMMAD; HUSSAIN, SAJJAD; TORQUATO, LILIAN D. M.; KHAN, SABIR; MIRANDA, RAUL G.; OLIVEIRA, DANIELLE P.; DORTA, DANIEL J.; LIMA PERINI, JOAO A.; CHOI, HYEOK; et al. Surface facet Fe2O3-based visible light photocatalytic activation of persulfate for the removal of RR120 dye: nonlinear modeling and optimization. Environmental Science and Pollution Research, v. N/A, p. 14-pg., 2022-03-05. (16/18057-7, 19/00463-7, 14/50945-4)

DE BRITO, JULIANA FERREIRA; BESSEGATO, GUILHERME GARCIA; LIMA PERINI, JOAO ANGELO; DE MOURA TORQUATO, LILIAN DANIELLE; BOLDRIN ZANONI, MARIA VALNICE. Advances in photoelectroreduction of CO2 to hydrocarbons fuels: Contributions of functional materials. JOURNAL OF CO2 UTILIZATION, v. 55, JAN 2022. (14/03679-7, 13/25343-8, 16/18057-7, 14/50945-4, 18/02950-0, 19/00463-7, 15/18109-4)

SILVA, CAIO CESAR GONCALVES; DE MOURA TORQUATO, LILIAN DANIELLE; DE ARAUJO, BARBARA CAMILA; MANTILLA, HERNAN DARIO ROJAS; ZANONI, MARIA VALNICE BOLDRIN; GARRIDO, SAULO SANTESSO. Assessment of WO3 electrode modified with intact chloroplasts as a novel biohybrid platform for photocurrent improvement. BIOELECTROCHEMISTRY, v. 147, p. 10-pg., 2022-10-01. (19/00463-7)