Desenvolvimento de sensores eletroquímicos utilizados na detecção eletroquímica de BTEXs em águas residuais de petróleo autoalimentados por uma célula a combustível microbiana: detecção de BTEXs, tratamento e produção de energia

• Processo: 21/12866-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Adalgisa Rodrigues de Andrade
• Beneficiário: João Carlos de Souza
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , 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): 23/14790-5 - Desenvolvimento de uma célula a combustível microbiana de solo de alta densidade potência e auto-alimentada para a produção de energia e biorremediação de solo e água contaminada com BTEXs de petróleo e seus derivados, BE.EP.PD
• Assunto(s): Eletroquímica Eletroanalítica Sensores eletroquímicos Compostos orgânicos Águas residuárias Petróleo Células de combustível Fosforeno Polímeros molecularmente impressos Produção de energia Benzeno Tolueno Xilenos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Água residual de petróleo | BTEXs | Célula a combustível microbiana | sensores eletroquímicos autoalimentados | Eletroquímica e Eletroanalítica

Resumo

A água residual de petróleo é o resíduo gerado em maior quantidade nas indústrias de petróleo e de gás natural. Estima-se que para cada barril de petróleo produzido gera-se pelo menos de 3 a 10 barris de água residual de petróleo. A água residual de petróleo é composta por uma mistura de diferentes compostos orgânicos e inorgânicos. Dentre os compostos orgânicos, podemos destacar os fenóis, tiofenos e os BTEXs (formados por benzeno, tolueno, etilbenzenos e xilenos) que apresentam elevada toxicidade. Devido à crescente produção de petróleo e de gás natural em todo mundo, o volume e a descarga de água residual de petróleo aumentou consideravelmente, provocando a contaminação do meio ambiente como um todo, e têm ultimamente se tornado uma questão de significativa preocupação às agências reguladoras da área da saúde e meio ambiente. Por esses motivos, grandes esforços de pesquisa têm se concentrado no monitoramento, detecção, quantificação e tratamento desse resíduo. Neste contexto, o desenvolvimento de um sistema de detecção destes contaminantes autossustentáveis alimentados por um sistema de Células a Combustível Microbiana (CCM) mostra ser uma alternativa muito atrativa e promissora. Desta forma, pode-se agregar em um único sistema geração de energia elétrica, detecção, quantificação e monitoramento de diferentes classes de compostos na água residual de petróleo. Através da CCM é possível realizar, a degradação e o tratamento de diversos compostos presentes nessa matriz via ação de microrganismos. Desta forma, a bioeletricidade gerada pode ser utilizada como fonte de alimentação de sensores ou biossensores eletroquímicos acoplados à estrutura da CCM, gerando assim um dispositivo com sensores ou biossensores autoalimentados. Sensores ou biossensores eletroquímicos, desenvolvidos pela modificação de eletrodos, podem ser uma excelente alternativa para a detecção, quantificação e monitoramento de diversos compostos presentes em diferentes matrizes com respostas confiáveis, rápidas, de fácil manuseio e de baixo custo. No mais, permitem o desenvolvimento de métodos analíticos mais robustos, com elevado desempenho e portabilidade. Assim, por meio da construção de um dispositivo combinando a CCM com sensores eletroquímicos acoplados à sua estrutura, é possível realizar simultaneamente a degradação, o tratamento e a quantificação eletroquímica de diversos compostos, como por exemplo, os BTEXs, presentes em amostras de água residual de petróleo. Portanto, este projeto tem como objetivo primeiramente desenvolver um método eletroquímico para a determinação e quantificação dos BTEXs na água residual de petróleo, através da construção de um sensor eletroquímico, obtido pela modificação da superfície de um eletrodo de carbono impresso com fosforeno e polímeros molecularmente impressos (MIPs). Posteriormente, será investigada uma CCM para a produção de energia elétrica, tratamento e degradação dos compostos orgânicos altamente tóxicos, como os BTEXs, presentes na água residual de petróleo. Como etapa final do projeto, propõem-se acoplar os dois sistemas para o desenvolvimento e obtenção de um sistema com sensores eletroquímicos autoalimentados, para a determinação, quantificação, tratamento e degradação de BTEXs na água residual de petróleo. A eficiência do sistema de detecção e tratamento será avaliada analisando a composição físico-química, a toxicidade e a mutagenicidade das amostras de água residual de petróleo antes e após o tratamento na CCM. (AU)