Acoplamento de células a combustível microbianas com eletrodo modificado para tratamento completo de vinhaça

• Processo: 24/01302-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 15 de julho de 2024
• Data de Término da vigência: 14 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Marcelo Antunes Nolasco
• Beneficiário: Verena Mandorino Kaminagakura
• Supervisor: Benjamin Erable
• Instituição Sede: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Université De Toulouse, França
• Vinculado à bolsa: 22/16389-3 - Desenvolvimento de célula combustível microbiana para tratamento do digestato e geração de energia, BP.DR
• Assunto(s): Bioenergia Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergia | Biofilme eletroativo | CCMs acopladas | Sistemas bioeletroquimico | Bioeletroquimica

Resumo

Um dos maiores desafios atuais é o desenvolvimento de tecnologias que busquem atender a demanda energética e o tratamento de águas residuais. Nesse contexto, as células a combustível microbianas (CCM) apresentam-se como uma tecnologia promissora, pois permitem a conversão de energia química, proveniente de diversos substratos, como a vinhaça, em energia elétrica. No entanto, este processo apresenta algumas limitações e desafios que procuram melhorar e aumentar a eficiência energética e de tratamento e reduzir custos operacionais. Este trabalho tem como objetivo avaliar a utilização de eletrodos de baixo custo, à base de carvão ativado granular modificado com Nióbio, na geração de energia, remoção de matéria orgânica, nitrificação e desnitrificação autotrófica no tratamento de vinhaça em sistema MFC acoplado. O estudo experimental compreende três fases: inoculação e adaptação; acoplamento de 2 reatores; e avaliação de desempenho com aumento de carga orgânica. A eficiência do tratamento do sistema será avaliada através do monitoramento de parâmetros físico-químicos. A geração de energia elétrica e os parâmetros eletroquímicos serão avaliados com base na tensão do sistema e na densidade máxima de potência. A extração de DNA do biofilme do eletrodo seguida de sequenciamento permitirá a avaliação do microbioma para elucidação e otimização de processos bioeletroquímicos. Após o desenvolvimento do projeto, espera-se que resultados positivos levem à melhoria do sistema, visando aproveitar os recursos energéticos contidos na vinhaça antes de sua disposição final, contribuindo para o desenvolvimento sustentável em saneamento e energia.