Desenvolvimento de biocélulas a combustível enzimáticas

Resumo

Este trabalho se dedicará ao desenvolvimento e estudo de uma biocélula a combustível, em que o enfoque principal será dado ao estudo das reações de redução de O2 e H2O2, por meio da utilização de enzimas biocatalíticas. As enzimas serão estudadas com base na atividade bioeletroquímica para a aplicação como agentes redutores operando no cátodo das biocélulas a combustível. A partir do desenvolvimento de novas formas de imobilização de enzimas sobre a superfície de diferentes materiais eletródicos, será possível construir células bioeletroquímicas e, eventualmente, elucidar mecanismos reacionais para enzimas que possam ser ativas para a aplicação em células. Além disso, será estudada a aplicação de mediadores no processo de transferência de elétrons entre as enzimas e a superfície eletródica ora imobilizadas, ora solubilizadas no eletrólito. A caracterização dos materiais eletródicos será realizada através da utilização de técnicas espectrofotométricas como espectroscopia de absorção na região do ultravioleta/visível, técnicas de nanogravimetria pela utilização de nanobalança eletroquímica de cristal de quartzo e técnicas eletroquímicas tradicionais incluindo voltametria cíclica, cronoamperometria e polarização corrente-potencial em estado estacionário, em concomitância ao uso da técnica de eletrodo de disco rotatório. Os experimentos eletroquímicos permitirão avaliar as atividades das diferentes enzimas utilizadas. A nano-estrutura da interface eletródica será estudada com técnicas de AFM/STM. Finalmente, também serão realizados experimentos em uma biocélula a combustível unitária alimentada com H2 no ânodo e O2 no cátodo, visando possíveis aplicações dos sistemas estudados. (AU)