Desenvolvimento de bioanodos constituídos por glicose oxidase e frutose desidrogenase e suas formas recombinantes para aplicação em protótipos de biocélulas a combustível enzimáticas: geração de energia a partir da biomassa (cana-de-açúcar)

Resumo

Biocélulas a combustível (BCs) são dispositivos bioeletroquímicos que convertem diretamente a energia química em energia elétrica, por meio de reações biocatalíticas de oxidação e redução. No caso das BCs do tipo enzimática, enzimas são utilizadas na superfície catódica e/ou anódica e são responsáveis por acelerar a conversão dos substratos em produtos provenientes do processo redox. Este projeto de pesquisa tem por objetivo desenvolver ânodos enzimáticos aplicados em biocélulas a combustível construídas com materiais nanoestruturados. Para a construção dos ânodos, utilizar-se-ão as enzimas glicose oxidase e frutose desidrogenase. Também, produziremos e utilizaremos as formas recombinantes das enzimas glicose oxidase e frutose desidrogenase para aplicação em protótipos de biocélulas a combustível. Para cada tipo de enzima supracitada, serão aplicados testes biocatalíticos, onde a desempenho eletroquímico dos eletrodos serão avaliados por voltametria cíclica e cronoamperometria. Na construção dos eletrodos, vários métodos de imobilização enzimática serão testados, como ligação cruzada, automontagem e drop-coating. Na interface eletrodo-enzima, nanoestruturas serão empregadas, como as nanopartículas de óxidos e hidróxidos de ferro (Fe2O3/FeOOH), nantubos de carbono, nanopartículas modificadas com mediadores redox (ferroceno, por exemplo), com intuito de facilitar a transferência de elétrons entre o cofator enzimático e a superfície eletródica. Pretende-se obter diferentes configurações de eletrodos, aplicando-os em protótipos desenvolvidos no nosso Grupo. Nos protótipos serão avaliadas as curvas de potência, assim como a estabilidade e o tempo de vida das biocélulas. Por fim, testaremos as biocélulas para geração de energia a partir da biomassa, utilizando o caldo da cana-de-açúcar. (AU)