Tratamento de águas residuárias em células a combustíveis microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação

Resumo

Atualmente, a sociedade vive uma série de desafios ambientais como a poluição do meio aquático e da atmosfera, agravados pelo lançamento de águas residuárias in natura e emissão dos gases oriundos da queima de combustíveis fósseis para a geração de energia. Em face da crescente demanda energética, faz-se necessário a busca por fontes alternativas de energia, que possam minimizar os problemas ambientais já existentes. A célula a combustível microbiana (CCM) é uma destas novas alternativas energéticas, pois convertem a energia química de um substrato em energia elétrica por meio de reações catalíticas de microrganismos. O presente plano de pesquisa tem como proposta avaliar o reator anaeróbio de leito fixo e fluxo ascendente contendo biomassa imobilizada nos eletrodos aplicado ao tratamento de águas residuárias e à produção direta de energia em condições mesofílica e termofílica. A adesão da biomassa, a eficiência de remoção de matéria orgânica, e a densidade de corrente e de potência elétrica serão avaliados em diferentes materiais de eletrodos utilizando a técnica dos reatores diferenciais para determinar o melhor material suporte a ser utilizado nos reatores de bancadas. Os parâmetros físico-químicos e elétricos serão analisados em função da variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) da câmara do ânodo (anaeróbia), modificando a vazão afluente da CCM; da variação do TDH da câmara do cátodo (aeróbia), alterando o volume deste compartimento; da taxa de oxigenação, testando diferentes vazões de ar; e do uso de mediadores de transferência de elétrons, aplicando diferentes substâncias e concentrações. Definidos os parâmetros operacionais da CCM, utilizar-se-á o reator no tratamento de água residuária real (vinhaça). Todos os ensaios serão realizados em condições mesofílica e termofilica, 25ºC e 55ºC respectivamente. (AU)