Desenvolvimento de uma cascata enzimática híbrida para a produção de biocélula etanol/O2 eficiente

Resumo

Biocélulas a combustível são dispositivos que utilizam reações químicas para produzir energia empregando catalizadores biológicos (enzimas ou micro-organismos), fornecendo energia limpa e renovável, além de apresentarem grande potencial como fontes de energia alternativas para dispositivos eletrônicos de baixa potência. As características das biocélulas a combustível enzimáticas são bastante promissoras, porém, ainda apresentam diversos desafios. Sendo assim, alguns ajustes nas questões chaves do desenvolvimento deste dispositivo são importantes objetos de pesquisa, tais como: (1) aumento na energia gerada, (2) aumento da condutividade eletrônica nos biofilmes. Desta forma, este projeto de pesquisa tem como objetivo a preparação de bioânodos enzimáticos visando a melhoria desses pontos. Para tal, será investigada a oxidação de etanol como combustível modelo para bioânodos híbridos visando a completa oxidação deste substrato, isto é, usar toda a energia química com aproveitamento máximo dos elétrons disponíveis no combustível. Paralelamente, para melhorar a transferência de elétrons entre o centro ativo das enzimas e os eletrodos serão construídos hidrogéis híbridos empregando o polímero linear de etilenoimina ou linear polyethylenimine (LPEI) associado ao agente cross-linker etilenoglicol diglicidil éter (EGDGE). O desempenho do sistema pode ser melhorado com a presença ou ausência de nanotubos de carbono modificados com a subsequente adição de um catalisador orgânico (TEMPO- N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina), que é capaz de oxidar uma ampla gama de grupos funcionais contendo oxigênio, nitrogênio e enxofre. O progresso da reação enzimática híbrida será monitorado por técnicas eletroquímicas, como eletrólise, e analíticas, para identificar e confirmar os possíveis produtos formados após oxidação do combustível.