Abstract:
Os avanços tecnológicos dos últimos séculos nas áreas da indústria e saúde acarretaram a um aumento exponencial da população mundial exigindo assim uma maior demanda energética. Uma alternativa viável para contornar os problemas energéticos e ambientais se encontra nas células combustíveis microbianas (CCM), que são capazes de oxidar combustíveis no ânodo e reduzir oxigênio no cátodo de modo que a energia química possa ser convertida em energia elétrica. O presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito da fluidização do leito de partículas anódicas na produção de energia elétrica em célula combustível microbiana, diante a variação da fração volumétrica e velocidades de escoamento. O inóculo utilizado para a operação da CCM foi oriundo do sedimento da dragagem do Porto de Rio Grande. A CCM foi alimentada com meio sintético (acetato de sódio, como doador de elétrons) e extrato orgânico oriundo de sedimento de dragagem e o cátodo foi preenchido com ferricianeto de potássio. Análises químicas e eletroquímicas foram realizadas para a caracterização do processo hidrodinâmico e elétrico da CCM. O declínio da resistência externa e a variação da fração volumétrica do leito em todas as condições hidrodinâmicas proporcionou o aumento do desempenho da CCM. Quando a célula foi operada com fração volumétrica0,6 e 0,7 obteve-se os melhores resultados de densidade de corrente e densidade de potência, 0,25 Am-2 e 0,12 Wm-2, respectivamente, sendo assim, foi realizada a substituição do meio de cultivo sintético por efluente natural, obtido do processo de extração de compostos orgânicos do sedimento de dragagem. A Eficiência Coulomb da CCM apresentou as melhores condições quando foi operada com fração volumétrica 0,7 atingindo 13% de eficiência. Por outro lado, a Eficiência de Remoção de matéria orgânica apresentou maior eficiência com fração volumétrica 0,5 atingindo 28,24% de eficiência.
The technological advances of the last centuries in the industry and health areas lead to an exponential increase of the world population, demanding a larger energy demand. A viable alternative to solve the environmental and energetic problems is in the microbial fuel cells (MFC) that are capable of oxidizing fuels in the anode and reduce oxygen in the cathode in a way that the chemical energy can be converted in electric energy. The present work has as its goal to study the effects of the bed fluidization of anodic particles in the production of electric energy in a microbial fuel cell, facing the variation of the volume fraction and the flow velocity. The inoculum utilized for the operation of the MFC derived from the dredged sediment of the Rio Grande Port. The MFC was fed with a synthetic mean (sodium acetate, as an electron donator) and organic extract from the dredge sediment and the cathode was filled with potassium ferricyanide. Chemical and electrochemical analysis were made for the characterization of the hydrodynamic and electrochemical process of the MFC. The decrease of the external resistance and the variation of the volume fraction of the bed in all the hydrodynamic conditions lead to an increase of the MFC performance. When the cell was operated with a volume fraction of 0,6 e 0,7, best results were obtain of current and power density, 0,25 Am-2 and 0,12 Wm-2, respectively, nonetheless, a replacement of the cultive mean was made to a natural effluent, from the process of the organic compounds of the dredged sediment. The Coulomb efficiency of the MFC-LF presented the best conditions when operated with a volume fraction of 0,7 with 13 % of efficiency. In the other hand, the Efficiency of Removal of the organic matter presented better efficiency with volume fraction of 0,5 achieving 28,24 % of efficiency.
