Efeitos do potencial aplicado na formação de biofilme eletroativo primário produzido por Shewanella amazonensis em célula à combustível microbiana alimentada com efluente de biodiesel

• Autor(a) principal: Galeano López, Mariella Belén
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27175
• topic: Voltametria cíclica; Cronoamperometria; Espectroscopia de impedância eletroquímica; Sistema bioeletroquímico; Biofilme eletroativo; Shewanella amazonensis; Tecnologia Ambiental; Produção intelectual; Cyclic voltammetry; Chronoamperometry; Electrochemical impedance spectroscopy

As células à combustível microbianas (CCMs) são dispositivos de vanguarda capazes de remover a matéria orgânica presente nos efluentes industriais ou esgoto doméstico e simultaneamente gerar energia elétrica. Nesses dispositivos, um componente dos mais importantes é a interface anodo/biofilme, pois é nesta superfície que consórcios de bactérias exoeletrogênicas crescem formando um biofilme eletroativo, o qual é responsável pela oxidação do substrato e transferência de elétrons gerando uma diferença de potencial. A presente pesquisa avaliou os efeitos do potencial externo aplicado na formação do biofilme eletroativo primário formado pela Shewanella amazonensis, numa CCM alimentada com efluente da indústria do biodiesel. Amostras desse efluente foram diluídas (2:10), suplementadas com sais minerais e acetato de sódio, inoculadas com cultura de S. amazonensis SB2BT e adicionadas numa célula eletroquímica de três eletrodos (trabalho, tecido de carbono; contra eletrodo, espiral de platina e referência Ag/AgCl KCl sat.). Utilizou-se as técnicas eletroquímicas de cronoamperometria (CA), voltametria cíclica (CV) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) para avaliar o comportamento eletroquímico. A cronoamperometria com potencial constante (+0,3 V) apresentou a formação de um biofilme eletroativo primário de S. amazonensis nas 245 horas de operação do dispositivo. A máxima densidade de corrente foi de ~22 μA cm⁻² decorridas 42 horas do experimento e a mínima densidade de corrente observada foi de 4,08 μA cm⁻² após 124 horas de operação. Na voltametria cíclica não se observaram picos definidos de oxidação e redução do substrato pela S. amazonensis no período de operação dos dispositivos sem ou com potencial aplicado, denominados CCM controle e CCM potencial, respectivamente. Entretanto, no final do experimento, as maiores densidades de corrente anódicas foram observadas na CCM controle. A técnica de EIE evidenciou uma diminuição da resistência de transferência de carga de elétrons à interface durante o experimento. Análises físico-químicas de demanda química de oxigênio (DQO) e cromatografia de íons para cátions foram realizadas para avaliar o desempenho de tratamento do biofilme. A eficiência na remoção da DQO foi de 86 % para a CCM controle e 84 % para a CCM potencial. Não foi observada durante a operação do experimento uma diminuição linear na concentração dos íons Na⁺ , K⁺ e Ca⁺² nas amostras dos dispositivos controle e com potencial aplicado, provavelmente devido às flutuações na disponibilidade desses íons. Apesar desse estudo ter evidenciado a formação de biofilme eletroativo sob um potencial oxidativo, poderiam ser feitos outros estudos mais aprofundados aplicando outros potenciais, tanto oxidativos como redutivos, pois a cepa de S. amazonensis ainda é pouco estudada em CCMs.