Celulose bacteriana funcionalizada com cúrcuma para uso como membrana de troca de prótons em células de combustível microbianas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Anselmo, Julia
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/237572
Resumo: TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Araranguá. Engenharia de Energia.
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spelling Celulose bacteriana funcionalizada com cúrcuma para uso como membrana de troca de prótons em células de combustível microbianasCelulose BacterianaCélulas de Combustível MicrobianasMembrana de Troca de PrótonsCúrcumaTCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Araranguá. Engenharia de Energia.Nos dias de hoje, com o aumento da preocupação ambiental e desenvolvimento sustentável, o uso de energias consideradas renováveis também tem ganhado grande destaque. As células de combustível microbianas (CCM) surgem como uma alternativa para geração de energia limpa. Uma das principais vantagens que pode ser destacada em uma CCM, é sua capacidade de utilizar águas residuárias como combustível. Entretanto, um ponto negativo é que seus componentes podem acabar tendo um alto valor. Sendo assim, o desenvolvimento de novos materiais de menor custo é muito importante para o aprimoramento dessa tecnologia. Neste estudo, foi avaliado o desenvolvimento de membranas de troca de prótons (MTP), produzidas a partir de celulose bacteriana (CB) funcionalizada com cúrcuma, assim como suas propriedades e seu desempenho em uma CCM. Para síntese da CB, foi utilizada a bactéria Komagataeibacter hansenii. Após purificação, a membrana produzida em forma de hidrogel, foi funcionalizada com cúrcuma, através de reticulação utilizando ácido cítrico. As membranas foram caracterizadas através de testes de: capacidade de troca iônica (CTI), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), porosidade, resistência a tração, capacidade de absorção de água (W), difusividade de espécies catiônicas e grau de degradabilidade. A maior CTI encontrada foi para membrana com 1 g/L de cúrcuma, com valor de 0,087 mmol/g. Esse resultado foi importante pois, a partir dele, apenas a membrana que apresentou maior resultado foi utilizada para as demais análises. A membrana CB/CUR-1 também apresentou melhores propriedades mecânicas e resistência a degradação, quando comparada a CB pura. Enquanto, a capacidade de absorção de água diminuiu. Uma CCM de câmara dupla foi construída para avaliar o desempenho da CB pura e a CB funcionalizada como MTP. Para isso, o desempenho energético das CCMs foi acompanhado durante 120 h. A CCM com membrana funcionalizada apresentou melhores resultados do que a com a membrana de CB pura, chegando a uma densidade máxima de potência de 95,5 mW/m2. A funcionalização com a cúrcuma apresentou resultados positivos para uso como MTP. Entretanto, ainda necessita de mais pesquisas e estudos para o aperfeiçoamento dessa tecnologia, buscando melhorar a condutividade de prótons da membrana produzida.Nowadays, with the increase in environmental concerns and sustainable development, the use of renewable energies has also gained great prominence. Microbial fuel cells (CCM) emerge as an alternative for clean energy generation. One of the main advantages that can be highlighted in a CCM is its ability to use wastewater as fuel. However, a downside is that its components can end up having a high value. Therefore, the development of new lower cost materials is very important for the improvement of this technology. In this study, the development of prótons Exchange membranes (MTPs) produced from bacterial cellulose (CB) functionalized with turmeric was evaluated, as well as their properties and their performance in a CCM. For the synthesis of CB, the bacterium Komagataeibacter hansenii was used. After purification, the membrane produced in the form of a hydrogel was functionalized with turmeric, through crosslinking using citric acid. The membranes were characterized through tests of: ion exchange capacity (CTI), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (MEV), porosity, tensile strength, water absorption capacity, diffusivity of cationic species and degree of degradability. The highest CTI found was for membrane with 1 g/L of turmeric, with a value of 0.087 mmol/g. This result was important because, based on it, only the membrane that presented the highest result was used for the other analyses. The CB/CUR-1 membrane also showed better mechanical properties and resistance to degradation when compared to pure CB. Meanwhile, the water absorption capacity decreased. A dual-chamber CCM was built to evaluate the performance of pure CB and CB functionalized as MTP. For this, the energy performance of the CCMs was monitored for 120 h. The CCM with functionalized membrane presented better results than the one with pure CB membrane, reaching a maximum power density of 95.5 mW/m2. Functionalization with turmeric showed positive results for use as MTP. However, it still needs more research and studies to improve this technology, seeking to improve the proton conductivity of the membrane produced.Araranguá, SCWatzko, Elise SommerVásquez, Tatiana Gisset PinedaUniversidade Federal de Santa CatarinaAnselmo, Julia2022-08-02T16:10:00Z2022-08-02T16:10:00Z2022-07-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis67 f.application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/237572info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSC2022-08-02T16:10:00Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/237572Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-08-02T16:10Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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