Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação (2016)
- Authors:
- Autor USP: PENTEADO, EDUARDO DELLOSSO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- Subjects: CÉLULAS A COMBUSTÍVEL; GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA; ELETRODO; TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
- Keywords: BIOENERGIA; SISTEMAS BIOELETROQUÍMICOS; MICRORGANISMOS BIOELETROGÊNICOS; TEMPO DE DETENÇÃO HIDRÁULICA; TEMPERATURA
- Language: Português
- Abstract: Neste trabalho avaliou-se a influência das condições operacionais da célula a combustível microbiana (CCM) na remoção de matéria orgânica de águas residuárias e na geração de energia elétrica direta. As Hipóteses 1, 2 e 3 verificaram respectivamente as influências do tempo de detenção hidráulica (TDH), das condições mesofílica (25ºC) e termofílica (55ºC) de temperatura e da razão de recirculação (R) do efluente no cátodo da CCM (0, 1, 3 e 5) na geração de energia elétrica, na adesão e na comunidade microbiana e na remoção de DQO em CCM sem membrana de íon seletiva alimentada com água residuária sintética a base de sacarose. As Hipóteses 1, 2 e 3 foram aceitas. A redução do TDH permitiu maior geração de energia e dominância na comunidade microbiana e menor adesão da comunidade microbiana ao eletrodo. Enquanto que longos TDH removeram mais DQO, porém geraram menores valores de tensão elétrica. As condições termofílicas apresentaram maiores valores de tensão elétrica gerada e maior dominância da comunidade microbiana e menor adesão microbiana ao eletrodo e eficiência de remoção de DQO. A constante cinética aparente em condição termofílica (0,035 'h POT.-1') foi duas vezes menor que em condição mesofílica (0,083 'h POT.-1'). O aumento da R melhorou a geração de energia e a remoção de DQO, pois houve melhor transferência de massa do meio líquido para os microrganismos e do meio gasoso para líquido e menor concentração de biomassa aderida ao eletrodo do cátodo aumentando a tensão elétrica gerada. Na Hipótese 4, verificou-se o uso e o efeito do TDH no tratamento de vinhaça de cana de açúcar em CCM sem membrana trocadora de íon seletivo operada em condição termofílica. A CCM foi capaz de remover a matéria orgânica da vinhaça de cana de açúcar e gerar energia elétrica direta, validando a Hipótese 4. As hipóteses 5, 6 e 7 avaliaramas influências da relação DQO, nitrogênio e fósforo da água residuária de produção de vinho, do tempo de retenção celular (TRC) e da configuração do eletrodo no desempenho de CCM de duas câmaras usando membrana de íon seletivo. Acataram-se as hipóteses 5, 6 e 7. O desbalanceamento entre DQO, nitrogênio e fósforo da água residuária de produção de vinho é um dos principais obstáculos para o uso desta tecnologia e a relação de DQO:N:P de 700:10:1 tem elevado potencial para gerar energia elétrica direta em CCM, embora não seja eficiente na remoção de matéria orgânica. A geração de energia aumenta com a redução do TRC, visto que há seleção dos microrganismos eletrogênicos e aumento da carga orgânica volumétrica específica reduzindo a competição por substrato. Entretanto, o TRC não influenciou a remoção de matéria orgânica, pois somente uma pequena parte da DQO foi removida similar em todos os TRC. As características físicas do eletrodo como a porosidade, a rugosidade e a densidade de área do eletrodo e a biocompatibilidade do eletrodo são fatores determinantes para aumentar o desempenho da CCM. Entre os eletrodos estudados, o feltro de carbono foi o melhor material encontrado
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2016
- Data da defesa: 08.04.2016
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ABNT
PENTEADO, Eduardo Dellosso. Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21032017-165119/. Acesso em: 21 maio 2024. -
APA
Penteado, E. D. (2016). Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21032017-165119/ -
NLM
Penteado ED. Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21032017-165119/ -
Vancouver
Penteado ED. Tratamento de águas residuárias em células a combustível microbianas e geração de energia elétrica direta: fundamentos e aplicação [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21032017-165119/ - Influência da origem e do pré-tratamento do inóculo na produção de hidrogênio a partir de águas residuárias em biorreatores anaeróbios
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