
Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado
Centro: Tecnológico
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos
Dimensão Institucional: Pós-Graduação
Dimensão ODS: Econômica
Tipo do Documento: Dissertação
Título: MODELAGEM MATEMÁTICA DA GERAÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA EM UMA CÉLULA COMBUSTÍVEL MICROBIANA INOCULADA COM MICRO-ORGANISMOS MARINHOS.
Orientador
- BRUNO AUGUSTO MATTAR CARCIOFI
Aluno
- JHONY TIAGO TELEKEN
Conteúdo
Resumo células combustíveis microbianas (ccm) são dispositivos eletroquímicos que exploram a habilidade de algumas espécies de micro-organismos utilizarem eletrodos como aceptores finais de elétrons em seu metabolismo. a ccm opera de modo semelhante a uma célula combustível química, na qual a eletricidade é proveniente de uma reação de oxirredução, entretanto, no sistema biológico a reação é catalisada por micro-organismos. o interesse nesta tecnologia está associado à possibilidade de empregar diferentes compostos, inclusive efluentes domésticos e industriais, na geração de energia elétrica. embora a ccm seja considerada uma tecnologia promissora a sua aplicação ainda é inviável devido às baixas densidades de correntes elétricas obtidas. neste contexto, a modelagem matemática pode auxiliar na investigação e compreensão dos fenômenos envolvidos e consequentemente contribuir para o aprimoramento destes sistemas. assim o objetivo deste trabalho foi modelar a cinética de geração de corrente elétrica de uma célula combustível microbiana inoculada com micro-organismos marinhos. para tal fim foi empregado um modelo matemático composto por um sistema de equações diferenciais, no qual o metabolismo microbiano foi descrito pela relação de nerns-monod e o mecanismo de transferência de elétrons extracelular (tee) de acordo com a lei de ohm. os dados experimentais foram obtidos em uma ccm de dois compartimentos, um ânodo e um cátodo, separados por uma membrana catiônica. o ânodo foi inoculado com sedimento de origem marinha em condições de anaerobiose e alimentado com acetato, enquanto que, o cátodo foi alimentado com ferrocianeto de potássio. em ambos os compartimentos foram empregadas placas de grafite como eletrodos, as quais estavam conectadas externamente por uma resistência elétrica. durante a operação do sistema, o compartimento do ânodo foi operado alternadamente pelos regimes de batelada sequencial e contínuo. os resultados ilustram que em menos de quatro dias de operação a geração de corrente elétrica já havia atingido um valor estável, comprovando a capacidade exoeletrogênica das comunidades de micro-organismos presentes no sedimento marinho. observou-se que estes micro-organismos desenvolviam-se preferencialmente aderidos a superfície dos eletrodos na forma de um biofilme e que utilizavam um mecanismo direto de transferência eletrônica extracelular (nanofios ou citocromos) para estabelecer o contato elétrico com o eletrodo. de maneira geral a modelagem matemática da cinética de geração de corrente elétrica foi possível, sendo que o modelo apresentou a capacidade de descrever os resultados, de corrente em função do potencial elétrico, obtidos nas análises de voltametria cíclica nos diferentes dias de operação do reator. o modelo forneceu valores de parâmetros com significado físico e biológico o que possibilitou investigar o papel da condutividade do biofilme na geração da corrente elétrica e também o efeito das condições operacionais sobre a geração de corrente. as simulações das curvas de polarização foram pouco exatas, contudo, constatou-se que os resultados apresentavam o mesmo comportamento e ordem de grandeza dos dados experimentais. a incorporação de novas resistências elétricas no modelo pode contribuir para a melhora nas predições e este é um desafio ainda a ser vencido. palavras-chave: célula combustível microbiana, sedimento marinho, cinética de geração de corrente elétrica.
Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.9857
ODS 1 | ODS 2 | ODS 3 | ODS 4 | ODS 5 | ODS 6 | ODS 7 | ODS 8 | ODS 9 | ODS 10 | ODS 11 | ODS 12 | ODS 13 | ODS 14 | ODS 15 | ODS 16 |
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ODS Predominates


4,99%

5,93%

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6,27%

6,46%

5,30%

6,05%

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7,62%

5,35%

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5,44%

6,23%

6,54%

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