Células à Combustível Microbiano (CCM)
Uma célula a combustível microbiano é um dispositivo que utiliza microrganismos para converter energia química contida em compostos orgânicos presentes na água em energia elétrica, por meio de processos de oxidação e redução. Essa tecnologia inovadora tem o potencial de purificar águas residuais enquanto produz eletricidade.
O princípio básico de uma CCM envolve a existência de uma câmara anódica, onde ocorre a oxidação de substratos orgânicos pelos microrganismos (geralmente bactérias) presentes em um biofilme. Durante esse processo de oxidação, elétrons são liberados e transferidos para o ânodo. Em seguida, os elétrons viajam por um circuito externo, gerando corrente elétrica, e se combinam com íons de hidrogênio (H+) no cátodo. Por fim, o oxigênio (O2) do ambiente reage com os íons de hidrogênio e os elétrons no cátodo, formando água.
Existem várias razões pelas quais são necessárias investigações científicas na área de células a combustível microbianas aplicadas à purificação de águas:
- Melhoria do desempenho: As investigações científicas permitem otimizar as condições de operação das CCMs, como o tipo de substrato, pH, temperatura, tipo de eletrodo, geometria do sistema e arranjo do biofilme microbiano. Esses estudos ajudam a maximizar a eficiência de purificação e a produção de eletricidade, melhorando o desempenho geral da CCM.
- Entendimento dos mecanismos: A compreensão aprofundada dos mecanismos bioeletroquímicos e microbiológicos envolvidos nas CCMs é fundamental. Através de investigações científicas, é possível elucidar os processos de transferência de elétrons, o metabolismo microbiano, os fatores limitantes e as interações sinérgicas entre os microrganismos e os eletrodos. Esse conhecimento contribui para otimizar o projeto e a eficiência das CCMs.
- Exploração de novos substratos: As CCMs tradicionalmente utilizam compostos orgânicos simples, como ácidos graxos voláteis, como substratos. No entanto, há um grande potencial em explorar a utilização de diferentes tipos de resíduos orgânicos, como águas residuais industriais ou agrícolas, para a produção de eletricidade e purificação de água. Investigar a viabilidade e o desempenho desses substratos é essencial para ampliar as aplicações das CCMs.
- Escalabilidade e aplicabilidade prática: Para tornar as CCMs uma tecnologia viável em escala real, são necessárias investigações científicas para abordar desafios relacionados à durabilidade dos eletrodos, resistência a contaminantes, desenvolvimento de materiais mais eficientes e técnicas de construção de reatores. Esses estudos contribuem para aprimorar a confiabilidade, a escalabilidade e a aplicabilidade prática das CCMs na purificação de águas.
