Avaliação do uso de celulose bacteriana como membrana trocadora de cátions para o tratamento de DAM e geração de energia em Células Combustível Microbianas

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Oral
  • Eixo temático: Meio Ambiente
  • Palavras chaves: Célula combustível microbiana; Drenagem ácida de mina; Celulose bacteriana; Membranas trocadoras de cátions;
  • 1 UFSC
  • 2 Campus Araranguá / Universidade Federal de Santa Catarina
  • 3 Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos / UFSC

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Resumo

A deposição imprópria dos rejeitos da extração de carvão ocasiona diversos problemas de impacto ambiental, dentre eles a geração da drenagem ácida de mina (DAM), resultante da lixiviação de metais pesados presentes no rejeito carbonoso. A DAM é produzida quando pirita contida nos rejeitos da mineração do carvão é exposta ao oxigênio atmosférico e água. Reações de oxirredução envolvendo metais, oxigênio, sulfato e água levam à dissolução dos metais e acidificação da fase líquida, promovendo mais dissolução de metais. Devido à acidez e ao elevado conteúdo de metais, a DAM é altamente tóxica e uma ameaça ao meio ambiente e a vida humana e animal. A tecnologia de Células Combustíveis Microbianas (CCM) é uma alternativa para o tratamento da DAM e simultânea geração de energia. Contudo, as membranas trocadoras de cátions (MTC), como o Nafion®117, polímero classicamente utilizado na construção das CCM
é um dos componentes estruturais mais caros do sistema. Assim, o presente estudo objetiva avaliar o uso da celulose bacteriana (CB), como substituto de baixo custo, como uma CCM utilizada no tratamento da DAM e geração de energia. Deste modo, foram construídas e monitoradas 2 CCM do tipo H, cuja câmera catódica (2 litros) continha DAM coletada de uma área de mineração do sul de Santa Catarina, inoculada com lodo enriquecido com bactérias redutoras do sulfato (BRS) parcialmente preenchida com casca de arroz, servindo como leito fixo para simular uma barreira reativa permeável. A câmara anódica continha lodo de estação de tratamento doméstico suspenso em tampão fosfato (pH =7) e glicose(1g/L). Uma das CCM teve as câmaras anódicas e catódicas separadas por CB e outra por Nafion® 117, como MTC. Foram utilizados como cátodo e ânodo feltro de carbono (10 cm²) conectados por fio de fibra de carbono a uma resistência externa de 1000 ohms. O acompanhamento do desempenho das CCM por 77 dias, através das medidas diárias do potencial gerado e a variação semanal do pH mostraram valores máximos de potencial obtidos iguais a 136 mV (no sexagésimo quinto dia) e 156 mV (no trigésimo dia) para as CCM separadas por Nafion®117 e CB, respectivamente. Para ambos os tipos de MTC observou-se elevação do pH do efluente das CCM de 4,0 para 6,8. Embora preliminares, tanto pelo potencial gerado quanto pela elevação do pH da DAM, estes resultados sugerem que é possível utilizar CB como um substituinte do Nafion®117, como MTC. tornando a tecnologia das CCM, menos dispendiosa, considerando-se o custo elevado das membranas de Nafion.

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