Energia microbiana: obtendo energia e água a partir de resíduos

Descarte de resíduos é um dos maiores problemas da atualidade. A boa notícia é que podemos utilizá-lo para produzir energia elétrica!

Já imaginou ser capaz de produzir energia elétrica a partir do seu próprio lixo? Isso já é possível, graças às células de energia microbiana, que podem ganhar a atenção das indústrias num futuro próximo, assim que as pesquisas saírem do nível de bancada.

Com a crise energética mundial decorrente da utilização de combustíveis não-renováveis que estão entrando em escassez progressivamente, novas técnicas entram em cena para suprir esse déficit cada vez maior e podem ser decisivas para o cenário econômico global.

É importante ressaltar que não apenas a economia entra em pauta nesse processo, mas a preocupação com o meio ambiente também é primordial, fazendo com que a sustentabilidade e a química verde ganhem destaque no desenvolvimento de pesquisas onde o profissional em biotecnologia pode atuar ativamente!

Princípios da química verde. Fonte: Química-UFABC

Segundo os pesquisadores Beltrame, Lhamby e Beltrame, sustentabilidade nada mais é do quea capacidade de atender as necessidades atuais sem comprometer a capacidade de gerações futuras atenderem suas próprias necessidades”, portanto esse conceito sempre vem associado com o de educação ambiental, já que é necessário que cada um faça a sua parte para a construção de um bem maior.

No ramo da pesquisa e da biotecnologia, esse conceito pode ser aplicado através da química verde , que busca por produtos equivalentes aos derivados do petróleo para sua utilização na indústria pois, segundo o estudo feito  pela petrolífera britânica BP em 2016, existem reservas mundiais de petróleo para apenas 50,6 anos se continuarmos com o uso exacerbado desse recurso.

Porém, apesar da urgência dessa substituição, produtos que relacionados à  conservação ambiental ainda são muito mais caros e não conseguem competir em preço com derivados do petróleo, incluindo aqui a dificuldade da implantação de células de energia microbiana, devido ao seu alto custo de construção.

O que é uma célula de energia microbiana?

É uma espécie de biorreator compartimentado em duas câmaras: uma biológica e uma química. Na primeira é formado um biofilme, associando um carvão biologicamente ativo aos microrganismos que irão aderir às paredes desse carvão. Esse sistema será capaz de filtrar águas contaminadas e utilizá-las como substrato para degradação da matéria orgânica, fornecendo água potável. Neste compartimento não há oxigênio livre, induzindo os microrganismos à respiração anaeróbia.

Sistema simples de uma célula de combustível microbiana, composta por suas duas câmaras. A primeira terá o substrato de matéria orgânica e, na segunda, ocorrerá produção de energia e geração de água limpa
Fonte: Interespecifics

Já na segunda câmara, haverá a produção de energia em si. Esse fenômeno vai ocorrer baseado numa reação incompleta de decomposição, gerando gás carbônico, prótons e elétrons. Os poros do biofilme permitirão a passagem de prótons para a câmara química, pois são negativamente carregados, mas os elétrons são repelidos e não conseguirão passagem por também terem carga negativa, ficando aprisionados na primeira câmara e forçados a percorrer os eletrodos para se locomoverem até a segunda, gerando energia elétrica e completando o ciclo de decomposição da matéria orgânica.

 Esquema de célula de energia microbiana para produção de H2 que pode ser utilizado como combustível. Tradução: Água residual é adicionada ao reator. Fermentação da água residual produz ácido acético. Bactéria consome o ácido acético, liberando elétrons, proteínas e CO2. Elétrons se dirigem ao cátodo via circuito externo contendo um resistor. Elétrons se juntam a prótons e formam gás hidrogênio. Hidrogênio é um combustível limpo que veículos podem utilizar. Fonte: ResearchGate

Ainda há um longo caminho a percorrer para que esse processo possa ser utilizado em larga escala, pois a ampliação do sistema para vários biorreatores deixa o mesmo mais instável e com um baixo rendimento. Entretanto, já existem estudos com resultados encorajadores para a viabilidade e reprodutibilidade da técnica tanto para uso industrial quanto para o tratamento de efluentes municipais.

As células microbianas podem ser a nossa saída para reduzir a crise energética,  já que são capazes de resolver duas problemáticas de uma só vez: a de produzir energia a partir de resíduos que seriam descartados e, no final do processo, ainda obter água limpa e reutilizável. Por isso, a otimização dos sistemas de produção de energia e o barateamento da técnica são muito importantes.

E você? Já havia ouvido falar dessas células ou conhece alguém que trabalha nesse setor? Compartilha com a gente e continua acompanhando pra se manter atualizado!!

 
evisado por Mariana Pereira e Thais Semprebom

Referências

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GAZZONI, Décio Luiz. Células de combustível microbianas. 2007. Disponível em:<https://www.biodieselbr.com/noticias/colunistas/gazzoni/celulas-combustivel-microbianas-15-08-07.htm>. Acesso em: 09 jun. 2018.
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OLIVEIRA, Marcos de. Reações Verdes: Produtos com base em matérias-primas renováveis começam a substituir derivados do petróleo. Revista Fapesp, São Paulo, v. 260, p.72-75, out. 2017. Mensal.
SANTORO, Carlo et al. Microbial fuel cells: From fundamentals to applications. A review. Journal Of Power Sources, v. 356, p.225-244, jul. 2017. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.03.109.

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RAFAEL ALVES DA SILVA
RAFAEL ALVES DA SILVA
6 anos atrás

Excelente matéria. Venho nos últimos meses me interessando bastante por essa área, inclusive para o mestrado. Foi muito esclarecedor, obrigado pela iniciativa.

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