Efeitos do potencial aplicado na formação de biofilme eletroativo primário produzido por Shewanella amazonensis em célula à combustível microbiana alimentada com efluente de biodiesel

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorSilva, Gilmar Clemente-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8955038610365803-
Autor(es): dc.contributorSantos, Fabiana Soares dos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6610070595537833-
Autor(es): dc.contributorSilva, Daniel Clemente Vieira Rêgo da-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2399438830443349-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4157545363717028-
Autor(es): dc.creatorGaleano López, Mariella Belén-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:29:30Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:29:30Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-12-05-
Data de envio: dc.date.issued2022-12-05-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/27175-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/771615-
Descrição: dc.descriptionAs células à combustível microbianas (CCMs) são dispositivos de vanguarda capazes de remover a matéria orgânica presente nos efluentes industriais ou esgoto doméstico e simultaneamente gerar energia elétrica. Nesses dispositivos, um componente dos mais importantes é a interface anodo/biofilme, pois é nesta superfície que consórcios de bactérias exoeletrogênicas crescem formando um biofilme eletroativo, o qual é responsável pela oxidação do substrato e transferência de elétrons gerando uma diferença de potencial. A presente pesquisa avaliou os efeitos do potencial externo aplicado na formação do biofilme eletroativo primário formado pela Shewanella amazonensis, numa CCM alimentada com efluente da indústria do biodiesel. Amostras desse efluente foram diluídas (2:10), suplementadas com sais minerais e acetato de sódio, inoculadas com cultura de S. amazonensis SB2BT e adicionadas numa célula eletroquímica de três eletrodos (trabalho, tecido de carbono; contra eletrodo, espiral de platina e referência Ag/AgCl KCl sat.). Utilizou-se as técnicas eletroquímicas de cronoamperometria (CA), voltametria cíclica (CV) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) para avaliar o comportamento eletroquímico. A cronoamperometria com potencial constante (+0,3 V) apresentou a formação de um biofilme eletroativo primário de S. amazonensis nas 245 horas de operação do dispositivo. A máxima densidade de corrente foi de ~22 μA cm⁻² decorridas 42 horas do experimento e a mínima densidade de corrente observada foi de 4,08 μA cm⁻² após 124 horas de operação. Na voltametria cíclica não se observaram picos definidos de oxidação e redução do substrato pela S. amazonensis no período de operação dos dispositivos sem ou com potencial aplicado, denominados CCM controle e CCM potencial, respectivamente. Entretanto, no final do experimento, as maiores densidades de corrente anódicas foram observadas na CCM controle. A técnica de EIE evidenciou uma diminuição da resistência de transferência de carga de elétrons à interface durante o experimento. Análises físico-químicas de demanda química de oxigênio (DQO) e cromatografia de íons para cátions foram realizadas para avaliar o desempenho de tratamento do biofilme. A eficiência na remoção da DQO foi de 86 % para a CCM controle e 84 % para a CCM potencial. Não foi observada durante a operação do experimento uma diminuição linear na concentração dos íons Na⁺ , K⁺ e Ca⁺² nas amostras dos dispositivos controle e com potencial aplicado, provavelmente devido às flutuações na disponibilidade desses íons. Apesar desse estudo ter evidenciado a formação de biofilme eletroativo sob um potencial oxidativo, poderiam ser feitos outros estudos mais aprofundados aplicando outros potenciais, tanto oxidativos como redutivos, pois a cepa de S. amazonensis ainda é pouco estudada em CCMs.-
Descrição: dc.descriptionOrganização dos Estados Americanos-
Descrição: dc.descriptionGrupo Coimbra de Universidades Brasileiras-
Descrição: dc.descriptionThe Microbial fuel cells (MFCs) are cutting-edge devices capable of removing organic matter present in industrial effluents or domestic sewage and simultaneously generating electricity. One of the essential components in these devices is the anode/biofilm interface. On this surface, the consortia of exoelectrogenic bacteria grow to form a biofilm responsible for the substrate's oxidation and electron transfer, generating a potential difference. This research evaluated the effects of the external potential applied in forming the primary electroactive biofilm formed by Shewanella amazonensis in a MFC fed with effluent from the biodiesel industry. Samples of this effluent were diluted (2:10), supplemented with mineral salts and sodium acetate, inoculated with S. amazonensis SB2BT and added to an electrochemical cell three electrodes (work, carbon fabric; counter, platinum spiral, and reference Ag/AgCl sat. KCl). The electrochemical techniques of chronoamperometry (CA), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to evaluate the electrochemical behavior. Chronoamperometry with constant potential (+0,3 V) showed the formation of a primary biofilm of S. amazonensis in the 245 hours of operation of the device. The maximum current density was ~22 μA cm⁻² after 42 hours of the experiment, and the minimum observed current density was 4.08 μA cm⁻² after 124 hours of operation. In cyclic voltammetry, no definite peaks of oxidation and reduction of the substrate by S. amazonensis in the operation of devices with or without applied potential, called MFC control and MFC potential, respectively. However, at the end of the experiment, the highest densities of anodic currents were observed in the MFC control. The EIS technique showed a decrease in electron charge transfer resistance to the interface during the experiment. Physical-chemical analyses of chemical oxygen demand (COD) and ion chromatography for cations were performed to evaluate the biofilm's treatment performance. The COD removal efficiency was 86 % for the MFC control and 84 % for the MFC potential. During the experiment operation, a linear decrease in the concentration of Na⁺ , K⁺ e Ca⁺² ions was not observed in MFC control and MFC with applied potential, probably due to fluctuations in the availability of these ions. Although this study has evidenced the formation of electroactive biofilm under an oxidative potential, further studies could be carried out by applying other potentials, both oxidative and reductive, as the S. amazonensis strain is still poorly studied in CCMs.-
Descrição: dc.description63 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectVoltametria cíclica-
Palavras-chave: dc.subjectCronoamperometria-
Palavras-chave: dc.subjectEspectroscopia de impedância eletroquímica-
Palavras-chave: dc.subjectSistema bioeletroquímico-
Palavras-chave: dc.subjectBiofilme eletroativo-
Palavras-chave: dc.subjectShewanella amazonensis-
Palavras-chave: dc.subjectTecnologia Ambiental-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectCyclic voltammetry-
Palavras-chave: dc.subjectChronoamperometry-
Palavras-chave: dc.subjectElectrochemical impedance spectroscopy-
Título: dc.titleEfeitos do potencial aplicado na formação de biofilme eletroativo primário produzido por Shewanella amazonensis em célula à combustível microbiana alimentada com efluente de biodiesel-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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