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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32586| Título: | Conversão de energia elétrica por célula combustível microbiana (CCM) aplicada em reator anaeróbio-aeróbio tratando esgoto sanitário |
| Título(s) alternativo(s): | Conversion of electric energy by microbial fuel cell (MCC) applied in an anaerobic-aerobic reactor treating sanitary sewage |
| Autor(es): | Aguiar, Leonardo de |
| Orientador(es): | Passig, Fernando Hermes |
| Palavras-chave: | Bioeletroquímica Biocombustíveis Águas residuais - Purificação Esgotos Células à combustível Energia elétrica - Produção Bioelectrochemistry Biomass energy Sewage - Purification Sewerage Fuel cells Electric power production |
| Data do documento: | 22-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | AGUIAR, Leonardo de. Conversão de energia elétrica por célula combustível microbiana (CCM) aplicada em reator anaeróbio-aeróbio tratando esgoto sanitário. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A comunidade científica tem voltado seus esforços em busca de soluções sustentáveis para os problemas socioambientais ocasionados pela geração de energia elétrica, a partir da queima de combustíveis fosseis e seus derivados. A célula combustível microbiana (CCM) se apresenta como uma tecnologia promissora para contribuir com essa questão energética, pois consegue converter energia química em energia elétrica, mediante o metabolismo dos microrganismos. E, a partir desse conceito foi construído um reator anaeróbio-aeróbio contendo um volume efetivo de 17,18 litros, com a inserção de 20 eletrodos de barras de grafite, em seu interior, ligados por meio de um cabo rígido de cobre a um circuito externo. Dessa forma, a presente pesquisa visa avaliar a conversão da energia elétrica da CCM aplicada a um reator anaeróbio-aeróbio, tratando esgoto sanitário (sintético). Este estudo foi dividido em 4 etapas operacionais: Etapa l (TDH de 20h), Etapa ll (TDH de 12h), Etapa lll (TDH 10h) e Etapa lV (TDH 8h), a fim de investigar as melhores condições operacionais para obtenção das maiores conversões em energia elétrica. Na Etapa l, o sistema apresentou uma remoção de 85% de DQO, enquanto a Etapa ll com um TDH de 12 horas, apresentou uma remoção de 89% de DQO. A Etapa lll e lV obtiveram uma eficiência de remoção de matéria orgânica de 88% e 89%, respectivamente. As tensões elétricas obtidas pelo sistema foram maiores na segunda Etapa operacional, se comparado com as demais, variando entre 141 mV e 661 mV. A densidade de potência também foi maior na segunda Etapa, totalizando 389,31 mW m-2 gerados no sistema. A alteração do tempo de detenção hidráulica do reator combinado interferiu significativamente na conversão de energia elétrica da CCM, sendo que no TDH de 12 horas foi registrado o melhor desempenho na geração de eletricidade pelo sistema. Além disso, a variação da concentração de matéria orgânica carbonácea, em termos de DQO, também, mostrou influenciar o processo de conversão em energia elétrica. |
| Abstract: | The scientific community has focused its efforts on search of sustainable solutions for the sócio-environmental problems caused by the generation of electric energy, from the burning of fossil fuels and their derivatives. The microbial fuel cell (MCC) is a promising technology to contribute to this energy issue, as it can convert chemical energy into electrical energy through the metabolism of microorganisms. And, from this concept, an anaerobic-aerobic reactor was built, containing an effective volume of 17,18 liters, with the insertion of 20 electrodes of graphite bars, in its interior, connected by means of a rigid copper cable to an external circuit. Thus, the present research aims to evaluate the conversion of electrical energy from the CCM applied to an anaerobic-aerobic reactor, treating sanitary sewage (synthetic). This study was divided into 4 operational stages: Stage l (20h TDH), Stage ll (12h TDH), Stage lll (10h TDH) and Stage lV (8h TDH), to investigate the best operational conditions to obtain the higher conversions into electrical energy. In Stage 1, the system presented a removal of 85% of COD, while Stage ll with a TDH of 12 hours, presented a removal of 89% of COD. Step III and IV obtained an efficiency of organic matter removal of 88% and 89%, respectively. The electrical voltages obtained by the system were higher in the second operational stage, if compared to the others, varying between 141 mV and 661 mV. The power density was also higher in the second stage, totaling 389,31 mW m-2 generated in the system. Changing the hydraulic detention time of the combined reactor significantly interfered with the conversion of electrical energy in the MCC, and the best performance in the generation of electricity by the system was recorded in the 12 hour TDH. Furthermore, the variation in the concentration of carbonaceous organic matter, in terms of COD, has also been shown to influence the process of conversion into electrical energy. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32586 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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