Geração de energia em células a combustível microbianas em cascata: investigação do tratamento de lixiviado de aterro sanitário

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Arruda, Gabriel Santiago de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: cascade effluent treatment; Células a combustível microbianas; landfill leachate; lixiviado de aterro sanitário; Microbial fuel cells; tratamento de efluente em cascata
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106134/tde-19022024-120031/

As células a combustível microbianas (CCMs) são sistemas bioeletroquímicos que geram eletricidade a partir da oxidação de matéria orgânica (MO). Esse processo funciona como uma maneira de tratar águas residuárias a exemplo do lixiviado de aterro sanitário (LAS). Entretanto, esse efluente possui uma composição complexa, e muitas vezes recalcitrante, o que dificulta seu tratamento e motiva pesquisas nessa área. Este trabalho tem como objetivo investigar a produção de energia e a remoção de MO em CCMs em cascata no tratamento do lixiviado de aterro sanitário. Foram construídas e operadas 4 células onde, no início da operação, a alimentação foi feita com um efluente sintético para desenvolver as bactérias dos reatores. Em seguida, a carga orgânica desse efluente sintético foi aumentada, para começar a aclimatar essas comunidades microbianas para a situação de alimentação com o LAS, e foram então montadas em 2 conjuntos de 2 CCMs em cascata, visando investigar o tratamento em 2 etapas desse efluente. Quando os reatores se estabilizaram, e depois de uma transição gradual do efluente sintético para o lixiviado, se iniciou a alimentação com o lixiviado puro diluído em aproximadamente 2 vezes. As unidades de saída da cascata tenderam a produzir uma densidade máxima de potência maior (15,51 W/m³ no conjunto 1 e 11,17 W/m³ no conjunto 2) do que as unidades de entrada (9,88 W/m³ no conjunto 1 e 11,24 W/m³ no conjunto 2), enquanto as unidades de entrada removem mais matéria orgânica do LAS (14,7 ± 2,9 % da demanda química de oxigênio (DQO) no conjunto 1 e 14,4 ± 3,5 % da DQO no conjunto 2) do que as unidades de saída (9,0 ± 2,5 % da DQO no conjunto 1 e 7,3 ± 2,3 % da DQO no conjunto 2). A remoção global de cada cascata corresponde aproximadamente à fração de MO biodegradável do LAS, o que pode significar que não foi removida a MO recalcitrante desse efluente. Ainda assim as eficiências coulombianas (ECs) foram elevadas (conjunto 1: Entrada EC = 12,1 ± 4,9 % e Saída EC = 33,9 ± 11,3 %; conjunto 2: Entrada EC = 16,3 ± 6,9 % e Saída EC = 39,6 ± 16,2 %) o que mostra que as CCMs nessa configuração e com esse lixiviado (recalcitrante) produzem mais eletricidade do que tratam eficientemente o LAS.