Uso de célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Zanetti, Francine Leal
• Orientador(a): Passig, Fernando Hermes
• Banca de defesa: Cruz, Carlos Marcus Gomes da Silva , Passig, Fernando Hermes , Doll, Maria Magdalena Ribas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Esgotos - Purificação; Ecologia dos alagadiços; Células à combustível; Águas residuais - Purificação; Fósforo - Índices; Nitrôgenio - Índices; Oxigênio - Índices; Sewerage - Purification; Wetland ecology; Fuel cells; Sewage - Purification; Phosphorus - Indexes; Nitrogen - Indexes; Oxygen - Indexes
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23611

A partir da operação de três sistemas de tratamento por wetlands construídos, sendo um sistema controle (WC-A) e dois sistemas com célula combustível microbiana (WC-B e WCC) foram avaliadas a tensão e corrente elétrica geradas e a qualidade do tratamento de esgoto sintético. Os sistemas WC-B e WC-C diferenciaram-se pela posição dos eletrodos. Os aparatos possuíam volume útil médio de 18,5 L e operam em modo contínuo com TDH de 24 horas e fluxo vertical ascendente. O meio filtrante utilizado foi a cerâmica vermelha, oriunda de resíduo da construção civil, o que conferiu uma porosidade efetiva média de 45%. O substrato utilizado foi o esgoto doméstico sintético em uma concentração compatível com a classificação para esgoto fraco. A macrófita escolhida foi a Eichhornia crassipes com uma densidade de 20 unidades por m². Os sistemas operaram em duas etapas, uma sem aeração (etapa II) e outra com aeração forçada subsuperficial (etapa III). Os sistemas com célula combustível microbiana receberam eletrodos de carvão para serem o cátodo e o ânodo. Durante as duas etapas, mesmo com aeração, os sistemas apresentaram características de ambiente anóxico, no entanto foram observadas medições de tensão de até 661 mV no sistema WC-B. Durante a etapa com aeração, os parâmetros de qualidade do efluente analisados (DQO e série nitrogenada) obtiveram melhor eficiência de remoção, com exceção do fósforo que não se alterou. A remoção média de matéria orgânica carbonácea em termos de DQO foi de 91%. A remoção média de fósforo foi de 70%, atribuído a capacidade de adsorção do meio filtrante utilizado. Foi observado acréscimo de 45% na eficiência de remoção de NTK e de 53% na eficiência de remoção de N-amon nos sistemas com CCM. Em relação a conversão de energia elétrica o sistema WC-B teve resultados mais expressivos, apresentando densidade de potência de até 74,2 mW m-2 e eficiência Coulômbica de até 15,32 %.