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Reator biológico tem bactérias que consomem poluentes ao respirar e podem transferir os elétrons gerados para fora da célula
Os tratamentos tradicionais dos efluentes de processos industriais, ou seja, dos resíduos líquidos resultantes, ocorrem principalmente por meio da remoção de poluentes para, em seguida, despejá-los em cursos d’água. A busca por alternativas mais sustentáveis que essa, lançando mão de avanços tecnológicos, é o foco do trabalho de Vitor Cano, doutorando da Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) da USP. Mais do que tratar os resíduos, sua pesquisa pretende obter energia a partir deles.
Seu trabalho – desenvolvido em parte na Columbia University, em Nova York, Estados Unidos – é voltado para a concepção e operação de um sistema bioeletroquímico denominado Célula a Combustível Microbiana (CCM), conhecida na literatura internacional como microbial fuel cell.
Basicamente, trata-se de um reator biológico composto de bactérias capazes de consumir a matéria orgânica em sua respiração, mas com a diferença de que elas podem transferir os elétrons gerados no processo para fora da célula. Dessa forma, é possível capturar esses elétrons em um eletrodo, gerando assim uma corrente elétrica.
Em outras palavras, é possível tratar efluentes industriais e, em vez de gastar energia, gerar eletricidade.”
“É uma tecnologia muito recente e promissora, pois permite a geração direta de eletricidade a partir de resíduos orgânicos, como efluentes industriais. Em outras palavras, é possível tratar efluentes industriais e, em vez de gastar energia, gerar eletricidade”, explica o estudante da pós-graduação em Sustentabilidade da EACH, que está no Departamento de Engenharia Ambiental da universidade norte-americana desde outubro de 2017, no grupo de pesquisa coordenado pelo professor Kartik Chandran.
O problema do nitrogênio
Segundo Vitor Cano, a etapa da pesquisa que ele realiza na Columbia University busca aprimorar ainda mais as possibilidades dessa tecnologia. “Estou adaptando a célula a combustível microbiana para usar não apenas a matéria orgânica como combustível, mas também o nitrogênio presente nas águas residuárias. Com isso, reduzimos a carga orgânica dos efluentes industriais e possibilitamos um novo método para o tratamento em termos de carga de nitrogênio, com a vantagem de gerar energia renovável.”
Assim, além de ser uma tecnologia promissora no tratamento de águas residuárias, protegendo a qualidade das águas superficiais e subterrâneas, o processo permitirá também o tratamento de águas residuárias com alta carga de nitrogênio, como lixiviados de aterro sanitário e efluentes industriais e agroindustriais. Mais a vantagem – nada desprezível – de se gerar energia ao final.
O pesquisador lembra que, atualmente, todos os processos conhecidos para o tratamento ou recuperação de nitrogênio apresentam um custo energético considerável, e por isso avalia a aplicação de um protótipo inovador de célula a combustível microbiana (CCM), concebido no laboratório de saneamento da EACH com materiais de baixo custo, para geração de energia utilizando a matéria orgânica e nitrogênio como combustíveis. “Eu trouxe praticamente todo o meu experimento comigo, o que inclui reatores biológicos e um sistema eletrônico de monitoramento on-line. Por conta da complexidade do experimento, a instalação em um novo ambiente foi um grande desafio para mim”, destaca ele. O aluno é orientando do professor Marcelo Antunes Nolasco e integra o Grupo de Estudo e Pesquisa em Água, Saneamento e Sustentabilidade, coordenado pelo mesmo professor na EACH. A construção dos reatores biológicos do projeto teve grande apoio técnico do especialista Kelliton Francisco, que trabalha no grupo de pesquisa do professor Nolasco.
Os resultados preliminares obtidos no Brasil demonstram a capacidade de tratamento e geração de energia do sistema. Os estudos realizados nos Estados Unidos ainda são muito preliminares, mas indicam a confirmação da possibilidade de utilização do nitrogênio como combustível na CCM. “No momento a CCM apresenta-se em fase de adaptação, com aumento contínuo da geração de corrente elétrica, o que pode estar associado ao desenvolvimento de uma comunidade microbiana eletrogênica capaz de utilizar o nitrogênio como fonte de energia”, avalia o cientista.
Da Assessoria de Comunicação da EACH
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