Produção de energia por Synechococcus sp. em células biofotovoltaicas em diferentes ânodos

Abstract

Esse trabalho apresenta a análise comparativa de valores de tensão obtidos através da geração de energia pela cianobactéria Synechococcus sp. em Células Biofotovoltaicas. Esta tecnologia busca converter energia luminosa em energia elétrica catalisada por organismos fotossintetizantes. Neste estudo, compara-se a eficiência na produção de energia utilizando-se três diferentes ânodos: i) vidro revestido em Óxido de Estanho dopado com Flúor (FTO), ii) Tecido de carbono e iii) Aço inoxidável. Sob estes ânodos foram depositadas suspensões da cianobactéria Synechococcus sp., as quais foram mantidas em condições luminosas de 4000 lux seguida por condições sem luz, em ciclos de 12 em 12 horas, com acompanhamento da evolução da tensão gerada por um período de 5 dias. Foi desenvolvida célula em multicanais buscando facilitar a análise comparativa através de medição simultânea, sendo esta realizada por dispositivo remoto. Como cátodo foram utilizados eletrodos de platina suportada em carbono para todas as configurações estudadas. Os organismos fotossintetizantes foram depositados em biofilme sobre os ânodos e imersos em meio de cultivo líquido BG11, o ambiente desenvolvido no dispositivo se mostrou viável para crescimento celular. Toda a análise foi realizada através de resultados experimentais, obtendo valores de tensão normalizados em função de densidade de potência. Os valores de densidade de potência máxima obtidos foram iguais a 7,31 x 10-2 mW/m², 6,86 x 10-2 mW/m² e 6,39 x 10-2 mW/m², para as células biofotovoltaicas com ânodo de vidro revestido por FTO, ânodo de tecido de carbono e ânodo de aço inox, respectivamente. Assim, o ânodo em vidro revestido por FTO se mostrou o mais vantajoso por exibir maiores valores de tensão e consequentemente de densidade de potência.

The present work aims to develop a comparative analysis of the energy levels generated by a Biophotovoltaic Cell utilizing the cyanobacteria Synechococcus sp. This technology is based on luminous to electric energy conversion, using photosynthetic organisms as catalysts. This study compares the efficiency in production of energy using three different anodes: i) glass coated in Fluorine-doped Tin Oxide (FTO), ii) Carbon cloth and iii) Stainless steel. Synechococcus sp. cultures were placed over the anodes, and maintained in luminous conditions of 4000 lux followed by dark conditions on 12 hours cycles, the evolution of the voltage produced was monitored for a period of 5 days. A multichannel device was developed aiming to facilitate a comparative analysis through the simultaneous evaluation, made remote device. Carbon-supported platinum fabric was used as cathode for all anodes configuration. The cyanobacteria cultive was deposited in biofilm style over the anodes using BG11 as medium, the environment developed in the device was viable for cell growth. All the analysis was performed through experimental results, obtaining voltage values later normalized by power density standards. A comparative analysis was performed, resulting in power density values of 7,31 x 10-2 mW/m² for Glass coated in FTO anode, 6,86 x 10-2 mW/m² for Carbon Cloth anode and 6,39 x 10-2 mW/m² for Stainless Steel anode, which indicated the FTO coated glass anode as the most favorable for exhibiting higher voltage values and, therefore, higher power density values.