Aplicação de células de combustível microbiológicas para o tratamento da manipueira e geração de energia

Abstract

A cultura da mandioca possui uma representação significativa no contexto socioeconômico mundial, desempenhando um papel crucial na segurança alimentar da população e na geração de renda e emprego. A partir do processamento da mandioca para a industrialização de produtos como farinha de mandioca, polvilho, tapioca, entre outros, obtém-se a manipueira, um líquido rico em compostos orgânicos e minerais. No entanto, se a manipueira for descartada sem o devido tratamento, pode gerar sérios problemas ambientais e de saúde. A tecnologia de Células de Combustível Microbiológicas (CCMs) surge como uma oportunidade promissora para o tratamento da manipueira, utilizando-a como substrato, visando agregar valor e potencial energético ao efluente, o que pode ter um impacto sustentável e inovador. As CCMs utilizam fontes orgânicas para o metabolismo das bactérias exoeletrogênicas, liberando elétrons que fluem por um fio condutor, conectado a um par de eletrodos, imersos nos compartimentos anódicos e catódicos e separados por uma membrana trocadora de prótons (MTP). As CCMs geram eletricidade por meio da oxidação do substrato no ânodo, resultando na geração e transporte de elétrons e prótons. Enquanto o elétron é transportado do ânodo para o cátodo por um circuito externo, o próton é movido mediante uma MTP. Neste estudo, foram montadas três CCMs, utilizando manipueira como substrato para o ânodo e uma solução de meio basal com adição de ferricianeto de potássio (K3[Fe(CN)6]) como mediador redox para o cátodo. Os resultados obtidos da remoção da demanda química de oxigênio (DQO) foram consistentes, representando uma redução na faixa de 92,55% a 96,76% da matéria orgânica do efluente. O pH apresentou um aumento percentual na faixa de 40,90% a 25,83%, e os níveis de cianeto livre aumentaram, indicando que atividade microbiológica pode ter influenciado no metabolismo. Para as CCMs, a maior densidade de potência observada foi de 9,06 W/cm², e o maior potencial elétrico, com a utilização de uma resistência de 1000 Ω, foi de 368,77 mV. A partir deste estudo, espera-se contribuir para a comunidade científica que busca abordagens para o tratamento de efluentes utilizando CCMs, com a intenção de agregar valor potencial e energético ao efluente do processamento da mandioca.