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ECOLOGIA E MEIO AMBIENTE: ÁGUAS RESIDUAIS PODEM SER LIMPAS E GERAR ELETRICIDADE AO MESMO TEMPO

Unindo o útil ao agradável pesquisadores desenvolveram um sistema que recupera ambos, filtrando águas residuais enquanto cria eletricidade. “O biogás é a principal fonte de energia que podemos recuperar das águas residuais; a outra é a bioeletricidade.” A natureza agradece quando essas águas residuais são devolvidas limpas.

Pesquisadores usam águas residuais para gerar eletricidade – durante a limpeza

Se as águas residuais estão cheias de “resíduos” é uma questão de perspectiva.

“Por que é um desperdício?” perguntou Zhen He, professor da Washington University em St. Louis. “São materiais orgânicos”, disse ele, e podem fornecer energia de várias maneiras.

Depois, há outro recurso valioso em águas residuais. Água.

Seu laboratório desenvolveu um sistema que recupera ambos, filtrando águas residuais enquanto cria eletricidade. Os resultados dos testes em escala de bancada foram publicados em maio e apresentados como um artigo de capa na revista Environmental Science: Water Research & Technology .

Os resíduos nas águas residuais estão cheios de materiais orgânicos que, para as bactérias, são alimentos.

“As bactérias os amam e podem convertê-los em coisas que podemos usar”, disse ele. “O biogás é a principal fonte de energia que podemos recuperar das águas residuais; a outra é a bioeletricidade. ”

Pesquisadores egípcios que trabalham com ele têm interesse em usar plataformas tecnológicas semelhantes para dessalinização de água.

Já existem maneiras de capitalizar as bactérias para produzir energia a partir de águas residuais, mas esses métodos costumam fazer isso às custas da água, que poderia ser filtrada e de outra forma usada – se não para beber – para fins de “água cinza”, como irrigação e descarga do banheiro.

Seu laboratório pegou os dois processos – filtração e produção de energia – e os combinou, integrando o sistema de filtração ao eletrodo anódico de um sistema eletroquímico microbiano.

O sistema é configurado como uma célula de combustível microbiana típica, uma bateria bacteriana que usa bactérias eletroquimicamente ativas como catalisador, enquanto uma célula de combustível tradicional usaria platina. Nesse tipo de sistema, as bactérias são fixadas ao eletrodo. Quando a água residual é bombeada para o ânodo, as bactérias “comem” os materiais orgânicos e liberam elétrons, criando eletricidade.

Filtrar essa mesma água, entretanto, requer um sistema diferente.

Seu laboratório combinou os sistemas, desenvolvendo um ânodo permeável que atua como um filtro.

O ânodo é uma membrana dinâmica, feita de tecido de carbono condutor. Juntas, as bactérias e a membrana filtram de 80% a 90% dos materiais orgânicos – o que deixa a água limpa o suficiente para ser liberada na natureza ou tratada posteriormente para uso em água não potável.

Ele usou uma cultura mista de bactérias, mas elas tinham que compartilhar uma característica – a bactéria tinha que ser capaz de sobreviver em um ambiente com oxigênio zero.

“Se houvesse oxigênio, as bactérias apenas despejariam elétrons no oxigênio, não no eletrodo”, disse ele. “Se você não consegue respirar com o eletrodo, você perecerá.”

Para encontrar as bactérias corretas, Ele geralmente segue a natureza.

“Não é 100% natural, mas selecionamos aqueles que podem sobreviver nessa condição”, disse ele. “É mais como ‘seleção projetada’”, as bactérias que sobreviveram e respiraram com o eletrodo foram selecionadas para o sistema.

A quantidade de eletricidade gerada não é suficiente para, digamos, abastecer uma cidade, mas é teoricamente suficiente para ajudar a compensar a quantidade substancial de energia usada em uma estação de tratamento de água típica dos Estados Unidos.

“Nos Estados Unidos, cerca de 3% a 5% da eletricidade é usada para a atividade de água e esgoto”, disse ele. Considerando o uso por uma usina municipal local, ele acredita que seu sistema pode reduzir significativamente o consumo de energia.

“A água residual é um recurso no local errado.”

“Normalmente, o processo consome cerca de 0,5 KWH de eletricidade por metro cúbico”, disse ele. Com base em experimentos em escala de bancada, “Podemos reduzi-lo pela metade, ou mais disso.”

Mas o objetivo principal do sistema de He não é a produção de eletricidade, é o tratamento de águas residuais e a recuperação de nutrientes.

“As bactérias podem converter esses materiais orgânicos em coisas que podemos usar”, disse ele. “Também podemos recuperar nutrientes como nitrogênio ou fósforo para fertilizantes. Podemos usá-lo para alimentar as plantas. Só quando não o usamos, ele se torna um desperdício. ”

Fonte: Washington University em St. Louis ; imagem em destaque, Patrick Brossett,

Fonte: Good News Network

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