Eletrodos de celulose bacteriana funcionalizados com nanopartícula de prata: Síntese e caracterizações visando aplicação em CCMs

Abstract

Devido o aumento na demanda energética e com isso a busca por fontes de energia renováveis com baixa emissão de carbono, células de combustíveis microbianas (CCMs) estão sendo amplamente estudadas devido às suas características de geração de energia limpa com o tratamento de efluente simultâneo. Atualmente CCMs apresentam um alto custo devido ao preço elevado de seus principais componentes como membrana trocadora de prótons (MTP) e eletrodos. O desenvolvimento de componentes com menor custo é um ponto crucial que é foco de diversas pesquisas. Neste trabalho então foi proposto a sintetização de um composto formado por membrana de celulose bacteriana (CB) funcionalizada com nanopartícula de prata visando a produção de um eletrodo biodegradável e de baixo custo para ser utilizado em anodos de CCMs. Para o desenvolvimento foi primeiramente utilizada a bactéria Komagataeibacter hansenii para produzir as membranas que posteriormente funcionalizadas com nanopartículas de prata (AgNPs) (0.0105 M) nas concentrações de (100%, 50% e 1%) e logo em seguida cortadas em 2x2cm. As membranas foram então caracterizadas por meio de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura MEV e em um segundo momento foram caracterizadas eletroquimicamente por voltametria cíclica (VC) onde foi calculada a área ativa dos eletrodos sendo a maior área ativa correspondente a CB100%, que teve um aumento de 47.83% quando comparada a celulose pura, e um aumento de 42% em termos de corrente de pico para oxidação. Os eletrodos de CB funcionalizados com AgNPs foram ainda testados em CCMs de câmara dupla utilizando a Shewanella putrefaciens como microrganismo exo-eletrogênico onde a CB100% atingiu potencial de circuito aberto de 469.85 mV em comparação com 425.05 mV para o tecido de carbono. Contudo ainda são necessárias otimizações e estudos mais aprofundados para compreender a sua aplicação em CCMs.