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Fonseca.pdf: 5044644 bytes, checksum: 0cf098fc158bb9034a0275f3fdc8b0d0 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Microbial fuel cells (MFC) are electrochemical devices that exploit the ability of some species of microorganisms to use electrodes as final acceptors of electrons in their metabolism. The interest in this technology is associated with the possibility of using different compounds, including domestic and industrial effluents, in the generation of electric energy. In this context, the study of MFC that use residual frying oils (RFO) as substrate gains attention by bringing an alternative both from an environmental and an energetic point of view. The objective of this work was to model the best conditions for the simultaneous degradation of these RFO and electric current generation of a microbial fuel cell inoculated with Shewanella putrefaciens. For this purpose, a factorial and central compound planning (CCP) design was used, in which microbial metabolism was studied under the effects of pH, temperature, medium agitation, oil concentration and time. The experimental data were obtained in a two-chamber MFC, an anode and a cathode, separated by a proton exchange membrane. The anode was inoculated with S. putrefaciens under anaerobic conditions and fed with RFO, while the cathode was fed with tap water and salinized tap water. In the anode, an electrode was used as a graphite cloth with a polypropylene mesh and an aluminum heatsink on the cathode. Both were connected externally by an electrical resistance. During the operation of the system, the anode compartment was operated in batch mode. The results show that in less than two days of operation the current generation had reached a stable value, proving the exoelectrogenic capacity of the bacteria. It was observed that S. putrefaciens did not develop a biofilm on the surface of the electrodes with samples from the University Restaurant (UR), but adhered to the electrode with domestic oil as a substrate, demonstrating a direct mechanism of extracellular electron transfer to establish the electrical contact with The electrode. In general, the mathematical modeling of the degradation of the oils for the simultaneous generation of electric current was possible, requiring further studies of the chemical composition of the oils for the evaluation of the efficiency of the MFC with the chemical parameters, since it was only possible to analyze from the point of electrical parameters. In addition, it was possible to verify that the amount of bacterial colonies does not interfere in the generation of tension, being this one generated of stable form with small cellular concentrations. / Células combustíveis microbianas (CCM) são dispositivos eletroquímicos que exploram a habilidade de algumas espécies de micro-organismos utilizarem eletrodos como aceptores finais de elétrons em seu metabolismo. O interesse nesta tecnologia está associado à possibilidade de empregar diferentes compostos, inclusive efluentes domésticos e industriais, na geração de energia elétrica. Neste contexto, o estudo de CCM que usem óleos de fritura residuais (OFR) como substrato ganha atenção por trazer uma alternativa tanto do ponto de vista ambiental quanto energético. Assim o objetivo deste trabalho foi modelar as melhores condições para a simultânea degradação destes OFR e geração de corrente elétrica de uma célula combustível microbiana inoculada com Shewanella putrefaciens. Para tal fim foi empregado um planejamento fatorial e planejamento de composto central (PCC), no qual o metabolismo microbiano foi estudado sob os efeitos de pH, temperatura, agitação do meio, concentração do óleo e tempo. Os dados experimentais foram obtidos em uma CCM de dois compartimentos, um ânodo e um cátodo, separados por uma membrana de troca de prótons. O ânodo foi inoculado com S. putrefaciens em condições de anaerobiose e alimentado com OFR, enquanto, o cátodo foi alimentado com água da torneira e água da torneira salinizado. No ânodo, foi empregado como eletrodo pano de grafite imobilizado com tela de polipropileno e no cátodo um dissipador de calor de alumínio. Ambos estavam conectados externamente por uma resistência elétrica. Durante a operação do sistema, o compartimento do ânodo foi operado em regime de batelada. Os resultados ilustram que em menos de dois dias de operação a geração de corrente elétrica já havia atingido um valor estável, comprovando a capacidade exoeletrogênica da bactéria. Observou-se que a S. putrefaciens pouco desenvolveu biofilme na superfície dos eletrodos com amostras do óleo do Restaurante Universitário (RU), mas aderiu ao eletrodo tendo óleo doméstico como substrato, demonstrando um mecanismo direto de transferência eletrônica extracelular para estabelecer o contato elétrico com o eletrodo. De maneira geral, a modelagem matemática da degradação dos óleos para simultânea geração de corrente elétrica foi possível, necessitando de maiores estudos da composição química dos óleos para a avaliação da eficiência da CCM com os parâmetros químicos, uma vez que só foi possível analisar do ponto de vista dos parâmetros elétricos. Além disso, foi possível verificar que a quantidade de colônias bacterianas não interfere na geração de tensão, sendo este gerado de forma estável com pequenas concentrações celulares.