Biocélula combustíveis

Páginas: 5 (1100 palavras) Publicado: 10 de novembro de 2012
I LHA SOLTEIRA

XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha Solteira - SP
Paper CRE05-FS02

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE BIOCÉLULAS A COMBUSTÍVEL E CÉLULAS A
COMBUSTÍVEL ELETROQUÍMICAS
George Cassani Gatti1 e Sílvio Carlos A. de Almeida2
Programa de Engenharia Mecânica – Universidade Federal do Rio de Janeiro
Cid. Universitária-Centro deTecnologia-Bloco G, sala 204, Ilha do Fundão – Caixa Postal 68503, CEP: 21945-970,
Rio de Janeiro, RJ – Tels.:(021) 2562.8366, 8371 FAX.: (021) 2562.8383
1
gatti.ufrj@globo.com, 2silviocarlos10@yahoo.com.br

Introdução e Objetivos
Diversas tecnologias têm sido estudas como alternativas aos derivados de petróleo. Dentre estas se
destaca a tecnologia das células a combustível devido ao seudiversificado campo de aplicação que abrange
desde dispositivos portáteis até a geração estacionária, incluindo o uso automotivo. Embora o seu elevado
custo ainda inviabilize a aplicação desses dispositivos em larga escala, a diminuição do custo, do peso e o
aumento da eficiência, propiciará um rápido crescimento na utilização das células a combustível.
A tecnologia das células a combustível édivida em duas categorias as células a combustível
eletroquímicas (também chamadas de convencionais) e as biocélulas a combustível (ou células a combustível
biológicas), tendo estas últimas recebido bastante atenção nos últimos 3 anos. O presente trabalho visa
apresentar e comparar a tecnologia das biocélulas a combustível (especificamente das células a combustível
enzimáticas) com as células acombustível eletroquímicas.
Existem dois tipos básicos de biocélulas a combustível, que se distinguem pelo biocatalisador utilizado:
as células a combustível microbianas (MFC – Microbial Fuel Cell) e as células a combustível enzimáticas
(EFC – Enzymatic Fuel Cell), que utilizam como biocatalisadores bactérias e enzimas, respectivamente. O
princípio de funcionamento delas é similar ao das célulasa combustível eletroquímicas. Contudo é
importante ressaltar que, além da enzima a EFC, necessita de co-fatores (por exemplo: NAD+, NADP+ e
FAD) e de mediadores, que funcionam como transportadores biológicos de elétrons entre as enzimas e o
ânodo. No caso da EFC, as enzimas oxidam o combustível através da redução do NAD+ que, em seguida,
reduz o mediador que fornece os elétrons para asuperfície do anodo de ouro (que são conduzidos a uma
corrente externa, gerando eletricidade, (ver figura 1) e gerando íons H+, que serão transportados através da
membrana até o catodo onde reagem com O2 formando H2O. Na literatura encontra-se que fatores como:
variação do pH, número de membranas e resistência influenciam o desempenho da EFC.

Figura 1: Esquema de funcionamento do ânodo de uma EFCalimentada por lactato que utiliza a enzima LDH com uma
camada única de PQQ/NAD+ (mediador/co-fator) e o eletrodo de ouro [2]

Para uma comparação adequada das células a combustível, consideraremos uma PEMFC (Proton
Exchange Membrane Fuel Cell – célula a combustível de membrana de permuta protônica) como referência.
Devido ao fato dessa possuir uma configuração semelhante ao de uma EFC, poisambas utilizam membrana
de permuta protônica como eletrólito e o cátodo está em contato direto com o ar (onde acontece a reação de
redução do oxigênio).
A diferença estrutural básica entre as duas tecnologias é a utilização de enzimas na EFC ao invés dos
dispendiosos catalisadores empregados nos ânodos da PEMFC. Além disso, a EFC pode ser construída sem
utilizar a membrana protônica (permitindouma diminuição considerável no custo do dispositivo, sem

prejuízo da eficiência da mesma), conseguem realizara oxidação direta de combustíveis líquidos, como o
etanol, metanol, glicose (importante para aparelhos implantados no corpo humano), assim como o
aproveitamento de resíduos, como matéria orgânica em decomposição, lixo, resíduos urbanos e industriais. A
tabela 1 compara a PEMFC...
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