A alternativa ao nosso alcance

Dentro de uma célula de combustível microbiana...

2010-03-10T09:31:00.005Z

Mais uns pormenores para quem estiver interessado no incrível mundo das pilhas microbianas...

Mecanismos para a transferência de electrões para o ânodo em células de combustível

Os pontos vermelhos representam a superfície exterior dos citocromas, as linhas pretas os nanofios, enquanto que as nuvens azuis são a possível matriz extracelular, a qual contém citocromas do tipo-c, conferindo condutividade ao sistema. Adaptado de Derek R. Lovley (2008)

Modelo de transferência de electrões para o ânodo numa célula de combustível microbiana no caso específico de Geobacter sulfurreducens, a partir de NADH derivado da oxidação da matéria orgânica. Derek R. Lovley (2008)

Tal como é apresentado no esquema que se segue, a matéria orgânica complexa é hidrolizada em diversos constituintes que, na maioria dos casos, são inicialmente fermentados. Há, no entanto, microorganismos que são capazes de oxidar completamente tais componentes, servindo-se de um eléctrodo como único aceitador de electrões, bem como de oxidar de forma incompleta estes substratos, recorrendo à transferência de electrões para um eléctrodo. O acetato, ou outros ácidos menores resultantes da fermentação, podem ser completamente oxidados em dióxido de carbono, o que, tipicamente, será a fonte primária de electrões para a produção de corrente. Outra fonte de electrões pode ser o hidrogénio produzido a partir da fermentação. Na imagem que se segue, encontra-se ilustrada, de forma simplificada, a transferência directa de electrões para o ânodo, ainda que por via indirecta este processo também seja possível.

Modelo simplificado da conversão de compostos orgânicos em electricidade. Adaptado de Derek R. Lovley (2008)

2009-12-13T22:34:00.012Z

Grande potencialidade
Produção de electricidade a partir da fermentação realizada por bactérias

Pilha Microbiana Clássica (MFC - Microbial Fuel Cell)

Quando as bactérias são posicionadas na câmara do ânodo de uma célula de combustível específica, num ambiente anaeróbio, estas ligam-se ao eléctrodo. Uma vez que não possuem oxigénio disponível, transferem os electrões que obtêm por consumo (oxidação) de compostos orgânicos para o eléctrodo. Entretanto, o cátodo está exposto a oxigénio. Aí, os electrões, o oxigénio, bem como os protões combinam-se para formar somente água. Sendo assim, os dois eléctrodos (cátodo e ânodo) possuem uma diferença de potencial de cerca de 0.5V, criando uma bateria biológica se o sistema não for reabastecido, ou uma célula de combustível se se fornecerem continuamente compostos orgânicos à bactéria.

Já há muitos anos se saber que era possível converter matéria orgânica em electricidade através das bactérias, apenas recentemente se descobriu um processo viável de o fazer.

Reactor Microbiano Assistido Bio-electroquímicamente (BEAMR – BioElectrovhemically-Assisted Microbial Reactor)

Diferente das MFC :

-ambiente totalmente anaeróbio;

-inicialmente fornece-se uma pequeníssima tensão, que permite aumentar o potencial electroquímico das bactérias.

Usa cerca de 1/10 da voltagem necessária para que ocorra a electrólise

Não se limita apenas aos compostos carbohidrarados, podendo ser eficaz independentemente da matéria orgânica biodegradável solúvel.

Mudança: precisa-se!

2009-12-09T09:25:00.015Z

A electricidade proveniente de qualquer recurso, como o sol, o vento e ainda o carvão, pode ser usada para quebrar moléculas de água nos seus componentes de hidrogénio e oxigénio, num aparelho designado “electrolyzer”. O hidrogénio pode ser conduzido através de uma pilha de combustível para criar electricidade. Contudo, uma desvantagem das células de combustível é que têm um investimento inicial muito elevado, de milhares de euros por kilowatt de capacidade e a eficiência do “round-trip” através do “electrolizer” para as células de combustível e a sua transformação em corrente é menor do que 50% - o que significa que por cada 2kwh de capacidade que se põe no aparelho, apenas 1 kwh é produzido.

Surge então o conceito de desenvolvimento sustentável

O consumo não pára de crescer

Uma única pessoa, se viver 72 anos, vai lotar um apartamento de cinquenta metros quadrados, até o tecto, com o seu lixo.

Capacidade esgotada

Saldo ecológico negativo

Actualmente, já demandamos 30% a mais da capacidade do planeta.

Poluição atmosférica

O nosso projecto!

2009-11-13T22:00:00.011Z

A Energia ao Nosso Alcance

10 palavras que melhor identificam o projecto:
Inovação, determinação, ambição, sustentabilidade, energia, resíduos, pilha microbiana,hidrogénio, biotecnologia, electricidade.

Síntese do projecto:

Estudar e entender o funcionamento de uma pilha microbiana;

Vantagens e desvantagens do seu uso;

A sua constituição;

Entidades envolvidas neste projecto em Portugal;

Aspirações portuguesas neste campo.

Tema/Problema a investigar:

Quais as vantagens e desvantagens do uso da pilha microbiana?

Como se constrói e monta uma pilha microbiana?

Qual é a sua utilidade prática?

Com que instituições nos podemos associar?

Objectivos a atingir:

Angariar fundos para financiar o produto final;

Contactar com pessoas envolvidas no ramo;

Conseguir parcerias com entidades superiores;

Conhecer e dar a conhecer o tema;

Sensibilizar as pessoas para as novas energias e tecnologias.

Produtos a realizar:

Criação de um blogue com todas as etapas do nosso trabalho;

Construção de uma pilha microbiana, ligada a um painel didáctico, a uma calculadora, a um telemóvel, a um brinquedo electrónico ou a outra possibilidade (por explorar), cujos esboços começaram a ser feitos ainda com total desconhecimento quanto ao aspecto estético desta pilha (ver imagens);

Elaboração de um portefólio;

Caso haja oportunidade, realização de uma visita de estudo a universidades que tratem este tema.

Recursos necessários na escola:

Computadores (Internet);

Material laboratorial de Física e Química (a especificar de acordo com o que a pesquisa nos revelar);

Apoio monetário (?), por exemplo, da direcção.

Recursos necessários fora da escola:

Parcerias com universidades/outras instituições que trabalhem no campo (possibilidades em vista: universidades de Aveiro, Coimbra, Minho e Setúbal) ou com o projecto quark;

Material de laboratório cedido pelas parcerias ou por empresas de venda de material eléctrico/de laboratório.

Actividades previstas nas aulas:

Pesquisa na Internet sobre o que é uma pilha microbiana, em que consiste, como funciona, que reacções envolve, quais são os seus constituintes, que aplicações tem/pode ter;

Pesquisa sobre as entidades envolvidas;

Contacto com as entidades envolvidas para que nos forneçam dados;

Entrevistas.

Actividades previstas fora das aulas:

Investigação no Instituto Politécnico e Biblioteca Municipal;

Entrevistas;

Visita às universidades/laboratórios (2.º Período);

Ver uma pilha microbiana (2.º Período).

Organização do trabalho de grupo (divisão de tarefas):

1-Recolha (máxima) de informação - websites, revistas, livros,...

2- Trabalho da informação recolhida - divisão em subtemas e atribuição a elementos diferentes do grupo;

3- (a destinar)

Processo de avaliação do projecto:

Blogue;

Portefólio;

Construção final (pilha microbiana).

Primeiro passo

2009-10-14T08:59:00.007+01:00

"Viver apenas para um objectivo futuro é banal. São as encostas da montanha que sustêm a vida, não o cume"

Autor: Pirsig, Robert

E, por essa razão, vamos começar a trabalhar na base da montanha. Para tal, vamos registar neste blogue cada pequeno passo nosso até atingirmos o objectivo final - o cume da montanha.

Aqui estamos nós: Ana Lúcia, Daniel, Eduardo, Joana A., Joana G. e Ana Sofia, alunos da turma H do 12ºano da Escola Secundária Alves Martins (Viseu), a trabalhar no âmbito da disciplina de Área de Projecto e, dentro do tema geral "Um olhar sustentável sobre o Ambiente".