Energia gerada por microrganismos promete purificação de água, revela pesquisa em parceria com Universidade de Bath
Data da publicação: 29 de outubro de 2020 Categoria: Notícias mais recentes
Engenheiros da Universidade de Bath, no Reino Unido, mostraram que é possível capturar a energia gerada por reações naturais ocorridas em microrganismos de dentro do solo e usá-la em um mecanismo de purificação de água. Os testes foram feitos no município cearense de Icapuí, em parceria com a Universidade Federal do Ceará, e os primeiros resultados do projeto começaram a ser publicados em revistas internacionais.
Uma equipe de engenheiros químicos e eletricistas demonstrou o potencial que “células de combustível microbiológico do solo (CCMS)” possuem de gerar, de forma simples e barata, a energia necessária para ligar um reator eletroquímico que purifica água.
O desenho da chamada prova de conceito (termo usado para o modelo prático que possa provar o conceito estabelecido por uma pesquisa) foi demonstrado durante testes de campo na região Nordeste do Brasil, em 2019, e mostrou que as CCMS são capazes de purificar cerca de 3 litros de água por dia – suficiente para cobrir a necessidade diária de água de uma pessoa.
O projeto é denominado SmARTER II: Sustainable Approaches for Resilience Building in North East Brazil (Métodos sustentáveis para desenvolver resiliência no Nordeste brasileiro, em tradução livre) e tem como parceiros o Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFC e o Departamento de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Os pesquisadores da UFC decidiram realizar os testes em uma área de Icapuí, por ser uma vila de pescadores onde a principal fonte de água para beber são mananciais abastecidos com água da chuva, e o acesso a uma rede de energia confiável é escasso.
Para que seja potável, a água da chuva deve passar por um processo de filtração e cloração (adição de cloro). Além de causar mau gosto e odor, o processo não controlado de adição de cloro é perigoso à saúde humana, portanto, métodos para tratamento de água são essenciais.
Um sistema de purificação construído pelos engenheiros de Bath foi instalado em 2019 na Escola de Ensino Fundamental Professora Mizinha, no município. Durante o trabalho de campo, ele foi testado para assegurar que pudesse replicar resultados previamente vistos em laboratório.
Os testes conseguiram purificar até 3 litros de água em cerca de um dia, o volume diário necessário para uma pessoa. A equipe, contudo, tem buscado refinar o desenho do equipamento e sua eficiência para permitir que a unidade do equipamento possa purificar a água necessária para o consumo diário de uma família. Esse objetivo apresenta três desafios: gerar energia suficiente; coletar e armazenar efetivamente essa energia; e tratar eficientemente a água de forma a garantir qualidade e potabilidade.
COMO FUNCIONA – As células de combustível microbiológico do solo (CCMS) produzem energia da atividade metabólica de microrganismos específicos (eletrogêneos) naturalmente presentes no solo, os quais são capazes de transferir elétrons para fora de suas células. O sistema desenvolvido pela equipe de Bath consiste em dois eletrodos de carbono separados a uma distância fixa de 4 centímetros e conectados a um circuito externo. Um eletrodo, o ânodo, é enterrado no solo, enquanto o outro, o cátodo, é exposto ao ar na superfície do solo.
Eletrogêneos povoam a superfície do ânodo e, enquanto eles “consomem” os componentes orgânicos presentes no solo, geram elétrons. Esses elétrons são transferidos para o ânodo e viajam até o cátodo através do circuito externo, produzindo assim eletricidade. Ao construir uma pilha de muitos CCMS e ao conectá-la a uma bateria, é possível coletar, estocar energia e usá-la para, posteriormente, ligar um reator eletroquímico para o tratamento de água.
O custo de uma única unidade de CCMS, afirmam os pesquisadores, é consideravelmente baixo e ainda poderia no futuro ser reduzido com a produção em massa e com o uso de recursos locais para a fabricação do eletrodo.
Coordenadora-geral do projeto, a Profª Mirella Di Lorenzo, da Universidade de Bath, afirma: “Usar a tecnologia de células de combustível microbiológico do solo para tratar as necessidades diárias de consumo de água de uma família já é possível em condições laboratoriais, mas realizar isso fora desse ambiente controlado e com um sistema que requer uma manutenção mínima é muito mais desafiador, e isso anteriormente se mostrava uma barreira para que células de combustível microbiológico fossem consideradas efetivas. Esse projeto provou que as CCMS têm verdadeiro potencial como uma fonte de energia sustentável e de baixo consumo”.
Ela acrescenta que o objetivo principal é resolver o problema da purificação de água para regiões, como a do semiárido nordestino, com pouca segurança energética e onde a principal fonte de abastecimento são os mananciais de água da chuva.
TECNOLOGIA SUSTENTÁVEL – “Outro elemento importante de nosso projeto é a educação para tecnologias sustentáveis. O trabalho de campo foi conduzido com alunos e professores de educação básica. Eles foram treinados nos princípios de funcionamento do sistema, em sua instalação e manutenção”, aponta Di Lorenzo.
Coordenadora local do projeto, a Profª Adryane Gorayeb, do Programa de Pós-Graduação em Geografia da UFC, afirma que “a aplicação da tecnologia e as ações educativas do projeto foram transformadoras para os alunos”. Segundo ela, as atividades possibilitaram a ampliação da visão de mundo dos estudantes da escola primária, que ajudaram na construção das células, aprenderam a manusear os aparelhos e participaram de oficinas sobre avaliação da qualidade da água, construção de cataventos artesanais e de terrários, entre outras atividades.
A equipe de geógrafos da UFC foi responsável pelo processo de conscientização ambiental e formação de educação cidadã e sustentável na escola, com base nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da Organização das Nações Unidas (ONU).
“O projeto foi renovado em julho de 2019 por mais um ano, e teria que ter suas atividades aplicadas em Icapuí novamente em junho deste ano, todavia, devido à pandemia da covid-19, tivemos que desmarcar os trabalhos de campo e redirecionar as ações para o próximo ano”, explica Adryane.
A pesquisa, financiada pela Research England, através do Global Challenges Research Fund (GCRF), e pelo governo brasileiro, por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), teve recursos garantidos para a continuidade das pesquisas, agora com foco no melhoramento do desenho e da eficiência das células de combustível.
Veja como foram os trabalhos de campo em Icapuí em vídeo feito pelo Laboratório de Geoprocessamento e Cartografia Social, vinculado ao Departamento de Geografia:
Fonte: Portal da UFC
