Por EACH/USP – 12/04/2018
Os tratamentos tradicionais dos efluentes industriais, também conhecidos como resíduos líquidos resultantes dos processos industriais, ocorrem principalmente por meio da remoção de poluentes para, em seguida, despejá-los em diferentes cursos d’água. Diante do desenvolvimento tecnológico e da busca por uma sociedade sustentável, torna-se cada vez mais necessário formas alternativas de tratamento e é exatamente esse o foco da pesquisa de Vitor Cano, estudante da pós-graduação em Sustentabilidade da EACH/USP, que está desenvolvendo uma parte de seu doutorado na Columbia University, em Nova York, Estados Unidos.
Graduado em Gestão Ambiental na EACH em 2010, Vitor tem seu projeto de doutorado voltado para a concepção e operação de um sistema bioeletroquímico denominado Célula a Combustível Microbiana (CCM), conhecida na literatura internacional como microbial fuel cell.
Pode-se dizer, basicamente, que se trata de um reator biológico composto por bactérias capazes de consumir a matéria orgânica em sua respiração, mas com a diferença de que elas podem transferir os elétrons gerados no processo para fora da célula. Dessa forma, é possível capturar esses elétrons em um eletrodo, gerando assim uma corrente elétrica.
“É uma tecnologia muito recente e promissora, pois permite a geração direta de eletricidade a partir de resíduos orgânicos, como efluentes industriais. Em outras palavras, é possível tratar efluentes industriais e, em vez de gastar energia, gerar eletricidade”, explica o estudante, que está no Departamento de Engenharia Ambiental da universidade norte-americana desde outubro de 2017, no grupo de pesquisa coordenado pelo professor Kartik Chandran.
Segundo Vitor, a etapa da pesquisa que ele realiza na Columbia University busca aprimorar ainda mais as possibilidades dessa tecnologia. “Estou adaptando a célula a combustível microbiana para usar não apenas a matéria orgânica como combustível, mas também utilizar o nitrogênio presente nas águas residuárias. Com isso, reduzimos a carga orgânica dos efluentes industriais e possibilitamos um novo método para o tratamento em termos de carga de nitrogênio com a vantagem de gerar energia renovável.”
Além de ser uma tecnologia promissora no tratamento de águas residuárias, protegendo a qualidade das águas superficiais e subterrâneas, esse processo permitirá também o tratamento de águas residuárias com alta carga de nitrogênio, como lixiviados de aterro sanitário, efluentes industriais e agroindustriais, com geração de energia. De acordo com Vitor, atualmente todos os processos conhecidos para o tratamento ou recuperação de nitrogênio apresentam um custo energético considerável.
Dessa forma, o estudante de doutorado avalia a aplicação de um protótipo inovador de célula a combustível microbiana (CCM), concebido no laboratório de saneamento da EACH com materiais de baixo custo, para geração de energia utilizando a matéria orgânica e nitrogênio como combustíveis. “Eu trouxe praticamente todo o meu experimento comigo, o que inclui reatores biológicos e um sistema eletrônico de monitoramento online. Por conta da complexidade do experimento, a instalação em um novo ambiente foi um grande desafio para mim”, destaca ele. O aluno é orientando do professor Marcelo Antunes Nolasco e integra o Grupo de Estudo e Pesquisa em Água, Saneamento e Sustentabilidade, coordenado pelo mesmo professor na EACH. A construção dos reatores biológicos do projeto teve grande apoio técnico do especialista Kelliton Francisco, que trabalha no grupo de pesquisa do professor Nolasco.
Os resultados preliminares obtidos no Brasil demonstram a capacidade de tratamento e geração de energia do sistema. Os resultados alcançados nos Estados Unidos ainda são muito preliminares, mas indicam a confirmação da possibilidade de utilização do nitrogênio como combustível na CCM. “No momento a CCM apresenta-se em fase de adaptação com aumento contínuo da geração de corrente elétrica, o que pode estar associado ao desenvolvimento de uma comunidade microbiana eletrogênica capaz de utilizar o nitrogênio como fonte de energia”, avalia o estudante.
Experiência internacional e planos para o futuro
Morador da Vila Curuçá, bairro da zona leste da cidade de São Paulo, Vitor conta que a adaptação ao ritmo da cidade de Nova York foi um desafio logo no início de seus estudos. “Apesar de São Paulo também ser uma cidade grande cosmopolita, Nova York possui um ritmo próprio, ainda mais intenso. Além disso, em cada região da cidade há a predominância de povos diferentes.”
Durante esse período na Columbia University, o estudante teve que se adaptar aos diferentes sotaques do Inglês e, além de praticar também o Espanhol, conseguiu aprender um pouco de Mandarim, já que nessa universidade há uma grande quantidade de alunos chineses.
“O grupo de pesquisa que faço parte tem integrantes de várias partes do mundo, como Turquia, Grécia, Itália, Índia, Coreia e China. A troca de experiências e o contato com outras culturas é espetacular e me permite aprender muitas coisas que eu não teria a oportunidade de conhecer de outra maneira”, ressalta ele, que conta com o financiamento do Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior da CAPES (PDSE). “Muitas vezes, um almoço com os colegas de laboratório com diferentes formações e visões de mundo proporciona ideias novas que não seriam consideradas de outra maneira.”
Após o mês de maio, Vitor retornará à EACH para executar a última fase experimental do projeto, na qual serão explorados outros processos bioeletroquímicos da célula a combustível microbiana. “Espero ampliar as possibilidades de aplicação da tecnologia, tornando-a mais versátil e, portanto, viável em escala real para diferentes contextos e objetivos.”
O doutorado está previsto para se encerrar em julho de 2019. Após defender a tese, Vitor pretende seguir carreira acadêmica, atuando em projetos de pesquisa que desenvolvam estudos relacionados com saneamento e sustentabilidade.
