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Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP
Departamento de Ciências do Mar – DCMar
 
 
 
 
 
 
Dessalinizadores em plataformas de petróleo utilizando energia gerada por bactérias na decomposição de matéria orgânica
 
 
 
 
 
 
Leticia Fernanda Silva 87617
Morian Pereira 76639
Thaís Cândido Lopes 87651
 
 
 	
 
 
Santos – SP
2016
INTRODUÇÃO
A escassez de água é um problema atual que afeta cada vez mais vários setores da sociedade, ameaçando também a sustentabilidade ambiental. Como resposta, surgem novas propostas para disponibilidade de água potável às populações e setor industrial, entre elas, a dessalinização para o tratamento da água do mar ou salobra (Filho et. al. 2001).
Dessalinização da água é um processo que apresenta um custo bastante elevado e um grande gasto energético. Por isso vários projetos de dessalinização vem sendo discutidos e estudados, a fim de diminuir esses custos e tornando-se economicamente e ambientalmente uma opção viável. 
	O processo consiste em reduzir a concentração de sais e sólidos dissolvidos da água do mar, além de remover componentes químicos, orgânicos e biológicos (Filho et. al. 2001) . A água é forçada a passar por dessalinizadores, recipientes que contém membranas osmóticas sintéticas, as quais irão realizar o processo de osmose reversa, associados a elementos corrosivos e a altas pressões que irão retirar o sal e os contaminantes contidos na água. 
Uma plataforma de petróleo a milhas de distância da zona costeira necessita receber uma grande quantidade de água potável, desta forma tecnologias de dessalinização da água vêm sendo utilizadas nas plataformas, como a osmose inversa, destilação multiestágios, dessalinização térmica e congelamento.Outro problema associado ás plataformas trata-se do descarte da matéria orgânica produzida devido á alimentação dos funcionários embarcados off shore, além disso há a questão do espaço para armazenamento desses mantimentos, visto que a plataforma possui uma área restrita. 
Para otimizar o espaço de armazenamento, o transporte da água e o descarte da matéria orgânica o objetivo deste trabalho é a implementação de um sistema de dessalinização de água na plataforma que utiliza somente a energia proveniente da degradação da matéria orgânica, proveniente de resíduos de alimentos.
METODOLOGIA
Atualmente estão sendo desenvolvidos uma série de novos sistemas bio eletroquímicos (BES) que utilizam bactérias e são capazes de gerar energia renovável, seja ela na forma de eletricidade, hidrogênio ou metano. Um exemplo disso é o sistema de célula de combustível microbiano (MFC) que é capaz de gerar eletricidade usando bactérias que degradam matéria orgânica e produzem uma corrente elétrica. É considerado um sistema de grande eficiência, pois é capaz de tratar efluentes domésticos e industriais removendo matéria orgânica da água, e ao mesmo tempo produzir potencial elétrico.
O sistema MFC consiste em uma câmara anódica e outra catódica, que algumas vezes podem ser separadas por membrana de característica catódica de troca(CEMS), anódica de troca(AEMS), bipolar ou ultrafina. 
Exemplificando seu funcionamento, quando a bactéria esta na câmara anódica, ela oxida o substrato, transfere os elétrons para o anodo e uma quantidade igual de prótons é lançada na água. Devido a baixa concentração de prótons a um pH neutro, as espécies catiônicas primárias são transportadas através da CEM Na+ e K+, levando a acumulação de H+ no compartimento anódico das duas câmaras MFCs.
Quando AEMs são usadas a carga é balanceada pelo transporte de espécies negativamente carregadas. MCFCs com AEMs frequentemente se mostram com a melhor performance do que os combinados com CEMs. As espécies primárias transferidas através da membrana com AEM são Cl-, HCO3 e HPO²4, ao longo com íon de OH-.
Enquanto os desequilíbrios iônicos são prejudiciais para operação geral de MFC, o movimento dos íons através da membrana durante o processo fornece um método para alterar a química da água, que de uma forma pode ser útil para a realização da dessalinização de água.
A proposta é um novo método de dessalinização, através de uma célula de dessalinização microbiana (MDC), que é baseada na transferência de espécies iônicas para fora da água na proporção do que for gerado pela bactéria.
 O equipamento consiste em três câmaras, com uma AEM próximo ao anodo e uma CEM do cátodo, e uma câmara central entre as membranas carregadas com água a ser dessalinizada. Quando a corrente é gerada por bactérias no anodo, prótons são liberados na solução, espécies carregadas positivamente são impedidas de ficar no ânodo pela AEM e em contrapartida as espécies carregadas negativamente se movem a partir do compartimento central para o ânodo.
Na câmara catódica os prótons são consumidos, resultando em espécies carregadas positivamente que se movem da câmara central para a câmara catódica. Esta perda de espécies iônicas a partir da câmara central resulta na dessalinização. (sem nenhuma pressurização, sem energia elétrica ou qualquer pressão na água. Ao invés eletricidade é gerada enquanto a água é dessalinizada. Este processo é similar ao de eletrodiálise, mas sem a necessidade de uma fonte de energia elétrica externa para separar as espécies iônicas.
Figura 1: (a) Esquema do MDC e (b) fotografia do protótipo. 
	
 
RESULTADOS ESPERADOS
Pressupondo-se a utilização desta tecnologia espera-se uma redução nos gastos com energia e também no volume de resíduos de matéria orgânica gerados. Entretanto deve-se levar em consideração o volume real de resíduos gerados a fim de haver uma maior eficiência do processo. 
Nos testes realizados com o protótipo os resultados obtidos foram extremamente positivos, conforme relatado abaixo:
Geração de Eletricidade e Performance de dessalinização. As três câmaras MDC produziram ~700mV (gráfico1). A voltagem máxima foi produzida quando a água tinha maior grau de salinidade 20 gl, com uma corrente de 3mA (gráfico 2). A água na câmara central foi eficientemente dessalinizada em todas as amostragens, que variaram de acordo com o grau de salinidade. Respectivamente, o grau de remoção foi de 88 + ou - 2% (5g/L), 94 +ou- 3% (20g/L) e 93 + ou - 3% (35 g/L) (Gráfico 3).
Aproximadamente 90% do sal foi removido da água, usando apenas o sistema, sem a necessidade fontes externas que cedessem pressão ou energia. Também foi gerada quantidade significativa de energia.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
COSTA, D. G.; FRANÇA, L. A.; SOUZA, M. G.; SILVA, R. C. Produção de água a bordo de navios e plataformas. Barra Mansa: SENAI, 2015. 60p.
FILHO, H. R. G.; ROCHA, E. F. C.; OLIVEIRA, V. P. S. Produção e consumo de água dessalinizada em plataforma de petróleo. Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, Campos dos Goytacazes/RJ, v. 8, n. 2, p. 9-17, 2014.
XIAOXINCAO et. al.; A New Method for Water Desalination Using Microbial Desalination Cells. Environmental Science Technology, California/USA, v. 43, 7148–7152, 2009.