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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Nowadays, thinking of energetic efficiency is to determine how to decrease consumption
and to reuse resources. This is a major concern when addressing hydric resources. The
consumption of drinking water is seeing an unaffordable growth and, although most of
it is replenished to the environment, the water quality is affected by pollutants and
impurities.
As such, using wastewater, a by-product of our routine and way of life, as resource is an
asset. Even more when thinking about the heightened energy costs of a wastewater
treatment station.
The hypotheses of this work show how to achieve this goal by using microbial fuel cells.
The organic composition of this water increases its energy production potential, where
the bacterial metabolism can be used to, simultaneously, produce energy and help to
clean the water.
This document is divided in 5 chapters. The strategic positioning of the theme happens
in chapter 1. Chapter 2 explains how the main elements of microbial fuel cell technology
can work and determine its operation. In chapter 3, the power management systems used
with microbial fuel cells are presented and discussed, with the identification of
optimization strategies. The second-to-last chapter corresponds to the experimental
results discussion and validation, while focusing improved energy production
efficiencies. The outputs of this chapter pilot the future work analysis on chapter 5,
together with the main conclusions and research trends. The validity and usefulness of
this work is cleared with an application example.
Pensar em economia energética é, hoje, considerar soluções para a redução de consumo e reutilização de recursos. Esta preocupação é importante ao examinar a utilização dos recursos hídricos. O consumo de água potável está a crescer insustentavelmente e, apesar de grande parte desse consumo ser restituído ao meio ambiente, a qualidade da água é afetada por poluentes ou impurezas. A utilização de água residual, um produto da nossa rotina e qualidade de vida, como um recurso é, por isso, uma mais valia. É ainda mais evidente ao considerar os elevados consumos energéticos de uma estação de tratamento de água residual. As hipóteses abordadas neste trabalho mostram como é possível atingir este objetivo usando células microbianas de combustível. A composição orgânica desta água faz com que o seu potencial energético possa ser explorado, usando o metabolismo bacteriano para produzir energia e, simultaneamente, auxiliar na limpeza da água. Este documento está dividido em 5 capítulos. O posicionamento do tema ocorre no capítulo 1. O capítulo 2 observa os principais elementos da tecnologia das células microbianas de combustível, permitindo compreender o seu funcionamento e conhecer que variáveis afetam o seu funcionamento. No capítulo 3 são apresentadas as tipologias de abordagem à gestão energética para esta pilha bacteriológica, discutindo-se as vantagens e otimizações de cada sistema. O penúltimo capítulo corresponde à exploração de resultados experimentais e à validação de hipóteses, orientadas para a maior eficiência energética. Surgem assim recomendações que servirão para guiar os trabalhos futuros, discutidos no capítulo final. Este, o capítulo 5, conta ainda com a apresentação das principais conclusões e das tendências de pesquisa. O trabalho termina com um exemplo de aplicação que solidifica a validade e utilidade da aplicação desta tecnologia.
Pensar em economia energética é, hoje, considerar soluções para a redução de consumo e reutilização de recursos. Esta preocupação é importante ao examinar a utilização dos recursos hídricos. O consumo de água potável está a crescer insustentavelmente e, apesar de grande parte desse consumo ser restituído ao meio ambiente, a qualidade da água é afetada por poluentes ou impurezas. A utilização de água residual, um produto da nossa rotina e qualidade de vida, como um recurso é, por isso, uma mais valia. É ainda mais evidente ao considerar os elevados consumos energéticos de uma estação de tratamento de água residual. As hipóteses abordadas neste trabalho mostram como é possível atingir este objetivo usando células microbianas de combustível. A composição orgânica desta água faz com que o seu potencial energético possa ser explorado, usando o metabolismo bacteriano para produzir energia e, simultaneamente, auxiliar na limpeza da água. Este documento está dividido em 5 capítulos. O posicionamento do tema ocorre no capítulo 1. O capítulo 2 observa os principais elementos da tecnologia das células microbianas de combustível, permitindo compreender o seu funcionamento e conhecer que variáveis afetam o seu funcionamento. No capítulo 3 são apresentadas as tipologias de abordagem à gestão energética para esta pilha bacteriológica, discutindo-se as vantagens e otimizações de cada sistema. O penúltimo capítulo corresponde à exploração de resultados experimentais e à validação de hipóteses, orientadas para a maior eficiência energética. Surgem assim recomendações que servirão para guiar os trabalhos futuros, discutidos no capítulo final. Este, o capítulo 5, conta ainda com a apresentação das principais conclusões e das tendências de pesquisa. O trabalho termina com um exemplo de aplicação que solidifica a validade e utilidade da aplicação desta tecnologia.
Description
Keywords
Nexus Energia-água Água Residual Recolha Energia de Baixa Potência Células Microbiológicas de Combustível