As células a combustível microbianas (CCMs) são sistemas bioeletroquímicos que geram eletricidade a partir da oxidação de matéria orgânica (MO). Esse processo funciona como uma maneira de tratar águas residuárias a exemplo do lixiviado de aterro sanitário (LAS). Entretanto, esse efluente possui uma composição complexa, e muitas vezes recalcitrante, o que dificulta seu tratamento e motiva pesquisas nessa área. Este trabalho tem como objetivo investigar a produção de energia e a remoção de MO em CCMs em cascata no tratamento do lixiviado de aterro sanitário. Foram construídas e operadas 4 células onde, no início da operação, a alimentação foi feita com um efluente sintético para desenvolver as bactérias dos reatores. Em seguida, a carga orgânica desse efluente sintético foi aumentada, para começar a aclimatar essas comunidades microbianas para a situação de alimentação com o LAS, e foram então montadas em 2 conjuntos de 2 CCMs em cascata, visando investigar o tratamento em 2 etapas desse efluente. Quando os reatores se estabilizaram, e depois de uma transição gradual do efluente sintético para o lixiviado, se iniciou a alimentação com o lixiviado puro diluído em aproximadamente 2 vezes. As unidades de saída da cascata tenderam a produzir uma densidade máxima de potência maior (15,51 W/m³ no conjunto 1 e 11,17 W/m³ no conjunto 2) do que as unidades de entrada (9,88 W/m³ no conjunto 1 e 11,24 W/m³ no conjunto 2), enquanto as unidades de entrada removem mais matéria orgânica do LAS (14,7 ± 2,9 % da demanda química de oxigênio (DQO) no conjunto 1 e 14,4 ± 3,5 % da DQO no conjunto 2) do que as unidades de saída (9,0 ± 2,5 % da DQO no conjunto 1 e 7,3 ± 2,3 % da DQO no conjunto 2). A remoção global de cada cascata corresponde aproximadamente à fração de MO biodegradável do LAS, o que pode significar que não foi removida a MO recalcitrante desse efluente. Ainda assim as eficiências coulombianas (ECs) foram elevadas (conjunto 1: Entrada EC = 12,1 ± 4,9 % e Saída EC = 33,9 ± 11,3 %; conjunto 2: Entrada EC = 16,3 ± 6,9 % e Saída EC = 39,6 ± 16,2 %) o que mostra que as CCMs nessa configuração e com esse lixiviado (recalcitrante) produzem mais eletricidade do que tratam eficientemente o LAS.

Microbial fuel cells (MFCs) are bioelectrochemical systems that generate electricity from the oxidation of organic matter (OM). This process works to treat wastewater, such as landfill leachate (LL). However, this effluent has a complex and often recalcitrant composition, which makes its treatment difficult and motivates research in this area. This work aims to investigate energy production and OM removal in cascade MFCs in the treatment of landfill leachate. 4 cells were built and operated where, at the beginning of the operation, the feed was made with a synthetic effluent to develop the bacteria in the reactors. Next, the organic load of this synthetic effluent was increased, to begin acclimatizing these microbial communities to the LAS feeding situation, and they were then assembled in 2 sets of 2 MFCs in cascade, aiming to investigate the 2-step treatment of this effluent. When the reactors stabilized, and after a gradual transition from synthetic effluent to leachate, feeding began with pure leachate diluted approximately 2 times. The cascade output units tend to produce a higher maximum power density (15.51 W/m³ in set 1 and 11.17 W/m³ in set 2) than the input units (9.88 W/m³ in set 2). set 1 and 11.24 W/m³ in set 2), while the input units remove more organic matter from the LL (14.7 ± 2.9 % of chemical oxygen demand (COD) in set 1 and 14.4 ± 3.5% COD in set 2) than the outlet units (9.0 ± 2.5% COD in set 1 and 7.3 ± 2.3% COD in set 2). The overall removal of each cascade approximately corresponds to the fraction of biodegradable OM in the LL, which may mean that recalcitrant OM was not removed from this effluent. Even so, it resulted in relatively high coulombic efficiencies (CEs) (set 1: Input CE = 12.1 ± 4.9 % and Output CE = 33.9 ± 11.3 %; set 2: Input CE = 16.3 ± 6.9 % and Output CE = 39.6 ± 16.2 %), which shows that the MFCs in this configuration and with this (recalcitrant) leachate produce more electricity than they efficiently treat the LL.