Desarrollo de nuevos materiales y estrategias para sistemas bioelectroquímicos con aplicaciones analíticas y de producción de energía

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2020-04-22

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

DISPOSITIVOS ANALITICOS - MATERIALES DE BAJO COSTO - MICROFLUIDICA EN PAPEL - NANOMATERIALES - SISTEMAS BIOELECTROQUIMICOS - TOXICIDAD - ANALYTICAL DEVICES - BIOELECTROCHEMICAL SYSTEMS - LOW-COST MATERIALS - MICROFLUIDICS ON PAPER - NANOMATERIALS - TOXICITY

Descripción:

En esta Tesis se fabricaron nuevos materiales: electrodos y membranas de bajo costo, los cuales se caracterizaron mediante varias técnicas fisicoquímicas, y se ensayaron en diferentes sistemas bioelectroquímicos (BES). Los electrodos se fabricaron a partir de una tinta conductora elaborada a base de nanotubos de carbón, quitosano y dodecilsulfato de sodio (NTC-CS-SDS), empleando como sustrato papel filtro Whatman®No.1. Las membranas fueron diseñadas utilizando alcohol de polivinilo y quitosano (PVA:CS). El desempeño de los electrodos y membranas diseñados y construidos se evaluó en diferentes BES, realizando comparaciones con materiales comerciales de electrodo y membranas (Toray paper y Nafion®) Los materiales fabricados fueron ensayados como componentes principales de diferentes sistemas bioelectroquímicos, entre ellos: i) Celdas de electrolisis microbianas (MECs), ensambladas con la membrana PVA:CS, para producción de H2y ii) Biosensores microfluídicos de papel con transducción de celda de combustible microbiana (μPMFC) para la determinación rápida de toxicidad en aguas. Para la evaluación de la membrana de PVA:CS en MEC se empleó una celda de dos cámaras (volumen de trabajo = 0,4 L en cada cámara). Las tasas de producción de H2alcanzadas empleando la membrana de PVA:CS y Nafion® fueron de 1277,40 ± 45,98 y 1218,03 ± 38,00 mL H2L-1d-1, respectivamente. En relación con el dispositivo analítico, el biosensor μPMFC se diseñó para un volumen de trabajo de 16 μL. Se usó papel de celulosa para generar los compartimentos anódico y catódico; la membrana de PVA:CS como separador de ambos compartimientos y los electrodos NTC-CS-SDS como ánodo y cátodo. El papel de celulosa permitió el transporte de reactivos y/o muestras liquidas mediante fuerzas capilares. Como elemento de reconocimiento biológico se empleó la cepa Pseudomonas putidaKT2440 y como agente tóxico de referencia el Zn2+. Ensayos con este catión mostraron diferentes grados de respuesta (inhibición del metabolismo microbiano), en el rango de entre 0,1 y 15 mg L-1 de Zn2+. Se realizaron comparaciones con bioensayos estandarizados. Los resultados evidenciaron el potencial de los nuevos materiales para ser usados tanto en sistemas de producción de energía como en dispositivos analíticos descartables.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6757_GonzalezPabon