Produção biológica de gás hidrogênio a partir de concentrações crescentes de resíduos citrícolas em reatores anaeróbios em batelada sob condições mesofílicas
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Data
2019-04-18
Autores
Orientador
Maintinguer, Sandra Imaculada
Coorientador
Pós-graduação
Biotecnologia - IQ
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Devido à sua demanda mundial juntamente com os problemas ambientais causados pela queima dos derivados do petróleo, várias pesquisas estão sendo realizadas a fim de buscar fontes de energia renovável. Dentre tais possibilidades, o gás hidrogênio obtido por processos biológicos, como fermentação e fotofermentação, se mostra uma alternativa em potencial. Entretanto, poucos estudos são realizados em climas tropicais como o Brasil. Na região central do Estado de São Paulo, está localizada a denominada região do cinturão citrícola, a qual é responsável por cerca de 80% da produção de produtos cítricos do país, gerando cerca de 670 mil toneladas em resíduos orgânicos. Uma investigação do potencial de produção de gás hidrogênio a partir de resíduos citrícolas se mostra necessário, uma vez que além de tratar os resíduos de forma correta, ainda é possível fazer seu aproveitamento energético. Neste sentido, a presente pesquisa visou avaliar a produção de gás hidrogênio utilizando resíduos citrícolas sob condições mesofílicas. Foram avaliados a produção do biogás, a geração de ácidos graxos voláteis e álcoois durante os ensaios em reatores em batelada alimentados com resíduos citrícolas, além da identificação das bactérias anaeróbias presentes no consórcio produtor de gás hidrogênio. Foi aplicado tratamento ácido no inóculo para a inibição da metanogênese. Foram montados 11 ensaios com água residuária (Ensaio 1’ e 2), vinhaça (Ensaios 6-10) e efluente bruto (Ensaio 11-14) como substratos. Os reatores alimentados com vinhaça citrícola apresentaram maior produção de H2 (Ensaio 9) obtendo 210 mmol H2 L-1, enquanto que com os outros resíduos 15,88 mmol H2 L-1 (Ensaio 2) e 46,3 mmol H2 L-1 (Ensaio 14). Foi observada presença dos ácidos acético, butírico, capróico e dos álcoois etanol, metanol e butanol, durante os ensaios. A identificação filogenética demonstrou maior diversidade bacteriana nos reatores alimentados com efluente bruto do que os alimentados com vinhaça. Houve predomínio do gênero Clostridium (63,2%) nos reatores alimentados com efluente bruto e Caproiciproducens (64,9%) nos reatores alimentados com vinhaça. Essa pesquisa contribuiu para o conhecimento do grande potencial dos resíduos citrícolas, os quais são abundantes na região, como substrato na produção biológica de gás hidrogênio.
Resumo (inglês)
Is known that renewable sources of energy are a great option to petroleum derivate fuels. By its demand worldwide coupled with environment problems caused by the combustion of petroleum derivates, many researches have been carried out aiming renewable sources of energy. Among possibilities, hydrogen gas obtained by biologic processes, as fermentation and photofermentation, has shown itself a potential alternative. In the centre region of São Paulo State is located the called citrus belt, which is responsible for 80% of all citrus products production, generating about 670 thousand tons of organic wastes. An investigation of potential of hydrogen gas generation using citrus wastes shows itself necessary, once for presenting a way to the correct treatment for the waste, and to permit the energetic exploitation. In this sense, the present research aims evaluate the hydrogen gas production using the citrus waste under mesophilic conditions. Was evaluated the biogas production, the volatile fatty acids and alcohols generation during the operation of the reactors fed with citrus wastes, allied to the identification of anaerobic bacteria present in the H2 producing consortium. By the acid treatment of the inoculum, was observed the inhibition of methanogenesis among the reactors. Was built 11 assays with wastewater (Assays 1’ and 2), vinasse (Assays 6-10) and crude effluent (Assays 11-14) as substrates. The reactors fed with citrus vinasse showed higher production of H2 (Assay 9) obtaining 210 mmol H2 L-1, while the best productions of the other wastes 15,88 mmol H2 L-1 (Assay 2) and 46,3 mmol H2 L-1 (Assay 14). It was observed the presence of butyric, acetic, caproic acids allied to ethanol, methanol and butanol alcohols during the assays. The phylogenetic identification revealed higher bacteria diversity in the reactors fed with crude effluent than the ones fed with vinasse. There was predominance of Clostridium gender (63,2%) in the reactor fed with crude effluent and Caproiciproducens (64%) in reactors fed with vinasse. This research showed the great potential of these citrus wastes, which are abundant in the region, as substrates in the hydrogen gas biologic production.
Descrição
Idioma
Português
