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Tipo do documento: Tese
Title: Produção de biohidrogênio em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (ansbbr) a partir de água residuária de cervejaria
Other Titles: Biohydrogen production in anaerobic sequencing batch biofilm reactor (ansbbr) from brewery wastewater
Autor: Arantes, Mabel Karina 
Primeiro orientador: Silva, Edson Antonio da
Primeiro coorientador: Sequinel, Rodrigo
Primeiro membro da banca: Silva, Edson Antonio da
Segundo membro da banca: Hasan, Salah Din Mahmud
Terceiro membro da banca: Rodrigues, Maria Luiza Fernandes
Quarto membro da banca: Andreani, Cristiane Lurdes
Quinto membro da banca: Fiorini, Adriana
Resumo: A produção biológica de hidrogênio (bioH2) por meio de fermentação anaeróbia de fontes de carbono residuais é uma forma interessante de aliar a adequação ambiental de efluentes agroindustriais à geração de produto de valor agregado. Águas residuárias que possuam fontes de carbono fermentescíveis apresentam alto potencial para a produção de bioH2, o que é possível com diferentes inóculos e reatores biológicos. É o caso da água residuária de cervejaria, gerada em grandes quantidades no Brasil e no mundo e para a qual poucos estudos foram realizados até o momento. Neste contexto, o presente trabalho avaliou a produção de biohidrogênio em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada, AnSBBR, a partir de água residuária de cervejaria, empregando dois inóculos: cultura mista proveniente da fermentação natural de meio sintético à base de sacarose e cultura pura de Klebsiella pneumoniae, suportados em argila expandida. Foram avaliados os efeitos da concentração afluente (2,8 a 7,2 gART L-1), da carga orgânica volumétrica aplicada (2,6 a 12,6 gART (L dia)-1) e do tempo de ciclo (12 h e 24 h) em ensaios com duração entre 9 e 16 ciclos. O inóculo obtido por fermentação natural apresentou potencial para produção de bioH2 em ensaios preliminares (frascos agitados, 0,5 L) mas na avaliação em reator a produção foi baixa, instável e breve (período inferior a 7 dias). Já o inóculo puro, K. pneumoniae apresentou boa adaptação ao resíduo e atividade durante todo o período avaliado. O aumento da carga orgânica volumétrica aplicada (COVc) até 12,6 gART (L dia)-1 e a redução do tempo ciclo de 24 h para 12 h tiveram um efeito positivo sobre a produção e nestas condições foram obtidos os melhores valores para os parâmetros de avaliação: produtividade volumétrica de H2 média de 0,9 LH2 (L dia)-1, vazão molar de H2 máxima de 10,8 mmolH2 h-1, rendimento de H2 médio de 3,9 molH2 KgART-1, com teor de H2 no biogás entre 18 e 42% e eficiência média de remoção de ART e de DQO de 89% e 23%, respectivamente, com predomínio das rotas metabólicas acética e butírica. Estes resultados indicam uma produção promissora de H2 a partir de água residuária de cervejaria empregando K. pneumoniae como inóculo em reator AnSBBR, contribuindo para o desenvolvimento da tecnologia do bioH2 ao propor um novo inóculo para o aproveitamento do potencial de uso desta água residuária.
Abstract: The biological production of hydrogen (bioH2) through anaerobic fermentation of residual carbon sources is an interesting way to combine the environmental adequation of agro-industrial wastewaters to the generation of value-added products. Wastewaters with fermentable carbon sources have high potential to produce bioH2, being possible using different inoculum and biological reactors. It is the case found in brewery wastewater, generated in large amount at Brazil and around the world, and there are only few studies about it. In this context, this work studied the production of bioH2 by an anaerobic reactor operated in sequencing batch with immobilized biomass, AnSBBR, from brewery wastewater, using two inocula: mixed culture from the natural fermentation of synthetic wastewater based on sucrose and pure culture of Klebsiella pneumoniae, immobilized in expanded clay. Were evaluated the effects of influent concentration (2,8 a 7,2 gTRS L-1), volumetric organic load (2,6 a 12,6 gTRS (L day)-1) and cycle time (12 h e 24 h), in assays taking from 9 to 16 cycles. The inocula gotten through natural fermentation showed potential to produce bioH2 in preliminary experiments (shaken bottles, 0,5 L) but, in the tests on the reactor the production was low, instable and brief (less than 7 days). The pure inocula K. pneumoniae showed a good adaptability to the residue, in activity through the whole experiment. The raise in the volumetric organic load (VOLc) up to 12,6 gTRS (L day)-1 and the reduction of the cycle from 24 h to 12 h had a positive effect in the production and, under those conditions, the best values for the evaluation parameters ahead were obtained: volumetric productivity average of 0,9 LH2 (L day)-1, molar flow rate up to 10,8 mmolH2 h-1, molar yield average de 3,9 molH2 KgTRS-1, with H2 content in biogas between 18 and 42% and TRS and COD removal efficiency of 89% and 23%, respectively, with a predominance of acetic and butyric pathways. Those results indicate a promising production of H2 from brewery wastewater using K. pneumoniae as inocula in AnSBBR reactor, contributing to the development of the bioH2 technology by the proposal of a new inocula to achieve a higher use of this wastewater potential.
Keywords: Biohidrogênio
Inóculos
Klebsiella pneumoniae
Fermentação natural
Água residuária de cervejaria
Biohydrogen
Inocula
Natural fermentation
Brewery wastewater
CNPq areas: ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Campun: Toledo
Citation: ARANTES, Mabel Karina. Produção de biohidrogênio em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (ansbbr) a partir de água residuária de cervejaria. 2018. 116 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/3965
Issue Date: 6-Sep-2018
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química (TOL)

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