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https://tede.unioeste.br/handle/tede/6455
Tipo do documento: | Tese |
Title: | Produção de hidrogênio a partir da água residuária e do bagaço da extração de fécula de mandioca em AnSBBR. |
Other Titles: | Hydrogen production from wastewater and bagasse from cassava starch extraction in AnSBBR |
Autor: | Tonello, Tamiris Uana |
Primeiro orientador: | Gomes, Simone Damasceno |
Primeiro membro da banca: | Gomes, Simone Damasceno |
Segundo membro da banca: | Castro, Thiago Morais de |
Terceiro membro da banca: | Trevisan, Ana Paula |
Quarto membro da banca: | Andreani, Cristiane Lurdes |
Quinto membro da banca: | Sene, Luciane |
Resumo: | As indústrias produtoras de fécula ou farinha de mandioca geram em seu processo produtivo uma quantidade considerável de resíduos sólidos e líquidos. Esses resíduos apresentam elevadas concentrações de matéria orgânica que favorecem a produção de bioenergia, como metano e hidrogênio. O sistema de digestão anaeróbia com dois resíduos (sólido e líquido) em reatores representa uma alternativa relevante para a produção de bioenergia. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a produção de hidrogênio a partir da água residuária (ARF) e do bagaço (BM) do processo de extração de fécula de mandioca em reator anaeróbio operado em batelada sequencial com biomassa imobilizada (AnSBBR). O estudo foi desenvolvido em três fases principais: I) ensaios em Bateladas (BA) – ensaios preliminares; II) produção de hidrogênio no AnSBBR; III) produção de hidrogênio no AnSBBR com inóculo oriundo de microbiota nativa do bagaço de mandioca. A Fase I contemplou os seguintes ensaios: i) ensaios em bateladas (BA) realizados para avaliar o efeito do tratamento térmico e químico do inóculo na produção de hidrogênio; ii) ensaios em bateladas para avaliar a produção de hidrogênio utilizando o bagaço de mandioca como substrato. Na Fase II do estudo foi avaliada a produção de hidrogênio em AnSBBR, variando a carga orgânica volumétrica (COV, de 2,4 a 9,3 gCT L-1 , e com base dos sólidos voláteis totais,COV de 0,8 gSVT L1d -1 ), o tempo de ciclo (TC, 6 a 24h) e a forma do bagaço (in natura, seco e quebrado e seco e triturado) e o modo de introdução do bagaço de mandioca no reator (juntamente com a alimentação ou direto no meio suporte). Nesses ensaios, foram utilizadas como substrato líquido a água residuária da indústria de fécula de mandioca e a água residuária sintética. Na Fase III foi avaliada a produção de hidrogênio com bagaço no reator AnSBBR (Concentração de 2,5 gCT L-1 e TC de 24 h), utilizando o inóculo obtido a partir da microbiota nativa do bagaço de mandioca (bagaço fermentando por 80 dias). Na Fase I verificou-se que o ensaio que apresentou maior produtividade volumétrica acumulada (PVA) (84,71 mL H2) foi obtido com o inóculo tratado termicamente, com solução de nutriente e como fonte de carbono bagaço de mandioca. Na Fase II, nos ensaios em AnSBBR, o ensaio com BM seco e quebrado, adicionado uma única vez juntamente com o meio suporte, alimentado com ARS com sacarose, apresentou maior produtividade volumétrica (1,18 LH2 L -1 d -1 ). Na Fase III, as bateladas com inoculo a partir da microbiota nativa do BM com solução de nutriente, apresentou a maior produção volumétrica acumulada (24 mLH2) e no AnSBBR o ensaio com inóculo da microbiota nativa do BM juntamente com BM in natura e alimentado com ARF atingiu máxima produtividade volumétrica de hidrogênio nos primeiros dias (0,178 LH2 L -1 d -1 ) e rendimento (0,09 molH2 kgCarb-1 ).Pode-se concluir que a maior produção de hidrogênio foi com a menor quantidade de bagaço adicionado e com ARS de fonte de alimentação. |
Abstract: | Industries that produce cassava starch or flour generate a considerable amount of solid and liquid waste in their production process. These residues exhibit high concentrations of organic matter that favor the production of bioenergy, such as methane and hydrogen. The anaerobic digestion system with two residues (solid and liquid) in reactors represents a relevant alternative for the production of bioenergy. Therefore, this research aimed to evaluate the production of hydrogen from wastewater (ARF) and bagasse (BM) derived out of the cassava starch extraction process in an anaerobic reactor operated in sequential batch with immobilized biomass (AnSBBR). The study consisted of three main phases: I) Batch Tests (BA) – preliminary tests; II) hydrogen production in AnSBBR; III) hydrogen production in AnSBBR with inoculum from native microbiota of cassava bagasse. Phase I included the following tests: i) batch tests (BA) carried out to evaluate the effect of thermal and chemical treatment of the inoculum on the production of hydrogen; ii) batch tests to evaluate hydrogen production using cassava bagasse as substrate. In Phase II of the study, hydrogen production in AnSBBR was evaluated by varying the volumetric organic load (COV, from 2.4 to 9.3 gCT L-1 , and based on total volatile solids, COV from 0.8 gSVT L-1d -1 ), the cycle time (TC, 6 to 24h), and the form of the bagasse (in natura, dry and broken down and dry and crushed) as well as the method of introducing the cassava bagasse into the reactor (together with the feed pump or directly on the support medium). In these tests, wastewater from the cassava starch industry and synthetic wastewater were used as liquid substrate. In Phase III, hydrogen production with bagasse in the AnSBBR reactor (Concentration of 2.5 gCT L-1 and 24- hour TC) was evaluated using the inoculum obtained from the native microbiota of cassava bagasse (bagasse fermenting for 80 days). In Phase I, it was verified that the test that presented the highest accumulated volumetric productivity (AVP) (84.71 mL H2) was obtained with the inoculum thermally treated, with nutrient solution and cassava bagasse as carbon source. Throughout Phase II, in the tests on AnSBBR, the one with dry and broken down BM, added only once along with the support medium, fed with ARS with sucrose, showed higher volumetric productivity (1,18 LH2 L -1 d -1 ). In Phase III, the batches with inoculum from the BM native microbiota with nutrient solution showed the highest accumulated volumetric production (24 mLH2) and in AnSBBR the test with inoculum of the BM native microbiota together with BM in natura and fed with ARF reached maximum hydrogen volumetric productivity in the first days (0.178 LH2 L -1 d -1 ) and yield (0.09 molH2 kgCarb-1 ). It can be concluded that the highest hydrogen production was with the lowest amount of bagasse added and with ARS as a power supply. |
Keywords: | Biomassa nativa Tratamento de inóculo Resíduo sólido Inóculo Biohidrogênio Native biomass Inoculum treatment Solid residue Inoculum Biohydrogen |
CNPq areas: | RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola |
Campun: | Cascavel |
Citation: | Tonello, Tamiris Uana. . Produção de hidrogênio a partir da água residuária e do bagaço da extração de fécula de mandioca em AnSBBR.. 2022.104 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/6455 |
Issue Date: | 11-Aug-2022 |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL) |
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