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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8120
Tipo do documento: Dissertação
Title: Produção de hidrogênio via lactato obtido a partir da cofermentação de água residuária de fecularia de mandioca e glicerol
Other Titles: Hydrogen production via lactate obtained from the co fermentation of wastewater from cassava starch production and glycerol
Autor: Baioco , Rafaela Adam 
Primeiro orientador: Gomes, Simone Damasceno
Primeiro coorientador: Andreani, Cristiane Lurdes
Primeiro membro da banca: Fues, Lucas Tadeu
Segundo membro da banca: Gotardo, Jackeline Tatiane
Resumo: A crescente demanda por fontes de energia sustentáveis impulsiona o interesse pela produção biológica de hidrogênio, que se destaca como alternativa limpa e eficiente. Este estudo investigou a viabilidade da produção de bioH2 utilizando, como substrato, um meio rico em ácido lático, obtido a partir da cofermentação de água residuária de fecularia de mandioca (ARF) e glicerol. O processo foi dividido em duas etapas: (i) produção de fermentado rico em ácido lático (FLa) em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais (ASBR), a partir da cofermentação de ARF e glicerol (1,5% v/v), e (ii) conversão do FLa em bioH2 em reator contínuo de tubos múltiplos (RCTM). A operação do RCTM contemplou a realização de três ensaios com cargas orgânicas volumétricas (COV) crescentes: 48, 72 e 96 g DQO L⁻¹ d⁻¹. Os resultados demonstraram que a etapa de fermentação lática gerou um substrato homogêneo, rico em ácido lático (41%) e glicerina (52%). No RCTM, as maiores taxas de produção volumétrica de hidrogênio (PVH = 1.960,3 mL H₂ L⁻¹ d⁻¹) e de vazão de biogás (VBG = 9.360,9 mL d⁻¹) foram obtidas com a aplicação da maior COV aplicada. Em contrapartida, o maior rendimento de hidrogênio (RH = 14,1 mmol H₂ g DQO⁻¹) e maior conversão de ácido lático (95%) e de glicerol (65%) foram obtidos em COV intermediária. A análise dos metabólitos solúveis indicou a predominância da via butírica no ensaio E2, associada à maior estabilidade e à menor formação de compostos, como etanol e ácido propiônico, que desviam carbono e reduzem a produção de H₂. Embora a via acética seja mais eficiente na geração de hidrogênio, a via butírica tende a ser favorecida em sistemas reais pela maior robustez operacional. Conclui-se que a integração da cofermentação da ARF com glicerol e da produção prévia de ácido lático, com posterior aplicação no RCTM para geração de H2, constitui uma abordagem promissora para a valorização de resíduos agroindustriais e a produção sustentável de bioH2.
Abstract: The rising demand for sustainable energy sources is increasing interest in the biological production of hydrogen, which is a clean and efficient alternative to traditional energy sources. This study explored the possibility of producing bioH2 using a medium rich in lactic acid as a substrate, obtained from the co-fermentation of cassava starch factory wastewater (CSW) and glycerol. The process was divided into two stages: (i) producing lactic acid-rich fermentate (FLa) in an anaerobic sequential batch reactor (ASBR) from co-fermentation of CSW and glycerol (1.5% v/v), and (ii) converting FLa to bioH2 in a continuous multi-tube reactor (CMTR). The CMTR was tested with three increasing volumetric organic loads (VOL): 48, 72, and 96 g COD L⁻¹ d⁻¹. Results showed that the lactic fermentation stage produced a uniform substrate high in lactic acid (41%) and glycerin (52%). In the CMTR, the highest volumetric hydrogen production rates (VHP = 1,960.3 mL H₂ L⁻¹ d⁻¹) and biogas flow rates (BGF = 9,360.9 mL d⁻¹) occurred with the highest VOC applied. Conversely, the highest hydrogen yield (HY = 14.1 mmol H₂ g COD⁻¹) and the greatest conversion of lactic acid (95%) and glycerol (65%) occurred at intermediate COV levels. Soluble metabolite analysis suggested the predominance of the butyric pathway in the E2 test, associated with better stability and less formation of compounds like ethanol and propionic acid that divert carbon and decrease H₂ production. Although the acetic pathway is more efficient for hydrogen generation, the butyric pathway tends to be favored in real systems due to its greater operational stability. It is concluded that combining CSW co-fermentation with glycerol and prior lactic acid production, followed by application in CMTR for H2 generation, is a promising strategy for valorizing agro-industrial waste and sustainably producing bioH2.
Keywords: bioH2
ARF
RCTM
Cofermentação anaeróbia
Fermentação lática.
BioH2
CSW
CMTR
Anaerobic co-fermentation
Lactic fermentation
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: Baioco , Rafaela Adam. Produção de hidrogênio via lactato obtido a partir da cofermentação de água residuária de fecularia de mandioca e glicerol. 2025. 55 f. Dissertação( Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8120
Issue Date: 1-Aug-2025
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Agrícola (CVL)

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