Produção de hidrogênio e etanol através da fermentação acidogênica de águas residuárias agroindustriais em reator anaeróbio de leito fluidizado

Autor: Rosa, Paula Rúbia Ferreira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCARUniversidade Federal de São CarlosUFSCAR.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5956.pdf: 2655473 bytes, checksum: dfaa0329652cfa24fb1dd3934c5b664b (MD5) Previous issue date: 2014-03-28
Universidade Federal de Sao Carlos
The aim of this study was to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT), the origin of different inoculum (sludge from a UASB reactor for swine wastewater treatment and poultry slaughterhouse), and different carbon source (glucose, cassava processing wastewater and cheese whey) on the stability and efficiency of the anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) for producing hydrogen. Twelve identical reactors were used, and in two reactors the mixture of glucose with cheese whey (R1S, R2S) was used as a substrate, six reactors were used with mix cassava processing wastewater and glucose (R1M, R2M, R3M and R4M). It was evaluated use of cheese whey (R3S, R4S, R5s and R6S) and cassava processing wastewater (R5M and R6M). The AFBRs were inoculated with sludge from a UASB reactor used in the treatment of swine wastewater (R1S, R3S, R1M, R3M, R5S, R6S, R5M and R6M) and sludge from a UASB reactor that treated poultry slaughterhouse wastewater (R2S, R4S, R2M, R4M), both heat treated. Variations of HRT (12-1 h) and substrate concentrations were performed (2-15 g .L -1), with temperature control at 30 ° C. The reactors that used cheese whey as substrate showed a greatest potential for hydrogen production, with yields (HY) of 3.2 mmolH2.g-1COD (R6S) and 2.6 mmolH2.g-1COD (R5S) were obtained by applying a HRT of 6 and 14 hours, with a concentration of 3 and 5 g.L-1, respectively. Both substrates showed potential for the production of ethanol with yields (EtOHY) of 4.2 mmolEtOH.g-1COD (R6M) and 3.5 mmolEtOH.g-1COD (R2S). In the comparison between the two inocula used, both showed a balance in terms of hydrogen production, but in terms of ethanol production, the sludge from poultry slaughterhouse showed highest potential. By cloning and sequencing of the 16S rRNA gene for bacteria domain reactor R4S (whey), there was a predominance of the genus Selenomonas (69 % of the sequences) and Clostridium (8 % of the sequences). For the reactor R3M (glucose and cassava) analyzes cloning and sequencing of bacterial consortium revealed similarities with Lactobaccilus. As for the archaeal domain, the sequencing of the 16S rRNA gene had highly similar to the genus Methanobacterium (98.5 % and 95 % of the sequences), for R4S and R3M, respectively reactors.
O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH), da origem de diferentes inóculos (lodo de suínos e lodo de aves), e da fonte de carbono (glicose, manipueira e soro de queijo) sobre a estabilidade e eficiência do reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) na produção de hidrogênio e etanol. Foram utilizados doze reatores idênticos, sendo que em dois reatores foram utilizados mistura de glicose com soro de queijo (R1S, R2S), seis reatores foram utilizados a mistura de água do processamento da mandioca (manipueira) e glicose (R1M, R2M, R3M e R4M). Também foi avaliado o uso individual do soro de queijo (R3S, R4S, R5S e R6S) e da manipueira (R5M e R6M). Os RALFs foram inoculados com lodo proveniente do tratamento de águas residuárias de suinocultura (R1S, R3S, R1M, R3M, R5S, R6S, R5M e R6M) e de águas residuárias do abatedouro de aves (R2S, R4S, R2M, R4M), ambos tratados termicamente. Foram realizadas variações de TDH (14-1 h) e concentrações de substrato (2- 15 g. L-1), com controle de temperatura a 30°C. Os reatores que utilizaram soro de queijo como substrato apresentaram um maior potencial para a produção de hidrogênio, com rendimentos (HY) de 3,2 mmolH2.g-1DQO (R6S) e 2,6 mmolH2.g-1DQO (R5S), por meio da aplicação de um TDH de 6 e 14 horas, com uma concentração de 3 e 5 g.L-1, respectivamente. Ambos os substratos apresentaram potencial para a produção de etanol, com rendimentos (EtOHY) de 4,2 mmolEtOH.g-1DQO (R6M) e 3,5 mmolEtOH.g-1DQO (R2S). Na comparação entre os dois inóculos utilizados, ambos apresentaram um equilíbrio em termos de produção de hidrogênio, porém em termos de produção de etanol, o lodo proveniente do abatedouro de aves apresentou um maior potencial. Por meio da clonagem e sequenciamento do gene RNAr 16S para o domínio bactéria do reator R4S (soro de queijo), houve a predominância do gênero Selenomonas (69% das sequências) e do gênero Clostridium (8% das sequências). Para o reator R3M (glicose e manipueira) as análises de clonagem e sequenciamento do consórcio bacteriano revelaram semelhanças com Lactobaccilus. Já para o domínio archaea, o sequenciamento do gene RNAr 16S, teve altas similaridades com gênero Methanobacterium (98,5% e 95% das sequências), para os reatores R4S e R3M, respectivamente.
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