Publicação: Produção de biohidrogênio por fementação escura a partir do bagaço de cana de açúcar: análise comparativa dos principais métodos pré tratamentos e seus efeitos no rendimento do processo
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
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Resumo
O crescimento da demanda mundial por energia e a necessidade de reduzir as emissões de
gases de efeito estufa têm intensificado a busca por fontes renováveis capazes de atender aos
princípios da sustentabilidade. Nesse contexto, o biohidrogênio destaca-se como uma
alternativa energética promissora por possibilitar o aproveitamento de resíduos agroindustriais
e contribuir para a redução da dependência de combustíveis fósseis. Entre as matérias-primas
disponíveis, o bagaço de cana-de-açúcar apresenta elevado potencial devido à sua ampla
disponibilidade no Brasil e ao elevado teor de carboidratos estruturais passíveis de conversão
em hidrogênio por fermentação escura. Entretanto, a elevada recalcitrância da biomassa,
decorrente da presença de lignina, limita sua biodegradação, tornando necessária a aplicação
de pré-tratamentos capazes de aumentar a acessibilidade da celulose e da hemicelulose aos
microrganismos fermentativos. Os principais métodos de pré-tratamento empregados em
biomassa lignocelulósica são processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos, que
afetam os parâmetros operacionais, como potencial hidrogeniônico, temperatura, inóculo e
tempo de retenção hidráulica, sobre o desempenho do processo fermentativo. Os resultados
evidenciaram que os pré-tratamentos alcalinos e físico-químicos apresentaram maior
eficiência na remoção parcial da lignina e na exposição das fibras de celulose, favorecendo a
liberação de açúcares fermentáveis. No estudo de caso, a associação entre solução alcalina e
ultrassom promoveu modificações estruturais confirmadas por difração de raios X e
espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, resultando em aumento
aproximado de trinta e cinco por cento na produção de biohidrogênio e favorecendo a
formação de ácido acético e ácido butírico, metabólitos associados aos maiores rendimentos
de hidrogênio. Esses resultados demonstram que a integração entre pré-tratamentos eficientes
e o controle adequado das condições operacionais representa um fator determinante para
maximizar a conversão do bagaço de cana-de-açúcar em biohidrogênio, reforçando o
potencial dessa biomassa como matéria-prima para processos sustentáveis de produção de
energia e para o desenvolvimento de biorrefinarias.
Abstract
The increasing global demand for energy and the need to reduce greenhouse gas emissions
have intensified the search for renewable energy sources capable of meeting sustainability
principles. In this context, biohydrogen has emerged as a promising energy alternative due to
its potential to utilize agro-industrial residues while contributing to the reduction of
dependence on fossil fuels. Among the available feedstocks, sugarcane bagasse has
considerable potential because of its wide availability in Brazil and its high content of
structural carbohydrates that can be converted into hydrogen through dark fermentation.
However, the high recalcitrance of this lignocellulosic biomass, resulting from the presence of
lignin, limits its biodegradation, making the application of pretreatment methods essential to
increase the accessibility of cellulose and hemicellulose to fermentative microorganisms. The
main pretreatment methods applied to lignocellulosic biomass include physical, chemical,
physicochemical, and biological processes, whose effectiveness is directly associated with
operational parameters such as pH, temperature, inoculum, and hydraulic retention time, all of
which influence the performance of the fermentative process. The results demonstrated that
alkaline and physicochemical pretreatments were more effective in promoting partial lignin
removal and increasing cellulose fiber exposure, thereby enhancing the release of fermentable
sugars. In the case study, the combined application of an alkaline solution and ultrasound
promoted structural modifications confirmed by X-ray diffraction and Fourier-transform
infrared spectroscopy, resulting in an approximately thirty-five percent increase in
biohydrogen production and favoring the formation of acetic and butyric acids, metabolites
associated with higher hydrogen yields. These findings demonstrate that the integration of
efficient pretreatment strategies with appropriate control of operational conditions is a
determining factor in maximizing the conversion of sugarcane bagasse into biohydrogen,
reinforcing the potential of this biomass as a feedstock for sustainable energy production and
the development of biorefineries.
Palavras-chave
Biohidrogênio, Biohydrogen, Fermentação escura, Dark fermantation, Bagaço de cana-de-açúcar, Sugarcane bagasse, Biomassa lignocelulósica, Lignocellulosic biomass, Pré tratamento, Pretreatment, Biorrefinaria, Biorefinery
Citação
NUNES, Pedro Vianna. Produção de Biohidrogênio por Fermentação Escura a partir de Bagaço de Cana de Açúcar: Produção de biohidrogênio por fementação escura a partir do bagaço de cana de açúcar: análise comparativa dos principais métodos pré tratamentos e seus efeitos no rendimento do processo. 2026 . 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
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