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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Embargado
Title: Otimização das variáveis que influenciam a produção de hidrogênio por fermentação escura
metadata.dc.creator: Romão, Betânia Braz
metadata.dc.contributor.advisor1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee1: Batista, Fabiana Regina Xavier
metadata.dc.contributor.referee2: Ferreira, Juliana de Souza
metadata.dc.contributor.referee3: Reis, Miria Hespanhol Miranda
metadata.dc.contributor.referee4: Fernandes, Gislaine
metadata.dc.contributor.referee5: Rosa, Paula Rúbia Ferreira
metadata.dc.description.resumo: No presente trabalho, estudou-se o aproveitamento do permeado do soro de queijo para produção de biohidrogênio durante a fermentação escura utilizando um consórcio microbiano em processo batelada. Avaliou-se a influência da porcentagem de inóculo e da concentração do substrato no processo fermentativo, sendo a faixa estudada de 0,8 a 13,3 % (v/v) e 10 a 80 g/L de lactose, respectivamente. Em seguida, três planejamentos composto central (PCC) foram realizados para verificar a influência de algumas condições de fermentação. Os resultados dos PCC s mostraram que os valores que apresentaram maior produtividade e conversão dentre as faixas estudas foram: pH inicial igual a 7,0; 0,6 g/L de sulfato ferroso, 1,5 g/L de sulfato de amônio, temperatura de 30 ºC e 1,28 g/L de sulfato de magnésio apresentando uma produtividade de 127,8 mmol H2/L dia e uma conversão de 4,84 mol H2/mol de substrato consumido. Após os testes preliminares, fermentações com ampliação de escala foram realizadas para verificar o comportamento da produção em função do tempo. Fermentações com controle de pH a 5,5 e 6,5 também foram estudadas sendo que o 5,5 favoreceu as rotas metabólicas de produção dos ácidos butírico (3,5 g/L) e acético (2,5 g/L) que levam à formação de hidrogênio. Além disso, o processo em batelada sequencial foi utilizado com intuito de prolongar a produção de biogás por um maior tempo. Nessa etapa, testou-se a renovação do meio variando o volume de meio novo, denominado corte e a frequência com que o corte foi realizado. O maior tempo de produção de H2 por fermentação foi de 84 h, quando se empregou o corte de 466 mL de meio a cada 24 h nas primeiras 48 h de processo e, posteriormente, a cada 12 h. Dois pré-tratamentos térmicos (93 ºC/15 min e 50 ºC/15 dias) também foram aplicados ao inóculo com intuito de selecionar as bactérias produtoras de hidrogênio. Após o pré-tratamento realizaram-se fermentações a 30, 50 e 70 ºC. Os melhores resultados foram alcançados quando a fermentação ocorreu a 30 ºC com o inóculo tratado a 93 ºC por 15 min, resultando numa produtividade de 128,8 mmol H2/L dia.
Abstract: In this present study, the use of cheese whey permeate was studied aiming hydrogen production during dark fermentation using a microbial consortium in batch processes. Inoculum volume and substrate concentration were evaluated in the fermentative process in the range of 0.8 to 13.3 (v/v) and 10 to 80 g/L of lactose, respectively. Thereafter, three Central Composite Designs (CCD) were conducted in order to verify the influence of some conditions of fermentation. The results of the CCD s showed that the values that presented higher productivity and yield within the studied ranges were: pH equal to 7.0, 0.6 g/L of ferrous iron sulfate, 1.5 g/L of ammonium sulfate, 30ºC and 1.28 g/L of magnesium sulfate, given a productivity of 127.8 mmol H2/L.day and a yield of 4.84 mol H2/mol of consumed substrate. Fermentations in scale-up were performed after the preliminary tests in order to verify the hydrogen production behavior in relation to time. Fermentations with pH control were also studied at pH values of 5.5 and 6.5. The fermentation at pH in 5.5 favored the metabolic routes of butyric acid production (3.5 g/L) and acetic acid (2.5 g/L) that lead to hydrogen synthesis. Moreover, sequential batch processes were tested aiming to obtain higher hydrogen production for longer time. In this study, the volume of withdrawn medium with addition of new medium and the time of medium removal were evaluated. The highest time of production, which was 84 h, was observed when 466 mL of medium were withdrawn in each 24 h in the first 48 h of fermentation, and subsequently, in each 12 h. Two different thermal pretreatments (93 ºC/15 min and 50 ºC/15 days) were also applied to the inoculum aiming to select hydrogen producing bacteria. After the pretreatment, fermentations were conducted at 30, 50 and 70 ºC. The best results were achieved when fermentation occurred at 30 ºC with the inoculum treated at 93 ºC/15 min, resulting in productivity of 128.8 mmol H2/L day.
Keywords: Hidrogênio
Fermentação escura
Permeado do soro de queijo
Hydrogen
Dark-fermentation
Cheese whey permeate
Biohidrogênio
Soro do leite
Fermentação
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: ROMÃO, Betânia Braz. Otimização das variáveis que influenciam a produção de hidrogênio por fermentação escura. 2015. 130 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15083
Issue Date: 17-Apr-2015
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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