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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Produção de Hidrogênio e Etanol a partir da alga verde Chlamydomonas reinhardtii
metadata.dc.creator: Costa, Rosangela Lúcio
metadata.dc.contributor.advisor1: Batista, Fabiana Regina Xavier
metadata.dc.contributor.referee1: Ferreira, Juliana de Souza
metadata.dc.contributor.referee2: Reis, Miria Hespanhol Miranda
metadata.dc.contributor.referee3: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee4: Sousa, álvaro Paiva Braga de
metadata.dc.description.resumo: Em virtude da redução da disponibilidade de combustíveis fósseis, juntamente com as mudanças climáticas ocasionadas pelo aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera, a utilização de combustíveis alternativos que não ocasionem o acúmulo de gases do efeito estufa na atmosfera tem se tornado cada vez mais recorrente. Desta maneira se destaca a utilização de biocombustíveis como o hidrogênio (H2). O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biocombustíveis através de rota biológica, utilizando reatores de 50 mL lacrados, mantidos em uma estufa à 25° C com foto-período de 12h e intensidade luminosa de 2200 lux (30 μE·m-2·s-1). Neste contexto, a alga verde Chlamydomonas reinhardtii foi utilizada, sendo que os parâmetros operacionais idade do inóculo, concentração celular de inóculo e tempo de fermentação, juntamente com o efeito da concentração de enxofre no meio de cultivo foram avaliados. Salienta-se que o fator temperatura também foi avaliado e para tal, um planejamento fatorial 23 (I), com 3 réplicas no ponto central, foi utilizado. A influência das variáveis independentes, teor enxofre no meio (7, 11,5 e 16 mg de SO4 2-), concentração celular de inóculo (0,10, 0,15 e 0,20 g/L) e temperatura (25, 30 e 35° C) na variável resposta produtividade de H2 foi investigada. Além disso, o desempenho de algumas fontes de carbono como o acetato de sódio e permeado de soro de leite (rico em lactose) também foi verificado isoladamente. Neste experimento, o meio com supressão de enxofre e uma concentração inicial de inóculo de 0,1 g/L foram empregados. O efeito de outras fontes de carbono também foi verificado através do planejamento fatorial 23 (II), com três réplicas no ponto central. Neste caso, o efeito do citrato de sódio, juntamente com o acetato de sódio (0,10, 1 e 1,9 g/L) e o permeado do soro de leite (1, 1,5 e 2 g/L), em um meio basal contendo teor fixo de enxofre (10 mg SO4 2-) e a concentração celular de inóculo de 0,10 g/L, foi investigado. Na sequência um sistema híbrido composto por algas verdes e bactérias fotossintetizantes foi avaliado. Nesta etapa, a supressão total de enxofre e uma concentração celular de inóculo de 0,10 g/L foram utilizadas. Posteriormente, a avaliação de concentrações distintas (0,10 e 1 g/L) das fontes de carbono utilizadas foi verificada. O meio de cultivo fornecido às bactérias foi suplementado com substratos como ácido málico (30 mmol/L), permeado (6 g/L) e o glutamato de sódio (2,54 g/L). Destacou-se ainda a investigação do uso da co-cultura das algas e das bactérias na síntese do produto-alvo. Neste experimento a contribuição das algas e bactérias em uma proporção que variou de 0 a 100% foi avaliada. Os resultados mais promissores mostraram que o citrato (1,9 g/L) e o permeado (2 g/L) influenciaram positivamente na produção de H2 (1975,10 μmol/L·d). No sistema híbrido, uma maior produção de etanol (19,93 g/L) foi observada na condição de 0,10 g/L de permeado associado ao acetato. Por fim, para a co-cultura observou-se que em meio basal RCV, etanol (12,60 g/L) e hidrogênio (7,41 μmol/L·d) foram obtidos simultaneamente.
Abstract: The lack of fossil fuels and the climate changes caused by increases on the carbon dioxide in the atmosphere encouraged the use of alternative fuels that do not cause greenhouse gases accumulation. Therefore, the use of biofuels, such as hydrogen (H2), produced from renewable sources stands out. The aim of this work was to evaluate hydrogen and ethanol production by biological routes using 50 mL sealed bioreactor maintained in incubator at 25° C, 12 h photoperiod with luminosity of 2200 lux (30 μE·m-2·s-1). A green alga Chlamydomonas reinhardtii was used. The operational parameters age of inoculum, inoculum density, time of fermentation and the effect of sulfur contents in the culture medium on the biofuels production were investigated. The temperature was also evaluated by a 23 factorial design (I), with three central points was used. The influence of sulfur content into the medium (7, 11.5 e 16 mg of SO4 2-), inoculum density (0.10, 0.15 and 0,20 g/L) and the temperature (25, 30 e 35° C) on the H2 productivity was evaluated. In addition, the behavior of carbon sources such as sodium acetate and milk whey permeate (rich in lactose) on the target-product synthesis was also verified. In this case, sulfur deprived condition and 0.1 g/L of inoculum density were used. To increase the hydrogen production the influence of different carbon sources was also investigated. In this case, 23 factorial design (II) with three central points was also used. Furthermore, the effect of supplementary carbon source (sodium citrate) and sodium acetate, both varying from 0.1 g/L (low level) to 1.9 g/L (high level) and milk whey permeate (1, 1.5 and 2 g/L) using a basal medium with sulfur content of 10 mg SO4 2- and inoculum density of 0.1 g/L were evaluated. To improve hydrogen system production a hybrid configuration using the green algae (C. reinhardtii) and the photosynthetic bacterium (R. capsulatus) was performed. In this step, sulfur deprived and 0.1 g/L inoculum density were fixed. After that, the carbon source at different concentrations (0.1 and 1 g/L) was evaluate. It is important to note the medium offered to PNS bacterium was previously supplemented with malic acid (30mM), permeate (6 g/L) and sodium glutamate(2.54 g/L). Co-cultures of both strains were also performed to biofuels evolution. In these experiments a microorganism contribution range was from 0 to 100%. The results shown that citrate (1.9 g/L) and permeate (2 g/L) strongly increased the hydrogen production (1975.10 μM/L·d). Ethanol was also produced with isolated carbon source was investigated. In the hybrid system, ethanol concentration was 1.3-fold (19,93 g/L) higher at 0.1 g/L of permeate associated to acetate. Finally, to co-culture maintained in RCV medium, ethanol (12,60 g/L) and hydrogen (7.41 μM/L·d) were obtained simultaneously.
Keywords: Biogás
Chlamydomonas reinhardtii
Hidrogênio molecular
Molecular hydrogen
Hidrogênio - Moléculas
Biocombustíveis
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: COSTA, Rosangela Lúcio. Produção de Hidrogênio e Etanol a partir da alga verde Chlamydomonas reinhardtii. 2014. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15232
Issue Date: 21-Jul-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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