Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15246
metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Produção de biohidrogênio por Rhodobacter capsulatus utilizando como substrato o efluente da fermentação escura
metadata.dc.creator: Silva, Felipe Thalles Moreira
metadata.dc.contributor.advisor1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee1: Ferreira, Juliana de Souza
metadata.dc.contributor.referee2: Batista, Fabiana Regina Xavier
metadata.dc.contributor.referee3: Servulo, Eliana Flavia Camporese
metadata.dc.contributor.referee4: Nascimento, Rafael
metadata.dc.contributor.referee5: Fischer, Janaína
metadata.dc.description.resumo: O emprego do sistema híbrido tem sido visto como um portador de energia do futuro para a produção de biohidrogênio devido a suas vantagens. Neste sistema, o efluente resultante na primeira etapa de fermentação escura, rico em ácidos orgânicos, é usado como substrato por bactérias púrpuras não-sulfurosas na etapa de fotofermentação. Este processo tem caráter de sustentabilidade devido ao uso de recursos renováveis, com produção simultânea de produto de valor agregado e remoção de resíduos. Neste trabalho estudou-se a produção de biohidrogênio em processo batelada pela bactéria púrpura não-sulfurosa, Rhodobacter capsulatus. O substrato utilizado foi o efluente resultante da fermentação escura do permeado de soro de leite por consórcio microbiano. Este efluente foi centrifugado para a separação das células fermentativas e o sobrenadante foi corrigido segundo à composição do meio RCV, sem adição de sulfato de amônia e de ácido málico. O pH inicial foi ajustado para 6,8. Em uma primeira etapa, os experimentos foram realizados em frascos de penicilina de 50 mL para verificar a influência da composição do efluente da fermentação escura em termos de metabólitos e lactose não convertida. Os resultados destes ensaios preliminares comprovaram a necessidade de fornecer uma fonte de açúcar para a R. capsulatus, visto que na ausência de lactose a produção de H2 foi desprezível. Os melhores resultados foram obtidos na presença de lactose e ácido lático em concentrações na faixa de 4,4 a 8,0 e 4,6 a 14,2 g/L, respectivamente, favorecendo a produção de hidrogênio e apresentando uma produtividade máxima de 37,14 mmol H2/L.dia. Em seguida, ensaios de fotofermentação com ampliação de escala (reator de 1,5 L) foram realizados para verificar o comportamento da produção durante o tempo. Desta forma, avaliou-se a adição de fontes de carbono no decorrer do processo. Os açúcares testados foram lactose e glicose e o efeito da adição alternada destes açúcares também foi verificado. Os resultados deste trabalho possibilitaram concluir que há um sinergismo entre os metabólitos do efluente da fermentação escura e o açúcar, havendo a necessidade de suplementar o efluente com uma segunda fonte de carbono. O inóculo apresentou maior potencial de síntese de hidrogênio ao se iniciar o processo na presença de lactose. A maior produtividade foi encontrada ao realizar o processo contendo 9,3 g/L de lactose e, posteriormente, corrigindo a concentração de açúcar para 6,0 g/L, adicionando de forma alternada lactose e glicose. Nesta condição, a produtividade máxima foi de 208,4 mmol H2/L.dia e pôde-se manter a cultura ativa para produção de hidrogênio por fotofermentação por até 787 h.
Abstract: The use of the hybrid system has been seen as an energy carrier of the future for the biohydrogen production due to its advantages. In this system, the resulting effluent from the first stage, that is the dark fermentation and rich in organic acids, is used as a substrate by non-sulfur purple bacteria in photo-fermentation step. This process has sustainability character due to the use of renewable resources, with simultaneous production of value-added product and waste removal. In this work, the production of biohydrogen in a batch process by non-sulfur purple bacteria, Rhodobacter capsulatus. The substrate used was the effluent from dark fermentation of whey permeate by microbial consortium. This effluent was centrifuged in order to separate the cells and the supernatant was adjusted according to the composition of the RCV medium without addition of ammonium sulphate and malic acid. The initial pH was adjusted to 6.8. In a first step, the experiments were performed in 50 mL penicillin bottles to verify the influence of effluent composition of dark fermentation in terms of metabolites and not converted lactose. The results of these preliminary tests have shown the necessity of providing a source of sugar for the R. capsulatus, as in the absence of lactose the H2 production was negligible. The best results were obtained in the presence of lactose and lactic acid in the concentration range of 4.4 to 8.0 and 4.6 to 14.2 g/L, respectively, favoring the production of hydrogen, with a maximum yield of 37.14 mmol H2/L.dia. Afterwards, photo-fermentation trials with scale-up (1.5 L reactor) were conducted to test the behavior of production over time. Thus, the addition of carbon sources in the process was evaluated. The sugars tested were lactose and glucose and the effect of the alternating addition of these sugars was checked as well. These results permit to conclude that there is a synergism between the effluent metabolites of dark fermentation and sugar, with the need to supplement the effluent with a second carbon source. The inoculum potential to hydrogen synthesis was higher when the process began in the presence of lactose. The highest productivity was attained by performing the process containing 9.3 g/L lactose and, subsequently, correcting the sugar concentration to 6.0 g/L by adding, alternately, lactose and glucose. In this condition, the maximum productivity was 208.4 mmol H2/L.dia and the culture could be maintained activate to hydrogen production by photo-fermentation for up to 787 h.
Keywords: Biohidrogênio
Fotofermentação
Efluente da fermentação escura
Rhodobacter capsulatus
Bio-hydrogen
Photofermentation
Effluent from dark fermentation
Rhodobacter capsulatus
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: SILVA, Felipe Thalles Moreira. Produção de biohidrogênio por Rhodobacter capsulatus utilizando como substrato o efluente da fermentação escura. 2015. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15246
Issue Date: 24-Feb-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ProducaoBiohidrogenioRhodobacter.pdf2.57 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.