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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48941| Document type: | Tese |
| Access type: | Acesso Embargado |
| Title: | Investigação da produção de Biohidrogênio por Fotofermentação utilizando Bactérias Púrpuras não Sulfurosas na presença de Barita e Basalto |
| Alternate title (s): | Investigation of Biohydrogen Production via Photofermentation Using Purple Non-Sulfur Bacteria in the Presence of Barite and Basalt |
| Author: | Cângani, Ana Paula Mázaro |
| First Advisor: | Cardoso, Vicelma Luiz |
| First member of the Committee: | Braz, Vânia Santos |
| Second member of the Committee: | Lemos, Diego Andrade |
| Third member of the Committee: | Batista, Fabiana Regina Xavier |
| Fourth member of the Committee: | Resende, Miriam Maria de |
| Summary: | O hidrogênio destaca-se como combustível limpo e promissor, especialmente quando produzido a partir de biomassa. O presente estudo teve como objetivo avaliar a produção biológica de hidrogênio utilizando rocha (Basalto) e minério (Barita) no meio fermentativo, com o intuito de favorecer a atividade microbiana ou de promover a estabilização celular, e empregou bactérias púrpuras não sulfurosas associadas, na proporção 1:1:1: Rhodobacter capsulatus, Rhodospirillum rubrum e Rhodopseudomonas palustris. Como fontes de carbono, foram utilizadas a lactose proveniente do permeado de soro de leite em pó, um coproduto da agroindústria, e glicose P.A., ambas na concentração de 20 g/L. O teste controle com lactose resultou em produtividade de 16,67 ± 0,361 [mmol de H₂/(L·dia)], superior ao da glicose [11,35 ± 0,363 mmol de H₂/(L·dia)]. A presença de Barita no meio de cultivo aumentou, em relação ao controle, a produtividade em hidrogênio em 12 vezes [215,32 ± 3,22 mmol de H₂/(L·dia)], enquanto o Basalto resultou em um aumento de 6 vezes [109,28 ± 4,53 mmol de H₂/(L·dia)]. A condição mais eficiente em termos de produtividade em hidrogênio, entre as concentrações de lactose testadas (15, 20, 25 e 30 g/L), utilizando Barita e meio de cultivo com molibdato, foi de 20 g/L. Em seguida foi feito um delineamento composto central rotacional no qual a densidade do inóculo e a concentração de Barita foram avaliadas e validadas, sendo o ponto central (0,2 gSV/L de inóculo e 0,27 g/L de Barita) considerado operacionalmente ótimo e resultando em 213,40 ± 3,80 [mmol de H₂/(L.dia)]. O Basalto também foi submetido a tratamentos químicos utilizando NaOH, HCl e H2SO₄ visando um aumento na produtividade de hidrogênio. Entre os tratamentos avaliados, o tratamento com NaOH apresentou o maior desempenho, resultando em uma produtividade de 185,23 ± 4,25 [mmol de H₂/(L·dia)], superior ao valor observado na condição controle 124,95 ± 4,37 [mmol de H₂/(L·dia)]. Dentre os tratamentos químicos com NaOH avaliados (15, 20, 25 e 30%), utilizando o Basalto, o tratamento com 20% de NaOH apresentou a maior produtividade de hidrogênio. Finalmente, após a realização de um delineamento composto central rotacional no qual foram avaliadas e validadas a densidade do inóculo e a concentração da rocha tratada, o ponto correspondente a 0,230 gSV/L de inóculo e 0,365 g/L de rocha tratada foi considerado operacionalmente ótimo, resultando em uma produção de 193,89 ± 4,37 [mmol de H₂/(L·dia)]. |
| Abstract: | Hydrogen stands out as a clean and promising fuel, especially when produced from biomass. The current study aimed to evaluate the biological production of hydrogen using rock (Basalt) and ore (Barite) in a fermentation medium, with the intention of favoring microbial activity or promoting cell stabilization and employing in the medium non-sulfur purple bacteria associated in a 1:1:1 ratio: Rhodobacter capsulatus, Rhodospirillum rubrum, and Rhodopseudomonas palustris. As carbon sources, lactose from whey permeate powder, a co-product of the agro-industry, and glucose P.A., both at a concentration of 20 g/L, were used. The control test with lactose resulted in a productivity of 16.67 ± 0.361 mmol H₂/(L·day)], higher than that of glucose [11.35 ± 0.363 mmol H₂/(L·day)]. The presence of Barite in the culture medium increased hydrogen productivity by 12-fold compared to the control [215.32 ± 3.22 mmol H₂/(L·day)], while Basalt resulted in a 6-fold increase [109.28 ± 4.53 mmol H₂/(L·day)]. The most efficient condition in terms of hydrogen productivity, among the lactose concentrations tested (15, 20, 25 and 30 g/L), using Barite and culture medium with molybdate, was 20 g/L. Next, a factorial design was carried out in which the inoculum density and Barite concentration were evaluated and validated. The central point (0.2 gvs/L of inoculum and 0.27 g/L of Barite) was considered operationally optimal, resulting in 213.40 ± 3.80 [mmol H₂/(L·day)]. The Basalt was also subjected to chemical treatments using NaOH, HCl, and H₂SO₄ to hydrogen productivity increases. Among the treatments evaluated, the treatment with NaOH showed the highest performance, resulting in a productivity of 185.23 ± 4.25 [mmol H₂/(L·day)], higher than the value observed in the control condition 124.95 ± 4.37 [mmol H₂/(L·day)]. Among the chemical treatments with NaOH evaluated (15, 20, 25 and 30%), using Basalt, the treatment with 20% NaOH presented the highest hydrogen productivity. Finally, after carrying out a factorial design in which the inoculum density and the concentration of the treated rock were evaluated and validated, the point corresponding to 0.230 gSV/L of inoculum and 0.365 g/L of treated rock was considered operationally optimal, resulting in a production of 193.89 ± 4.37 [mmol H₂/(L·day)]. |
| Keywords: | Hidrogênio Fotofermentação Rhodobacter capsulatus Rhodospirillum rubrum Rhodopseudomonas palustris Barita Basalto tratamento químico Basalto e Barita Chemical treatment of Basalt and Barite Barite Basalt Hydrogen Photo-fermentation |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Subject: | Engenharia Química |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química |
| Quote: | CÂNGANI, Ana Paula Mázaro. Investigação da produção de Biohidrogênio por Fotofermentação utilizando Bactérias Púrpuras não Sulfurosas na presença de Barita e Basalto. 2026. 133 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.113 |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.113 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48941 |
| Date of defense: | 9-Feb-2026 |
| Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos. |
| Appears in Collections: | TESE - Engenharia Química |
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|---|---|---|---|---|
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