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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50066| Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | 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 |
| Alternate title (s): | Biohydrogen production by dark fermentation from sugarcane bagasse: a comparative analysis of the main pretreatment methods and their effects on process yield |
| Author: | Nunes, Pedro Vianna |
| First Advisor: | Cardoso, Vicelma Luiz |
| First member of the Committee: | Oliveira, Thamayne Valadares de |
| Second member of the Committee: | Fonseca, Cristiane de Araujo da |
| Summary: | 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. |
| Keywords: | Biohidrogênio Biohydrogen Fermentação escura Dark fermantation Bagaço de cana-de-açúcar Sugarcane bagasse Biomassa lignocelulósica Lignocellulosic biomass Pré tratamento Pretreatment Biorrefinaria Biorefinery |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Quote: | 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. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50066 |
| Date of defense: | 3-Aug-2026 |
| Appears in Collections: | TCC - Engenharia Química |
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