Codigestão anaeróbia de vinhaça e melaço de cana-de-açúcar para produção de h2
Carregando...
Data
2023-10-23
Autores
Currículo Lattes
http://lattes.cnpq.br/7447318096096217
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS - Ifal
Resumo
A utilização de resíduos industriais contendo carboidratos, lipídeos e proteínas em abundância representa uma fonte alternativa de energia renovável que vem ganhando destaque na atualidade. Os resíduos da agroindústria sucroalcooleira, a exemplo da vinhaça e do melaço de cana-de-açúcar, são ricos em matéria orgânica e, portanto, quando submetidos ao processo de digestão anaeróbia podem ser convertidos em hidrogênio, ácidos orgânicos e metano. Mantendo-se o controle de parâmetros operacionais específicos é possível inibir a formação de metano e favorecer a produção apenas de H2 e/ou ácidos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi utilizar a cofermentação de vinhaça e melaço visando a produção de hidrogênio. Para isto, numa primeira fase (F1), baseado no planejamento experimental de mistura Simplex Lattice foram realizados testes em batelada para avaliar os efeitos sinérgicos e/ou antagônicos da vinhaça (V) e do melaço (M) em busca da melhor composição percentual dos substratos (100% de vinhaça: V100/M0 = R1, 75% de vinhaça + 25% de melaço: V75/M25 = R2, 50% de vinhaça + 50% de melaço: V50/M50 = R3, 25% de vinhaça + 75% de melaço: V25/M75 = R4 e 100% de melaço: V0/M100 = R5) que resultasse na máxima produção de H2 e que utilizasse a maior porcentagem possível de vinhaça, por ser este o substrato que na indústria sucroalcoooleira é o resíduo final do processo e de grande impacto ambiental. A partir da melhor condição verificada em F1, foi implementada uma segunda fase (F2), também em reatores batelada. Foram testadas a influência da concentração inicial em termos de demanda química de oxigênio (DQO 6 e 9 g/L), a temperatura (T entre 35 e 45 °C) e o pH inicial (5,5 e 6,5) com base num planejamento fatorial completo (23). O estudo avaliou duas variáveis resposta: a taxa de produção volumétrica (VHPRDQOapl) e o rendimento volumétrico de hidrogênio (VHYDQOapl). Em F1, os resultados mostraram que o uso de vinhaça em 75% ou mais causou instabilidade na produção de H2. Foram obtidos os valores máximos de 595,63 mL-H2/g-DQOapl e 50,63 mL-H2/(g-DQOapl.d), ambos verificados na condição V50/M50, que, de acordo com o teste de Tukey, foram resultados estatisticamente semelhantes aos observados em V25/M75 e V0/M100. A vinhaça e o melaço interagiram sinergicamente nas misturas. Modelos quadráticos altamente significativos (p ≤ 0,05) e com bons ajustes foram obtidos para o rendimento (R2 = 0,98) e a taxa de produção de H2 (R2 = 0,92). Em F2, com a composição inicial da alimentação fixa em 50% de cada substrato, foram registrados os valores máximos de VHYDQOapl (1,56 L-H2/g-DQOapl) e VHPRDQOapl (54,98 mL-H2/g-DQOapl/d) na condição de menor temperatura e maiores DQO e pH. O pH foi o fator mais influente e de efeito positivo sobre as variáveis respostas. A temperatura revelou efeito influente negativo. O efeito da DQO foi de influência desprezível em relação a VHY e VHPR. Foram obtidos modelos lineares significativos e bem ajustados para relacionar os fatores DQO, pH e T com cada resposta, todos com R2 > 0,9.
Descrição
Palavras-chave
Fermentação escura, Cosubstrato, Biohidrogênio, Planejamento simplex lattice, Planejamento fatorial completo, Codisgestão anaeróbia, Vinhaça, Melaço de cana-de-açúcar, Dark fermentation, Cosubstrate, Simplex lattice planning, Full factorial design
Citação
Chaves, Taciana Carneiro.
Codigestão anaeróbia de vinhaça e melaço de cana-de-açúcar
para produção de h2 / Taciana Carneiro Chaves. – 2023.
119 f. : il. color.
Orientadora: Renata Maria Rosas Garcia Almeida.
Coorientador: Eduardo Lucena Cavalcante de Amorim.
Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de
Alagoas. Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Química. Maceió, 2023.
Bibliografia: f. 93-108.
Apêndices: f. 109-119.
1. Codisgestão anaeróbia . 2.Vinhaça. 3. Melaço de cana-de-açúcar. 4.
Biohidrogênio. I. Título.