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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/2994
Tipo: | Dissertação |
Título: | Produção de hidrogênio a partir do melaço de cana-de-açúcar em reator anaeróbio de leito fluidificado |
Título(s) alternativo(s): | Production of hydrogen from sugarcane molasses in anaerobic fluidized bed reactor |
Autor(es): | Chaves, Taciana Carneiro |
Primeiro Orientador: | Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de |
metadata.dc.contributor.referee1: | Almeida, Renata Maria Rosas Garcia |
metadata.dc.contributor.referee2: | Santos, André Bezerra dos |
Resumo: | O hidrogênio é uma das fontes de energia mais estudadas na atualidade. Este pode ser produzido de várias formas, dentre as quais, se destaca a sua produção biológica a partir de fontes renováveis, tais como resíduos industriais e domésticos ricos em carboidratos. Nesse contexto, o melaço de cana-de-açúcar, um subproduto gerado na produção de açúcar, contem grande quantidade de matéria orgânica e, portanto, ao passar pelo processo de digestão anaeróbia, pode ser convertido em hidrogênio. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi utilizar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) em temperatura ambiente para produzir hidrogênio a partir de melaço de cana de açúcar alimentado a 25 gDQO.L-1. O volume total do reator foi 1,2 L. O material suporte empregado para garantir a adesão microbiana foi o pneu triturado e a fonte de microrganismos consistiu de lodo coletado de um reator de manta de lodo (UASB) usado numa estação de tratamento de esgoto. Foram analisadas diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV) e tempos de detenção hidráulica (TDHs: 12, 6, 4 e 3 h), obtidos a partir da variação da vazão do sistema. A máxima taxa de produção de hidrogênio (HPR = 1,44 LH2.L-1Reator.h-1) foi alcançada no TDH de 4 h equivalendo a 373,25 kJ.L-1Reator.d-1 de taxa de produção de energia (EPR-H2). O maior rendimento de hidrogênio (HY = 3,07 molH2.mol-1 glicose) foi obtido no TDH ótimo de 6 h. O conteúdo de hidrogênio no biogás atingiu 25,95% de H2. Os principais metabólitos produzidos foram o etanol e o ácido acético, a partir de fermentação tipo etanol. A análise de PCR-DGGE revelou que a comunidade bacteriana do reator sofreu alterações estruturais ao longo da diminuição do TDH, as quais foram reduzindo até obtenção de 88% de similaridade entre os TDHs de 4 h e 3 h. |
Abstract: | Hydrogen is one of the most studied energy sources nowadays. It can be produced in a number of ways, among which its organic production from renewable sources, such as industrial and household waste rich in carbohydrates, stands out. In this context, sugarcane molasses, a byproduct generated in the production of sugar, contains a large quantity of organic matter and, therefore, when passing through the process of anaerobic digestion, can be converted into hydrogen. Thus, the objective of this study was to use an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) at room temperature to produce hydrogen from sugarcane molasses fed at 25 gDQO.L-1. The total volume of the reactor was 1.2 L.The support material employed to ensure microbial adhesion was the crushed tire and the source of microorganisms consisted of sludge collected from a sludge blanket reactor (UASB) used in a sewage treatment plant. Different volumetric organic loads (VOL) and hydraulic retention times (HRTs: 12, 6, 4 and 3 h), obtained from the variation of the system flow, were analyzed. A maximum hydrogen production rate (HPR = 1.44 LH2.L-1Reactor.h-1) was achieved at HRT of 4 h with a energy production rate (EPR-H2) of 373.25 kJ.L-1Reactor.d-1. The highest hydrogen yield (HY = 3.07 molH2.mol-1glucose) was obtained at optimal HRT of 6 h. The hydrogen content in the biogas reached 25.95% H2 (HRT 6 h). The main metabolites produced were ethanol and acetic acid, from ethanol type fermentation. PCRDGGE analysis revealed that the bacterial community of the reactor underwent structural changes along the decrease of HRT, which were reduced until obtaining an 88% similarity between HRTs of 4 h and 3 h. |
Palavras-chave: | Reator anaeróbio Hidrogênio Melaço de cana-de-açúcar Engenharia química Anaerobic reactor Hydrogen Sugar cane molasses Chemical Engineering |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | CHAVES, Taciana Carneiro. Produção de hidrogênio a partir do melaço de cana-de-açúcar em reator anaeróbio de leito fluidificado. 2018. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2994 |
Data do documento: | 7-mar-2018 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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