00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Aplicação de pré-tratamentos ácidos e alcalinos para produção de bio-hidrogênio e bioetanol a partir das cascas da mandioca (manihot esculenta)
Autor(es): Freire Neto, José Mendes
Primeiro Orientador: Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Carlos Eduardo de Farias
metadata.dc.contributor.referee2: Peiter, Fernanda Santana
Resumo: O crescimento econômico mundial e a rápida urbanização exigem esforços para produzir quantidade suficiente de energia para suprir a crescente demanda de energética das nações. Diante deste cenário, a exploração de alternativas energéticas limpas e renováveis mostra-se como uma solução socioeconômica fundamental. Com o intuito de produzir hidrogênio, etanol e metano através do processo de digestão anaeróbia, o presente estudo utilizou cascas de mandioca (manihot esculenta) como substrato para avaliar os efeitos de pré-tratamentos com soluções ácidas (HCl) e alcalinas (NaOH) em diferentes concentrações na sacarificação desta biomassa e, consequentemente, na produção de biocombustíveis. O procedimento experimental foi realizado em reatores operados em batelada, mantidos a temperatura mesofílica (35±1°C) através da utilização de uma incubadora rotativa shaker a 120 rpm. Os reatores foram inoculados com lodo proveniente de Estação de Tratamento de Esgotos e tiveram pH do meio inicialmente ajustado em 7. Os resultados evidenciam que a concentração de carboidratos no substrato e a eficiência na produção de biocombustíveis foram maiores nos reatores onde houve a aplicação de pré-tratamentos químicos na biomassa. Obteve-se a melhor produção de hidrogênio na utilização de pré-tratamento com ácido diluído a 0,5% (v/v) de HCl. Nessa condição, a taxa de produção foi de 0,95 mL de H2 por hora, apresentando uma produção acumulada 195% maior que o reator sem pré-tratamento químico. Enquanto a produção específica do reator com a biomassa sem pré-tratamento foi de 0,52 mL de H2/gSSVh, no reator com pré-tratamento ácido a 0,5% (v/v) de HCl foi de 1,19 mL de H2/gSSVh. O pré-tratamento álcali com concentração 0,5% (v/v) de NaOH gerou a maior concentração final de etanol dentre as condições estudadas, 24,78 mmol de etanol/L versus 7,69 mmol de etanol/L quando não fora utilizado pré-tratamento. O pré-tratamento químico com solução ácida a 1,0% (v/v) de HCl gerou 57,19 mL de metano por grama de casca de mandioca, taxa 26,19% maior que a produção no reator onde não houve pré-tratamento químico. Constatou-se ainda que os pré-tratamentos com as maiores concentrações estudadas de NaOH/HCl (4 e 8% (v/v)) provocaram queda na produção de H2, CH4 e etanol.
Abstract: World economic growth and rapid urbanization require efforts to produce sufficient energy to meet the growing demand for energy of nations. In this scenario, the exploitation of clean and renewable energy alternatives is shown as a key socio-economic solution. In order to produce hydrogen, ethanol and methane by anaerobic digestion process, the present study used cassava peels (Manihot esculenta) as substrate to assess the effects of pretreatments with acid (HCl) and alkaline (NaOH) solutions in different concentrations at saccharification of this biomass and, consequently, in the production of biofuels. The experimental procedure was carried out in batch operated reactors maintained at the mesophilic temperature (35 ± 1 ° C) using a rotating shaker incubator at 120 rpm. Reactors were inoculated with sludge from Sewage Treatment Station and pH was initially set to 7. Results evidence that concentration of carbohydrate in the substrate and the efficiency of biofuel production of reactors were greater where there was application of chemical pretreatments in biomass. The best hydrogen production was obtained using pre-treatment with 0.5% (v/v) dilute acid HCl. In this condition, the production rate was 0.95 mL of H2 per hour, presenting a cumulative production 195% higher than the reactor without chemical pretreatment. The specific production of the reactor with untreated biomass was 0.52 mL H2/gSSVh, whilst, the reactor with 0.5% (v/v) acid pre-treatment of HCl was 1.19 mLH2/ gSSVh. The alkali pre-treatment with 0.5% (v/v) NaOH concentration generated the highest final concentration of ethanol among the studied conditions, 24.78 mmol of ethanol/L versus 7.69 mmol of ethanol/L when it was not used any chemical pre-treatment. Chemical pre-treatment with 1.0% (v/v) acidic solution of HCl generated 57.19 mL of methane per gram of cassava peel, a rate 26.19% higher than the production in the reactor where there was no chemical pretreatment. The highest studied concentrations of NaOH / HCl (4 and 8% (v/v)) caused a decrease in H2, CH4 and ethanol production.
Palavras-chave: Fenômenos químicos
Bio-hidrogênio
Bioetanol
Biocombustíveis
Chemical pretreatment
Biohydrogen
Bioethanol
Biogas
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: FREIRE NETO, José Mendes. Aplicação de pré-tratamentos ácidos e alcalinos para produção de bio-hidrogênio e bioetanol a partir das cascas da mandioca (manihot esculenta). 2023. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10836
Data do documento: 18-abr-2019
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