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: Tese
Título: Influência do inóculo na produção de hidrogênio a partir de resíduo de cervejaria artesanal
Autor(es): Telles, Nadjane Leite dos Santos
Primeiro Orientador: Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de
metadata.dc.contributor.referee1: Almeida, Renata Maria Rosas Garcia
metadata.dc.contributor.referee2: Brandao, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.referee3: Peiter, Amanda Santana
metadata.dc.contributor.referee4: Oliveira Netto, Antonio Pedro de
Resumo: O desenvolvimento tecnológico e as mudanças nos hábitos das pessoas vêm aumentando a necessidade global por energia e tem sido uma preocupação da sociedade moderna. A busca pelo desenvolvimento de energia sustentável é uma questão importante a fim de evitar uma crise energética e minimizar os impactos ambientais ocorridos em virtude da utilização dos combustíveis fósseis durante muitos anos. Diante desse cenário, o hidrogênio surge como fonte alternativa de energia, já que sua combustão gera apenas vapor de água, sem agredir ao meio ambiente e nem contribuir para o efeito estufa, sendo assim, considerado um combustível renovável. A produção biológica de hidrogênio, por meio da digestão anaeróbia aparece como alternativa para o processamento do resíduo de cervejaria artesanal, sendo possível aliar a geração de energia (hidrogênio) ao enquadramento ambiental deste resíduo sem interferir em sua qualidade. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar a produção de hidrogênio a partir do resíduo de cerveja coletado do tanque de fermentação como fonte de carbono, procurando avaliar os efeitos da Demanda Química de Oxigênio – DQO (5 e 10 g. L-1 ), tipo de inóculo (Fermentação natural e lodo anaeróbio) e agitação (sem agitação e 120 rpm). Os efeitos das variáveis dependentes na produção de H2 foram examinados pela análise de variância (ANOVA) e a produção acumulada foi ajustada por meio da função de Gompertz modificado, utilizando a média dos valores obtidos pelas réplicas dos reatores em cada tratamento do planejamento experimental. O efeito linear da DQO e tipo de inóculo; o efeito da interação da DQO e tipo de inóculo e a interação do tipo de inóculo e agitação foram altamente significativos na produção máxima de hidrogênio, indicando que esses termos tiveram grande impacto na variável resposta. O efeito da agitação e a interação entre DQO e agitação apresentaram pouco impacto na produção de hidrogênio. Os coeficientes de determinação (R2 ) de todos os ajustes foram de 0,9916 a 0,9975, indicando que o modelo aplicado descreve satisfatoriamente o progresso da produção acumulativa de hidrogênio. O máximo potencial de produção de hidrogênio e a taxa de produção foram obtidos nas condições (DQO de 5 g. L-1 , inóculo de fermentação natural e agitação de 120 rpm) nos valores de 163,30 mL, e 0,52 mL.h-1 , respectivamente. Os principais metabólitos produzidos foram metanol, etanol, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico e ácido valérico. A análise de sequenciamento genético relevou que a espécie Enterobacter sp. foi a que apresentou maior similaridade no reator inoculado com fermentação natural com maior produção de hidrogênio e que as bactérias não cultivadas foram as que apresentaram maior similaridade com o reator inoculado com lodo de ETE de menor produção de H2.
Abstract: Technological development and changes in people's habits have increased the global need for energy and have been a concern for modern society. The search for the development of sustainable energy is an important issue in order to avoid an energy crisis and minimize the environmental impacts that have occurred due to the use of fossil fuels for many years. Given this scenario, hydrogen emerges as an alternative source of energy, as its combustion only generates water vapor, without harming the environment or contributing to the greenhouse effect, thus being considered a renewable fuel.The biological production of hydrogen, through anaerobic digestion, appears as an alternative for the processing of craft brewery waste, making it possible to combine the generation of energy (hydrogen) with the environmental framework of this waste without interfering with its quality. In this sense, the objective of this study was to evaluate the production of hydrogen from beer residue collected from the fermentation tank as a carbon source, seeking to evaluate the effects of Chemical Oxygen Demand – COD (5 and 10 g. L-1 ), type of inoculum (Natural fermentation and anaerobic sludge) and agitation (without agitation and 120 rpm). The effects of the dependent variables on H2 production were examined by analysis of variance (ANOVA) and the accumulated production was adjusted using the modified Gompertz function using the average of the values obtained by the reactor replicates in each treatment of the experimental design. he linear effect of COD and type of inoculum; the effect of the interaction of COD and inoculum type and the interaction of inoculum type and agitation were highly significant on maximum hydrogen production, indicating that these terms had a great impact on the response variable. The effect of agitation and the interaction between COD and agitation had little impact on hydrogen production. The coefficients of determination (R2) of all adjustments ranged from 0,9916 to 0,9975, indicating that the applied model satisfactorily describes the progress of cumulative hydrogen production. The maximum hydrogen production potential and production rate were obtained under the conditions (COD of 5 g. L-1 , natural fermentation inoculum and agitation of 120 rpm) at values of 163,30 mL and 0,52 mL. h-1 , respectively. The main metabolites produced were methanol, ethanol, acetic acid, propionic acid, butyric acid and valeric acid. Genetic sequencing analysis revealed that the species Enterobacter sp. was the one that showed the greatest similarity in the reactor inoculated with natural fermentation with the highest hydrogen production and the uncultured bacteria were the ones that showed the greatest similarity with the reactor inoculated with ETE sludge with the lowest H2 production.
Palavras-chave: Planejamento experimental
Fermentação natural – Energia
Experimental design
Natural fermentation
Energy
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: TELLES, Nadjane Leite dos Santos. Influência do inóculo na produção de hidrogênio a partir de resíduo de cervejaria artesanal. 2024. 108 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13782
Data do documento: 12-dez-2023
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