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Tesis sobre el tema "Fermentação anaeróbia"
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Mira, Manuel Maria Vaz Pequito. "Produção de biohidrogénio a partir de diferentes fontes de carbono, por fermentação anaeróbia". Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2012. http://hdl.handle.net/10362/7801.
Texto completoResumen
Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Energia e BioenergiaA actual tendência de consumo exponencial de combustíveis fósseis, para a satisfação das necessidades energéticas mundiais, terá como consequência uma diminuição das reservas existentes e um aumento das emissões de gases de efeito de estufa, tais como CO2, CH4 e N2O. Perante este cenário, torna-se imperativo reduzir a dependência de combustíveis fósseis, através da implementação de fontes de energia renovável, de modo a garantir a sustentabilidade energética a nível mundial. A produção de H2 por via biológica (bioH2) surge como uma fonte de energia renovável e complementar, com elevado potencial. O objectivo principal deste trabalho foi estudar e comparar a utilização de diferentes fontes de carbono, contidas em resíduos ou subprodutos industriais, como substrato num processo fermentativo anaeróbio de produção de bioH2. Nomeadamente, subprodutos da produção de biodiesel (glicerol em bruto), hidrolisados de pasta de papel (resíduos lenhocelolósicos) e de biomassa microalgal (Scenedesmus oblíquus). Numa primeira fase, com vista a estabelecer e optimizar condições físico-químicas e operacionais, estudou-se o efeito de parâmetros influentes no desenvolvimento do processo, como a metodologia de inoculação e a concentração do inóculo e a metodologia de recolha da fase gasosa produzida em reactores encapsulados. Definidos os procedimentos e as condições óptimas, passou-se à segunda fase do trabalho, em que se avaliaram parâmetros de resposta importantes do processo, como o tempo necessário para o sistema atingir o equilíbrio e a velocidade de produção de H2, para cada um dos substratos em estudo. Em todos os ensaios procedeu-se à análise qualitativa e quantitativa da fase gasosa produzida e da fase líquida resultante da fermentação, por cromatografia gasosa e HPLC, respectivamente, para uma melhor interpretação do desempenho Enterobacter aerogenes na presença de cada tipo de substrato. Os resultados obtidos mostraram que a bactéria foi eficiente na conversão dos três substratos utilizados, em bioH2, embora com valores de taxa de produção de H2 e de rendimento global do processo claramente distintos. De facto, os valores mais elevados atingidos para a velocidade e rendimento de produção de H2 foram,respectivamente, de 12,5 mL/h e 0,38 L/gSubstrato consumido, quando se utilizou o glicerol em bruto como fonte de carbono. Para os hidrolisados da pasta de papel e biomassa microalgal, registaram-se rendimentos de produção de H2 na ordem dos 0,13 e 0,02 L/gSubstrato consumido, respectivamente.
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Ferreira, Lucas Silveira. "Silagem de colostro: caracterização do perfil de fermentação anaeróbia e desempenho de bezerros leiteiros". Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11139/tde-19102011-142638/.
Texto completoResumen
O objetivo deste estudo foi caracterizar o perfil de fermentação anaeróbia de colostro e determinar seu valor nutritivo, assim como avaliar o desempenho de bezerros leiteiros alimentados com silagem de colostro como dieta líquida. No primeiro experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado em garrafas plásticas tipo PET que foram cheias e ligeiramente pressionadas antes do seu fechamento, criando assim uma condição anaeróbia. As garrafas foram armazenadas em sala escura à temperatura ambiente e cinco garrafas foram abertas 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 e 56 dias após, para determinação de pH, acidez titulável, temperatura, ácido lático, nitrogênio total, nitrogênio não-protéico (NNP), caseína, lactose, glicose, gordura e contagem de microorganismos. Os valores de pH, acidez titulável e concentração de ácido lático apresentaram variação durante o armazenamento (P<0,0001). A fração NNP apresentou aumento (P<0,0001), enquanto que os valores de caseína e lactose diminuíram (P<0,0001) e apresentaram baixos valores após 56 dias. O desenvolvimento de bactérias ácido-láticas (BAL) foi intenso durante o processo fermentativo, enquanto que enterobactérias e leveduras apresentaram declínio. No segundo experimento, colostro bovino de segunda e terceira ordenhas foi fermentado da mesma forma que no primeiro experimento, mas em diferentes condições de temperaturas ambientais. As garrafas foram armazenadas em incubadora BOD com temperatura controlada (32,5±1°C ou 22,5±1°C) ou em sala escura à temperatura ambiente, sendo abertas três garrafas após 0, 1, 7, 14, 21, 28 e 35 dias para avaliação dos mesmos parâmetros avaliados no primeiro estudo. A maioria dos parâmetros apresentou comportamento semelhante ao observado no primeiro experimento. O desenvolvimento de BAL foi intenso, principalmente quando o colostro foi armazenado em temperatura mais elevada. A temperatura também afetou os parâmetros nutricionais (P<0,0001) com acréscimos nos valores de NNP e redução da concentração de caseína e lactose. No terceiro experimento, dezoito bezerros Holandês foram alocados em abrigos individuais até a oitava semana de vida, com livre acesso à água e concentrado inicial, e passaram a receber 4L da dieta líquida, sucedâneo lácteo ou colostro fermentado sob condições anaeróbicas (silagem de colostro), diluído na razão de 1:1. Os animais alimentados com silagem de colostro apresentaram menor consumo de concentrado, ganho de peso diário e peso vivo (P<0,07) durante o período experimental, em comparação aos animais consumindo sucedâneo lácteo. As avaliações quanto à altura na cernelha, perímetro torácico e largura da garupa não apresentaram diferenças (P>0,07). Todos os parâmetros sanguíneos avaliados (glicose, N-uréico, ácidos graxos livres e -hidroxibutirato) foram afetados pelos tratamentos (P<0,07), exceto a concentração plasmática de proteínas totais (P>0,07). O escore fecal foi afetado pelos tratamentos durante a segunda semana de vida (P<0,07), com animais alimentados com silagem de colostro apresentando fezes anormais e muito secas. A dinâmica fermentativa observada mostra que o colostro pode ser conservado através de fermentação anaeróbia de forma eficiente. Entretanto, o fornecimento de silagem de 12 colostro como dieta líquida exclusiva durante o período de aleitamento não resulta em desempenho animal adequado, não sendo uma boa alternativa de substituto de leite.The objective of this study was to characterize the fermentative dynamic of bovine colostrum, under anaerobic condition, and determine the nutritional value, as well as evaluate dairy calves´ performance receiving colostrum silage as liquid diet. In the first experiment, bovine colostrum from second and third milking was fermented at room temperature in PET plastic bottles that were filled and lightly pressed before its closure, thereby creating an anaerobic condition. The bottles were stored in the dark at room temperature and five bottles were opened on days 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 21, 28 and 56 after for determination of pH, titratable acidity, temperature, lactic acid, total nitrogen, non-protein nitrogen (NPN), casein, lactose, glucose, fat and counts of microorganisms. The pH, titratable acidity and concentration of lactic acid showed large variation during storage (P<0.0001). The NPN fraction increased (P<0.0001), whereas the values of casein and lactose decreased (P<0.0001) and showed very low values after 56d. The development of lactic-acid bacteria (LAB) was intense during the fermentation process, while enterobacteria and yeasts declined. In the second experiment, bovine colostrum from second and third milking was collected, mixed and stored in PET plastic bottles, in the same manner as it was for the first study. However, the bottles were stored in a dark room with temperature controlled by a BOD incubator (32.5±1°C or 22.5±1°C) or at room temperature. Three bottles were opened after 0, 1, 7, 14, 21, 28 and 35 days for evaluation of the same parameters done during the first study. Most parameters presented similar patterns as observed in the first trial. The development of LAB was intense, especially when colostrum was stored at higher temperature. Temperature also influenced the results of nutritional parameters (P<0.0001) with increases in NPN values and reduction of casein and lactose concentration. In the third experiment, eighteen Holstein calves were allocated to individual hutches until the eighth week of life, with free access to water and starter feed, and fed 4 liters of liquid diet: milk replacer or colostrum fermented under anaerobic condition (colostrum silage), diluted at a 1:1 ratio. Animals fed colostrum silage had lower intake of starter, average daily gain and body weight (P<0.07) during the experimental period, compared to animals consuming milk replacer. The values of withers height, heart girth and hip width showed no differences (P>0.07). All blood parameters measured (glucose, urea-N, free fatty acids and -hydroxybutyric acid) were affected by treatments (P<0.07), except the total protein plasma concentration (P>0.07). The fecal score was affected by treatments during the second week of life (P<0.07), with animals fed colostrum silage presenting abnormal and very dry feces. The dynamics of fermentation show that colostrum can be efficiently stored under anaerobic conditions. However, feeding colostrum silage as an exclusive liquid diet, during the whole milk-feeding period, results in poor animal performance, being considered as an inadequate alternative as milk replacer.
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Santana, Kamili Oliveira [UNESP]. "Reaproveitamento do glicerol bruto de usinas de biodiesel em processos fermentativos de geração de H2". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/149888.
Texto completoResumen
Submitted by KAMILI OLIVEIRA SANTANA SANTANA (kamili.biocombustiveis@outlook.com) on 2017-03-22T17:08:07Z
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Dissertação versão definitiva 27-02 (com ficha catalográfica).pdf: 3078458 bytes, checksum: 1034a63e096158eb1482f80fdfd9d6a8 (MD5)Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-22T20:34:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santana_ko_me_araiq.pdf: 3078458 bytes, checksum: 1034a63e096158eb1482f80fdfd9d6a8 (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
O glicerol bruto é um coproduto formado em volumes elevados na produção do biodiesel pela rota de transesterificação (cerca de 10% do volume total). Quando utilizado na forma bruta (baixo grau de pureza) é uma matéria-prima barata e renovável, podendo ser utilizada na produção de energia limpa, como na geração de H2. Entretanto, esse resíduo geralmente apresenta concentrações elevadas de sabões e metanol advindos do processo de obtenção do biodiesel. Devido a isto, o glicerol bruto foi codigerido com esgoto sanitário doméstico como estratégia para melhorar o rendimento de H2, fornecer nutrientes e diluir compostos potencialmente inibitórios. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar a geração de H2, Ácidos Graxos Voláteis (AGV’s) e álcoois em reatores anaeróbios em batelada utilizando glicerol bruto, sem a aplicação de meio de cultivo sintético. Foram utilizados consórcios de bactérias geradoras de H2 provenientes de sistemas biológicos de tratamento de resíduo de avícola. O glicerol utilizado nos experimentos foi obtido a partir de transesterificação do óleo de cozinha doméstico reciclado, e, devido a isto, suas características físico-químicas representaram um grande desafio, uma vez que possuía contaminantes em concentrações elevadas, incluindo sabões e metanol. Previamente foi realizada a caracterização do glicerol. Os reatores foram alimentados com glicerol bruto diluído em esgoto sanitário nas seguintes concentrações (g DQO L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 e 320. A geração de H2 foi acompanhada por sistema de deslocamento de volume. Foram avaliadas a remoção da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e o consumo do glicerol, além da análise morfológica e o plaqueamento dos consórcios de bactérias geradoras de H2 no final dos ensaios. A geração de H2 ocorreu em todos os reatores, no entanto, para cargas orgânicas mais elevadas foram observados menores rendimento de H2. Em contrapartida, a remoção da DQO aumentou com o aumento da carga orgânica aplicada, assim como as taxas de consumo de glicerol livre. Também ocorreu a mudança no perfil dos produtos orgânicos formados, passando da predominância de ácido butírico para ácido acético. Não foi detectada a presença CH4 nos reatores. Nas contagens das culturas por plaqueamento foram verificadas colônias de bactérias pertencentes aos gêneros Lactobacillus sp. e Clostridium sp.
Raw glycerol is a co-product formed at high volumes in biodiesel production by the transesterification route (about 10% of the total volume). When used in crude form (low purity) is a cheap and renewable raw material, and can be used in the production of clean energy, as in H2 generation. However, this residue usually presents high concentrations of soaps and methanol coming from the process of obtaining the biodiesel. Because of this, crude glycerol was co-digested with household sanitary sewage as a strategy to improve H2 yield, provide nutrients and dilute potentially inhibitory compounds. In this sense, the objective of this work was to evaluate the generation of H2, Volatile Fatty Acids (VFA) and alcohols in anaerobic reactors in batch using crude glycerol, without the application of synthetic culture medium. Consortia of H2-generating bacteria from biological systems of treatment of poultry residue were used. The glycerol used in the experiments was obtained from transesterification of recycled cooking oil, and due to this, its physico-chemical characteristics presented a great challenge, since it had contaminants in high concentrations, including soaps and methanol. The characterization of glycerol was previously performed. The reactors were operated with crude glycerol diluted in sanitary sewage in the following concentrations (g COD L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 and 320. The removal of the Chemical Oxygen Demand (COD) and the consumption of glycerol were evaluated, as well as the morphological analysis and the plating of the consortia of bacteria generating H2. The H2 generation occurred in all reactors, however, for higher organic loads, lower H2 yields were observed. On the other hand, the removal of COD increased with the increase of the applied organic load, as well as the rates of consumption of free glycerol. There was also a change in the profile of the organic products formed, from the predominance of butyric acid to acetic acid. No CH4 presence was detected in the reactors. In the counts of the cultures by plating were verified colonies of bacteria belonging to the genus Lactobacillus sp. and Clostridium sp.
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Santana, Kamili Oliveira. "Reaproveitamento do glicerol bruto de usinas de biodiesel em processos fermentativos de geração de H2 /". Araraquara, 2017. http://hdl.handle.net/11449/149888.
Texto completoResumen
Orientador: Sandra Imaculada MaintinguerCoorientador: Lorena Oliveira Pires
Banca: Denise Bevilaqua
Banca: Maria Bernadete Amâncio Varesche
Resumo: O glicerol bruto é um coproduto formado em volumes elevados na produção do biodiesel pela rota de transesterificação (cerca de 10% do volume total). Quando utilizado na forma bruta (baixo grau de pureza) é uma matéria-prima barata e renovável, podendo ser utilizada na produção de energia limpa, como na geração de H2. Entretanto, esse resíduo geralmente apresenta concentrações elevadas de sabões e metanol advindos do processo de obtenção do biodiesel. Devido a isto, o glicerol bruto foi codigerido com esgoto sanitário doméstico como estratégia para melhorar o rendimento de H2, fornecer nutrientes e diluir compostos potencialmente inibitórios. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar a geração de H2, Ácidos Graxos Voláteis (AGV's) e álcoois em reatores anaeróbios em batelada utilizando glicerol bruto, sem a aplicação de meio de cultivo sintético. Foram utilizados consórcios de bactérias geradoras de H2 provenientes de sistemas biológicos de tratamento de resíduo de avícola. O glicerol utilizado nos experimentos foi obtido a partir de transesterificação do óleo de cozinha doméstico reciclado, e, devido a isto, suas características físico-químicas representaram um grande desafio, uma vez que possuía contaminantes em concentrações elevadas, incluindo sabões e metanol. Previamente foi realizada a caracterização do glicerol. Os reatores foram alimentados com glicerol bruto diluído em esgoto sanitário nas seguintes concentrações (g DQO L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 e 320... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Raw glycerol is a co-product formed at high volumes in biodiesel production by the transesterification route (about 10% of the total volume). When used in crude form (low purity) is a cheap and renewable raw material, and can be used in the production of clean energy, as in H2 generation. However, this residue usually presents high concentrations of soaps and methanol coming from the process of obtaining the biodiesel. Because of this, crude glycerol was co-digested with household sanitary sewage as a strategy to improve H2 yield, provide nutrients and dilute potentially inhibitory compounds. In this sense, the objective of this work was to evaluate the generation of H2, Volatile Fatty Acids (VFA) and alcohols in anaerobic reactors in batch using crude glycerol, without the application of synthetic culture medium. Consortia of H2-generating bacteria from biological systems of treatment of poultry residue were used. The glycerol used in the experiments was obtained from transesterification of recycled cooking oil, and due to this, its physico-chemical characteristics presented a great challenge, since it had contaminants in high concentrations, including soaps and methanol. The characterization of glycerol was previously performed. The reactors were operated with crude glycerol diluted in sanitary sewage in the following concentrations (g COD L-1): 20, 40, 60, 80, 160, 240 and 320. The removal of the Chemical Oxygen Demand (COD) and the consumption of glycerol were evaluated, ... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Zempulski, Denise Aparecida. "Produção de ácidos graxos voláteis por fermentação anaeróbia de manipueira e de permeado de soro de queijo". Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2013. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1913.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2013-02-22Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Cassava is a crop widely throughout the national territory. In 2011, the national production of cassava was estimated at 27.1 million tons, achieving an increase of 9.2% compared to the 2010 harvest. Among the liquid waste processing cassava, cites the Manipueira, it is the water content of the root mass extracted in pressing grated, in making flour. Manipueira residue is more problematic, because it has high pollution load and toxic potential due to the presence of cyanogenic glycosides, may cause serious problems to the environment and aquatic life if released into waterways. Other big environmental waste when discarded improperly, are waste dairy industries. The fractionation of milk constituents by ultrafiltration results in derivatives with great nutritional value and commercial, such as the retentate (concentrate fraction composed of protein and fat) and permeates (fraction diluted comprising lactose, minerals, electrolytes, nitrogen and water). Recently there is a higher quest for use of agro-industrial waste in order to recover substances and/or materials and thus increase economic efficiency of production processes. The application of agro-industrial residues in bioprocesses is used like alternative substrate, and a help to solve the problem of pollution in the processes of industrialization, where anaerobic digestion stands out due to its many favorable characteristics. One way to minimize environmental impacts and add value to the effluent is its use in the production of volatile fatty acids (VFA) production via anaerobic fermentation, which is the main objective of this work. All fermentations were performed at 30 ° C and 80 rpm with pig inoculum. Initially made up four fermentations, changing the substrate used (cassava, starchy hydrolyzate, whey permeate and synthetic medium) where obtained better results of VFA concentrations with cheese whey permeated and Manipueira. So, with these two substrates, was done the test without light (dark fermentation), and this new detail was responsible to increase the production of VFA in 38% for the manipueira and 20% for the permeate. Following an experimental design 22 was carried out with in quadruplicate central point for Manipueira, where they were tested three levels of glucose concentration (9, 19 e 29 g.L-1) and sodium bicarbonate (0.21, 1.71 and 3.21 g.L-1), and glucose concentrations of 29 g.L-1 and bicarbonate 3.21 g.L-1 that resulted in the increased production of VFA (1941,4 mg L-1 in 23 h) representing an increase of 77,3% in production. For the cheese whey permeate also was done test changing the glucose (75, 45 e 25 g.L-1) and alkalinity (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). The best levels founded in this work for the permeate are 45 g.L-1 of glucose and 10,26 g.L-1 of alkalinity, resulting in 4115,16 mg.L-1 of VFA in 41 h.
A mandioca é uma cultura amplamente difundida por todo o território nacional. Em 2011, a produção nacional de mandioca foi estimada em 27,1 milhões de toneladas, obtendo uma variação positiva de 9,2% em relação à safra de 2010. Entre os resíduos líquidos do processamento da mandioca, cita-se a manipueira, que caracteriza a água de constituição da raiz, extraída na prensagem da massa ralada, na confecção da farinha. A manipueira é o resíduo mais problemático, por possuir elevada carga poluente e potencial tóxico devido à presença de glicosídeos cianogênicos, podendo causar sérios problemas ao meio ambiente e à vida aquática quando descartada inadequadamente. Outros resíduos de grande impacto ambiental quando descartados incorretamente, são os resíduos de indústrias de laticínio. O fracionamento dos constituintes do leite por ultrafiltração resulta em derivados de grande valor nutricional e comercial, como o retentado (fração concentrada composta por proteínas e gordura) e o permeado (fração diluída composta por lactose, sais minerais, eletrólitos, compostos nitrogenados e água). Recentemente há uma maior busca pelo uso de resíduos agroindustriais visando recuperar substâncias e/ou materiais e deste modo aumentar a eficiência econômica dos processos de produção. A aplicação de resíduos agroindustriais em bioprocessos é uma alternativa observada na forma de substratos, e uma ajuda para solucionar o problema da poluição nos processos de agroindustrialização, onde a digestão anaeróbia destaca-se devido as suas diversas características favoráveis. Uma das maneiras de minimizar os impactos ambientais e agregar valor ao efluente é a sua utilização na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) via fermentação anaeróbia, sendo este o objetivo principal deste trabalho. Todas as fermentações foram realizadas a 30ºC e 80 rpm com inoculo suíno. Inicialmente fez-se 4 fermentações, variando o substrato utilizado (manipueira, hidrolisado amiláceo, permeado de soro de queijo e meio sintético) onde obteve-se maiores resultados de concentração de AGVs com a manipueira e o permeado. Seguiram-se os estudos com estes dois substratos, fazendo-se o teste de ausência de luminosidade (fermentação escura), sendo esta estratégia responsável pelo aumento de 38% na produção de AGVs para a manipueira e 20% para o permeado. A seguir foi realizado um planejamento experimental 22 com quadruplicata no ponto central para a manipueira, onde foram testados 3 níveis de concentração de glicose (9, 19 e 29 g.L-1) e bicarbonato de sódio (0,21, 1,51 e 3,21 g.L-1), sendo as concentrações de glicose de 29 g.L-1 e bicarbonato de 3,21 g.L-1 as que resultaram em maior produção de AGV (1941,4 mg.L-1 em 23 h) representando um acréscimo de 77,3% na produção. Para o permeado de soro de queijo também foram realizados testes variando níveis de glicose (75, 45 e 25 g.L-1) e alcalinidade do meio (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). Os níveis que apresentaram melhor resultado foram 45 g.L-1 de glicose e 10,26 g.L-1 de alcalinidade, resultando em 4115,16 mg.L-1 de AGVs em 41h.
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Botta, Lívia Silva. "Papel como fonte alternativa para produção anaeróbia de hidrogênio". Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-04052012-090015/.
Texto completoResumen
O objetivo desse trabalho foi avaliar a produção de \'H IND.2\' a partir da degradação de papel sulfite com a utilização de consórcio microbiano obtido do fluido ruminal, na presença e ausência da celulase. Para obtenção de consórcio de bactérias essencialmente produtoras de \' H IND.2\', fluido de rúmen in natura, utilizado como inóculo, foi submetido a tratamento ácido (pH 3 por 24 h), e posteriormente enriquecido em meio de cultura Del Nery modificado em diluições seriais. Nos ensaios de produção de \'H IND.2\' foi utilizado 10% (v/v) desse inóculo em reatores com diferentes concentrações de papel e celulase, e em reatores controle, nos quais não houve adição de celulase. Reator anaeróbio em batelada, em triplicata, com papel sulfite e meio Del Nery modificado, foi mantido a 37 ºC, pH inicial 7,0, com headspace preenchido com \'N IND.2\' (100%) para os seguintes ensaios: (1) 0,5 g papel/L e 4 mL celulase/L; (2) 2,0 g papel/L e 15 mL celulase/ L; (3) 4,0 g papel/L e 30 mL celulase/L; (CT 1) 0,5 g papel/L; (CT 2) 2,0 g papel/L; (CT 3) 4,0 g papel/L. Os rendimentos de \'H IND.2\' foram 42, 26,6 e 24 mmol\' H IND.2\'/g papel para os ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. Não houve produção de \'H IND.2\' nos reatores controle. O consumo de substrato, avaliado como glicose, foi de 56%, 56,6% e 65,4% para os ensaios 1, 2 e 3, respectivamente. Nos reatores controle não foi detectado consumo de papel. Em todos os reatores com celulase foi detectado principalmente ácido butírico, além de ácido acético e álcoois. Nos reatores controle foram detectados principalmente ácido acético e ácido iso-butírico. Para os ensaios 1, 2, 3, CT 1, CT 2 e CT 3, os valores de pH final foram 4,6; 3,7; 3,5; 6,8; 6,6 e 6,5, respectivamente. Bacilos Gram positivos e formadores de endósporos foram predominantes em todos os reatores. A partir da análise de PCR/DGGE foi possível observar alteração de 78% entre a comunidade original do fluido de rúmen e a comunidade microbiana presente ao final dos ensaios. Por meio da clonagem e sequenciamento do gene RNAr 16S, verificou-se similaridade de 95% a 99% com Clostridium no consórcio bacteriano do reator com papel e celulase. A produção biológica de \'H IND.2\' nos reatores com celulase foi provavelmente devido as bactérias que estiveram presentes nas condições estudadas, identificadas, principalmente, como Clostridium sp., reconhecidas como produtoras de \'H IND.2\', ácidos voláteis e álcoois. A adição de celulase foi essencial para a hidrólise do papel em carboidratos solúveis, permitindo a produção de H2 pelas bactérias presentes no consórcio microbiano.The aim of this study was to evaluate the production of \'H IND.2\' from office paper degradation by using a microbial consortium obtained from rumen fluid, in the presence and absence of cellulase. In order to obtain a microbial consortium consisting mainly of hydrogen producing bacteria, rumen fluid, used as inoculum, was subjected to acid pretreatment (pH 3 for 24 h), and subsequently enriched in the modified Del Nery medium in serial dilutions. In hydrogen production assays there was used 10% (v/v) of the pretreated inoculum in reactors with different concentrations of paper and cellulase, and in control reactors, without cellulase. Anaerobic batch reactor (5 L), in triplicate, with office paper and modificated Del Nery medium, was kept in 37 ºC and initial pH 7,0, with headspace filled with \'N IND.2\' (100%), for the following assays: (1) 0,5 g paper/L e 4mL cellulase/L; (2) 2,0 g paper/L e 15 mL cellulase/ L; (3) 4,0 g paper/L e 30 mL cellulase/L; (CT 1) 0,5 g paper/L; (CT 2) 2,0 g paper/L; (CT 3 ) 4,0 g paper/L. Hydrogen yields were 42, 26,6 and 24 mmol \'H IND.2\'/g paper for the assays 1, 2 and 3, respectively. Hydrogen production was not detected in the control reactors. Substrate consumption percentage, measured as glucose, was 56%, 56,6% and 65,4%, respectively for the assays 1, 2 and 3. Paper consumption was not detected in the control reactors. Butyric acid, low concentration of acetic acid, and alcohols were detected in the reactors with cellulase. In the control reactor it was observed mainly acetic and iso-butyric acids. Final pH values were 4,6; 3,7; 3,5; 6,8; 6,6 and 6,5 for the assays 1, 2, 3, CT 1, CT 2 and CT 3, respectively. It was observed a predominance of Gram positive endospore-forming rods. From PCR/DGGE analysis it was possible to observe an alteration of 78% between the original microbial community of the ruminal fluid and the microbial community present at the end of the assays. From cloning and sequencing analysis of RNAr 16S gene, there was verified similarity of 95-99% with Clostridium in the microbial consortium. The biological hydrogen production in the assays with cellulase was probably due to bacteria present in the conditions studied, mainly identified as Clostridium sp., known as producers of hydrogen, organic acids and alcohols. The addition of cellulase was essential to promote paper breakdown into soluble carbohydrates, which allowed hydrogen production by bacteria present in the consortium.
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Estevam, Andressa. "Obtenção de BIOH 2 a partir da fermentação anaeróbia de efluente de cervejaria utilizando cultura pura isolada do ambiente". Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2017. http://tede.unioeste.br/handle/tede/3009.
Texto completoResumen
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license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)Made available in DSpace on 2017-09-04T18:38:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Andressa Estevam.pdf: 1864200 bytes, checksum: 32f0f20645b18d702f804bb0e2b1b6ef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-13
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The search for alternative fuels to replace the current demand for fossil fuels is growing worldwide, as is the case of the use of biomass for the production of clean energy. H2, besides being an important input in the industrial sector, is an excellent fuel due to its calorific value and the non-generation of gaseous pollutants. The production of hydrogen by anaerobic fermentation has been highlighted as an important route of production because it allows the use of residual substrates by microorganisms producing H2. Such microorganisms can be found in many sources in the form of anaerobic microbial consortia, for use in the form of mixed culture or for isolation of species. This work aimed at the isolation of bacteria from the environment, with the capacity to produce hydrogen by anaerobic fermentation of different substrates and the application of these cultures to the production of H2 using as a source of carbon the brewery effluent. Strains of bacteria isolated from avian litter were characterized and tested for potential H2 production in small scale trials, in static bottles and different substrates, in mesophilic condition. From the selection of a strain of better performance, the experiments were carried out in a mechanically stirred reactor, in a batch of 72 hours and using exclusively the brewery effluent. The H2 production occurred in all the tests and the average biogas flow rate was 72 mL h-1, H2 H2 molar flow rate of 1.2 mmol H2 h-1 and H2 content in the biogas of 30 to 40%, being this compound only by CO2 and H2.
A busca por combustíveis alternativos para substituir a demanda atual de combustíveis fósseis vem crescendo mundialmente, como é o caso da utilização de biomassa para a produção de energia limpa. O H2, além de ser importante insumo no setor industrial é um excelente combustível devido a seu poder calorífico e à não geração de gases poluentes. A produção de hidrogênio por fermentação anaeróbia vem se destacando como uma importante rota de produção pois permite a utilização de substratos residuais por micro-organismos produtores de H2. Tais micro-organismos podem ser encontrados em muitas fontes na forma de consórcios microbianos anaeróbios, para uso na forma de cultura mista ou para isolamento de espécies. Este trabalho teve como objetivo o isolamento de bactérias do ambiente, com capacidade de produzir hidrogênio por fermentação anaeróbia de diferentes substratos e a aplicação destas culturas à produção de H2 utilizando como fonte de carbono o efluente de cervejaria. Cepas de bactérias isoladas de cama de aviário foram caracterizadas e testadas quanto ao potencial de produção de H2 em ensaios de pequena escala, em frascos estáticos e diferentes substratos, em condição mesofílica. A partir da seleção de uma cepa de melhor performance foram conduzidos ensaios em reator agitado mecanicamente, em batelada com duração de 72 horas e utilizando como fonte de carbono efluente de cervejaria, exclusivamente. A produção de H2 ocorreu em todos os ensaios sendo obtidos os valores médios de vazão de biogás de 72 mL h-1, vazão molar de H2 de 1,2 mmol H2 h-1 e teor de H2 no biogás de 30 a 40%, sendo este composto somente por CO2 e H2. PALAVRAS-
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Mazareli, Raissa Cristina da Silva [UNESP]. "Co-digestão anaeróbia de resíduos vegetais e águas residuárias de suinocultura em reatores horizontais de leito fixo e alta taxa". Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/127570.
Texto completoResumen
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000845451.pdf: 1302528 bytes, checksum: 450dffcecdd57a38bedcdd8672ae5b13 (MD5)Quatro reatores anaeróbios horizontais de leito fixo e alta taxa instalados em série, com alimentação contínua foram utilizados para avaliar a remoção de matéria orgânica, coliformes e nutrientes e também a produção de metano no processo de co-digestão anaeróbia utilizando como substrato diferentes concentrações de resíduo vegetal (tomate e banana) e águas residuárias de suinocultura. Análises físico-químicas foram realizadas nos afluentes e efluentes, afim de verificar a estabilidade do sistema. Os resultados demonstraram eficiência de tamponamento no processo, mantendo pH próximo a 7,0. No primeiro reator (R1) ocorreu a maior produção volumétrica de metano com valor médio de 1,08 L CH4 (L d-1) com COV de 11 g DQO (Ld)-1. A maior produção específica de metano ocorreu no R1 no começo do ensaio 4 com valor de 0,25 L CH4 g DQOtotal removida, equivalente a 88% da DQOtotal removida foi convertida em metano. Já a produção específica de metano por g DQOdiss foi maior com aplicação da COV de 5,5 g DQO (Ld)-1 no primeiro reator. A porcentagem de CH4 no biogás diminuiu quando houve acréscimo de resíduo vegetal no afluente. O sistema (R1+R2+R3+R4) melhorou a qualidade do afluente com remoções de 99,99% de coliformes totais e termotolerantes, assim como remoções máximas de 95% de DQOtotal, 86% de DQO dissolvida, 97% de SST e 98% de SSV. No sistema também ocorreram remoções acentuadas de macro e micronutrientes (86, 75, 95, 99, 96, 63 e 83% de P-total, Mg, Zn, Cu, Mn, N total e Fe respectivamente), além da produção de lodo com relação SV/ST para fins de utilização agrícola. Análise do perfil dos reatores demonstrou que para remoção de matéria orgânica e produção de biogás seria necessário somente três reatores, mas para...
Four horizontal fixed bed and high rate reactors were used to evaluate the removal of organic matter, coliforms and nutrients and also the production of methane in anaerobic co-digestion process using as a substrate different concentrations of vegetable waste (tomato and banana) and swine wastewater. Physical and chemical analyzes were performed in the influent and effluent in order to verify system stability. The results showed buffering efficiency in the process, maintaining the pH near 7,0. The first reactor (R1) occurred the maximum volumetric production of methane with average values of 1,08 L CH4 (Ld-1) with OLR of 11 g DQO (Ld)-1. The biggest specific production of methane occurred at the beginning of the test 4 with 0,25 L CH4 g total COD removed in the R1, equivalent to 88% of total COD removed was converted to methane. The specific production of methane g dissolved COD was higher with application of OLR of 5,5 g COD (Ld) -1 the first reactor. The CH4 decreased when there was vegetable waste increase in inffluent. The system (R1+R2+R3+R4) improved the quality of the inffluent with removal of 99,99% of total and fecal coliforms as well as maximum removal of 95% of total COD, 86% of dissolved COD, 97% of TSS and 98% of VSS. The system also occurred accentuated removal of macro and micronutrients (86, 75, 95, 99, 96, 63 and 83% of total P, Mg, Zn, Cu, Mn, Fe and total nitrogen respectively), and sludge production with relationship SV/ST for agricultural use. Reactors profile analysis demonstrated removal of the organic matter and production of biogas would need only three reactors ...
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Mazareli, Raissa Cristina da Silva. "Co-digestão anaeróbia de resíduos vegetais e águas residuárias de suinocultura em reatores horizontais de leito fixo e alta taxa /". Jaboticabal, 2015. http://hdl.handle.net/11449/127570.
Texto completoResumen
Orientador: Roberto Alves de OliveiraCoorientador: Valderi Duarte Leite
Banca: Leonardo Lucas Madaleno
Banca: Valéria Del Nery
Resumo: Quatro reatores anaeróbios horizontais de leito fixo e alta taxa instalados em série, com alimentação contínua foram utilizados para avaliar a remoção de matéria orgânica, coliformes e nutrientes e também a produção de metano no processo de co-digestão anaeróbia utilizando como substrato diferentes concentrações de resíduo vegetal (tomate e banana) e águas residuárias de suinocultura. Análises físico-químicas foram realizadas nos afluentes e efluentes, afim de verificar a estabilidade do sistema. Os resultados demonstraram eficiência de tamponamento no processo, mantendo pH próximo a 7,0. No primeiro reator (R1) ocorreu a maior produção volumétrica de metano com valor médio de 1,08 L CH4 (L d-1) com COV de 11 g DQO (Ld)-1. A maior produção específica de metano ocorreu no R1 no começo do ensaio 4 com valor de 0,25 L CH4 g DQOtotal removida, equivalente a 88% da DQOtotal removida foi convertida em metano. Já a produção específica de metano por g DQOdiss foi maior com aplicação da COV de 5,5 g DQO (Ld)-1 no primeiro reator. A porcentagem de CH4 no biogás diminuiu quando houve acréscimo de resíduo vegetal no afluente. O sistema (R1+R2+R3+R4) melhorou a qualidade do afluente com remoções de 99,99% de coliformes totais e termotolerantes, assim como remoções máximas de 95% de DQOtotal, 86% de DQO dissolvida, 97% de SST e 98% de SSV. No sistema também ocorreram remoções acentuadas de macro e micronutrientes (86, 75, 95, 99, 96, 63 e 83% de P-total, Mg, Zn, Cu, Mn, N total e Fe respectivamente), além da produção de lodo com relação SV/ST para fins de utilização agrícola. Análise do perfil dos reatores demonstrou que para remoção de matéria orgânica e produção de biogás seria necessário somente três reatores, mas para...
Abstract: Four horizontal fixed bed and high rate reactors were used to evaluate the removal of organic matter, coliforms and nutrients and also the production of methane in anaerobic co-digestion process using as a substrate different concentrations of vegetable waste (tomato and banana) and swine wastewater. Physical and chemical analyzes were performed in the influent and effluent in order to verify system stability. The results showed buffering efficiency in the process, maintaining the pH near 7,0. The first reactor (R1) occurred the maximum volumetric production of methane with average values of 1,08 L CH4 (Ld-1) with OLR of 11 g DQO (Ld)-1. The biggest specific production of methane occurred at the beginning of the test 4 with 0,25 L CH4 g total COD removed in the R1, equivalent to 88% of total COD removed was converted to methane. The specific production of methane g dissolved COD was higher with application of OLR of 5,5 g COD (Ld) -1 the first reactor. The CH4 decreased when there was vegetable waste increase in inffluent. The system (R1+R2+R3+R4) improved the quality of the inffluent with removal of 99,99% of total and fecal coliforms as well as maximum removal of 95% of total COD, 86% of dissolved COD, 97% of TSS and 98% of VSS. The system also occurred accentuated removal of macro and micronutrients (86, 75, 95, 99, 96, 63 and 83% of total P, Mg, Zn, Cu, Mn, Fe and total nitrogen respectively), and sludge production with relationship SV/ST for agricultural use. Reactors profile analysis demonstrated removal of the organic matter and production of biogas would need only three reactors ...
Mestre
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Cavalcante, Willame de Araújo. "Fermentação anaeróbia para formação de ácido caproico a partir de produtos e subprodutos da cadeia produtiva da cana-de-açúcar". Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-29032017-150302/.
Texto completoResumen
O ácido caproico é derivado da cadeia petroquímica e, tem diversas aplicações na indústria química. No entanto, este ácido pode ser produzido de forma mais ambientalmente adequada, a partir da fermentação anaeróbia. O objetivo dessa pesquisa foi investigar condições operacionais para a formação anaeróbia de ácido caproico a partir de produtos e subprodutos da indústria sucroalcooleira. Utilizou-se um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB - Upflow Anerobic Sludge Blanked), com volume útil de 13,8 L, alimentado com substratos simples (etanol e ácido acético) ou com substrato complexo (fermentado alcoólico de melaço de cana). Durante a operação do reator UASB, a COV variou de 2,0 a 5,5 gDQO.L-1.d-1 em pH ácido (5,3). A taxa de produção volumétrica de ácido caproico a partir de substrato simples (1,0 gC6.L-1.d-1) em reator UASB foi superior àquela com substrato complexo (0,2 gC6.L-1.d-1). Em pH de aproximadamente 5,3, a produção de ácido caproico ficou limitada a um valor de aproximadamente 2,8 gC6. L-1 devido a maior presença de ácidos não dissociados. Utilizando fermentado de melaço de cana contendo etanol (150 mM de etanol), é possível atingir uma produção de até 4,0 gC6. L-1 em pH com adição clorofórmio como inibidor seletivo para organismos metanogênicos. A presença de ácido acético acelera a formação de ácido butírico, resultando no acúmulo deste devido à ausência de etanol como doador de elétrons. Dessa forma, a formação de ácido caproico a partir de fermentado de melaço de cana não necessita da adição externa de ácido acético. É necessária extração seletiva do ácido caproico, evitando o acumulo indesejado.Caproic acid is derived from the petrochemical production chain and has many applications in the chemical industry. However, this acid can be produced in a more environmental friendly technological route, using the anaerobic fermentation. The objective of this research was to investigate the operational conditions for anaerobic caproic acid formation using the products and by-products of the sugarcane industry. We used an upflow anaerobic sludge blanket and upflow (UASB - Upflow Sludge anerobic Blanked), with a working volume of 13.8 L, fed with simple substrates (ethanol and acetic acid) or complex substrate (undistilled fermented molasses). During the UASB reactor operation, OLR ranged from 2.0 to 5.5 gDQO.L-1.d-1 at acid pH (5.3). The volumetric production rate of caproic acid from simple substrates (1.0 gC6.L-1.d-1) in UASB reactor was superior to that from complex substrate (0.2 gC6.L-1.d-1). At pH of approximately 5.3, caproic acid production was limited to a value of approximately 2.8 gC6.L-1 due to the greater presence of non-dissociated acids. Using fermented sugar cane molasses containing ethanol (150 mM ethanol), can be achieved a production of up to 4.0 gC6.L-1 in pH by adding chloroform as a selective inhibitor for methanogenic organisms. The presence of acetic acid accelerates the formation of butyric acid, resulting in the accumulation of this due to the absence of ethanol as an electron donor. Thus, the formation of caproic acid from fermented molasses does not require the external addition of acetic acid. It is necessary selective extraction of caproic acid, preventing unwanted accumulation.
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Giongo, Citieli. "Produção de ácidos graxos voláteis por biodigestão anaeróbia da manipueira". Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2011. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1903.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2011-02-24Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
The cultivation of cassava extends throughout Brazil because of its excellent adaptation to different soils and climatic conditions. Our country occupies the second position at the worldwide ranking in cultivating this plant (15% of the world production). The industrial processing of cassava generates a liquid waste, the so called manipueira, considered as a pollutant due to the high organic load and it contains a cyanogenic glycoside, which can be hydrolyzed to cyanide. One way to minimize environmental impacts and to aggregate value to the effluent is its use in the production of volatile fatty acids (VFA) via anaerobic fermentation, which was the main goal of this study, performed using manipueira as a substrate and inoculum of swine dejection. The fermentation process during the production of VFA is characterized as a result of the activity of acidogenic bacteria, by the pH decrease and increased hydrolysis and acidification of the organic matter. Inoculum of swine and of bovine dejections were tested in synthetic medium at 30°C and initial pH of 7.0, to define the most appropriate inoculum for the production of volatile fatty acids, swine dejection presented the best results and was used in posterior fermentations. Besides the parameter of VFA production, the behavior of pH, alkalinity and acidity were as well monitored in all experiments. In the fermentation performed with manipueira as a substrate, glucose was used as the main carbon source and different concentrations were tested (1, 2, 5 and 9 g/L) and it was observed that the concentration of 2 g/L of glucose produced about 2.5 g/L of VFA, expressed as acetic acid, after 36h and at pH 5.0, this concentration of glucose was used in further experiments. The alkalinity and temperature levels were tested by experimental design, in which at 30°C with 3 g/L of sodium bicarbonate better conditions were observed, resulting in the production of 3.4 g/L of VFA in 45h. On the basis of these conditions, the model for the production of VFAs was validated by performing fermentations in triplicate and evaluating the reproducibility of the process. There were minor variations between replicates, as assessed by the low relative standard deviation (RSD) from the mean value of the results. The highest production of volatile fatty acids in this experiment was obtained at 45h with an average of VFAs production of 3.4 g/L, with RSD of 1.4% and pH 5.6. The chemical oxygen demand (COD) and the amount of cyanide in manipueira were analyzed being 8865 mg/L of O2 and 1.9 mg/L, respectively, among other physical and chemical characteristics that were determined. After the anaerobic fermentation process, a reduction of 21.6% of COD amount and 12.9% of cyanide amount were obtained, indicating that the production of VFAs not only aggregates value to the manipueira but also contributes to the reduction of important contaminants.
O cultivo da mandioca se estende por todo o Brasil, dada à fácil adaptação aos diferentes tipos de solos e condições climáticas. Nosso país ocupa o segundo lugar no cultivo dessa planta (15% da produção mundial). O processamento industrial da mandioca gera a manipueira como resíduo líquido, considerado poluente devido à alta carga orgânica e por conter um glicosídeo cianogênico que é hidrolisável a cianeto. Uma das maneiras de minimizar os impactos ambientais e agregar valor ao efluente é a sua utilização na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) via fermentação anaeróbia, objetivo principal deste trabalho, o qual foi realizado utilizando a manipueira como substrato e inóculo de dejeto suíno. O processo fermentativo na produção dos AGVs caracteriza-se, como resultado da atividade das bactérias acidogênicas, pela diminuição do pH e aumento da hidrólise e acidificação da matéria orgânica. Foram testados em meio sintético, à temperatura de 30 ºC e pH inicial de 7,0, inóculos de dejetos de suínos e bovinos para definir o melhor inóculo na produção dos ácidos graxos voláteis, sendo o dejeto de suíno o que apresentou os melhores resultados e por isso foi utilizado nas fermentações posteriores. Além do parâmetro de produção de AGVs também foram monitorados o comportamento do pH, acidez e alcalinidade em todos os experimentos. Em fermentações realizadas com a manipueira como substrato, testaram-se diferentes concentrações de glicose como principal fonte de carbono (1, 2, 5 e 9 g/L) e observou-se que a concentração de 2 g/L de glicose produziu cerca de 2,5 g/L de AGVs, expressos como ácido acético, em 36h e com pH 5,0, sendo esta a concentração de glicose utilizada nos experimentos posteriores. Diferentes níveis de alcalinidade e temperatura foram testados através de planejamentos experimentais em que a melhor condição observada foi em 30ºC com 3 g/L de bicarbonato de sódio, obtendo-se 3,4 g/L de AGVs em 45h. A partir dessas condições validou-se o modelo para produção de AGVs realizando fermentações em triplicata e avaliando quanto à repetibilidade do processo. Verificaram-se variações mínimas entre as réplicas, avaliadas pelo baixo desvio padrão relativo (DPR) obtido pela média dos resultados. A maior produção de ácidos graxos voláteis neste experimento foi obtida em 45h com média de 3,4 g/L de AGVs, DPR de 1,4% e pH em 5,6. A demanda química de oxigênio (DQO) e a quantidade de cianeto analisadas na manipueira eram de 8865 mg/L de O2 e 1,9 mg/L, respectivamente, entre outras características físico-químicas determinadas. Após o processo de fermentação anaeróbia obteve-se redução de 21,6% da quantidade de DQO e 12,9% da quantidade de cianeto, indicando que a produção de AGVs, além de agregar valor a manipueira, contribui na redução de contaminantes importantes.
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Silveira, Gonçalo dos Santos. "Estudo de co-digestão anaeróbia de lamas domésticas com o efluente da indústria da fermentação da levedura do pão da empresa Mauri fermentos". Master's thesis, FCT - UNL, 2009. http://hdl.handle.net/10362/2513.
Texto completoResumen
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em
Energia e BioenergiaA implementação de processos de co-digestão anaeróbia apresenta-se como uma opção vantajosa para aumentar o rendimento do tratamento de resíduos orgânicos biodegradáveis, com benefícios em termos ambientais e energéticos. Este trabalho teve como principal objectivo avaliar a possibilidade de implementação, na ETAR de Setúbal, de um processo de co-digestão do efluente da indústria da fermentação da levedura do pão da empresa MAURI Fermentos (M) em simultâneo com as lamas domésticas (LM), fazendo uso dos três digestores anaeróbios disponíveis na ETAR, dos quais dois se encontram actualmente sem utilização. Com este objectivo, foi inoculado um digestor anaeróbio, funcionando em fluxo intermitente e em mistura completa, com 3750 ml de lamas, e a funcionar em regime mesófilo (35˚C). O regime de alimentação aplicado durante o período de arranque foi constituído unicamente por LM, sendo posteriormente adicionado progressivamente efluente industrial, em função do nível de adaptação do sistema biológico às concentrações crescentes desse substrato. Os resultados obtidos permitiram concluir que a co-digestão destes dois substratos apenas foi possível até uma proporção de 50% LM + 50% M (v/v). Para uma proporção de M superior a 50% (v/v), verificou-se inibição significativa no processo de digestão anaeróbia, derivada dos efeitos tóxicos provocados nas bactérias metanogénicas, devido há concentração excessiva de sulfato presente neste efluente. As condições óptimas de funcionamento do processo verificaram-se com a aplicação de uma carga orgânica de 2,16 g CQO/(Lreactor.dia) na alimentação, possibilitando um aumento na taxa diária de produção de biogás de cerca de 3,5 vezes superior à taxa de produção registada no período de arranque do digestor alimentado apenas com LM, e uma eficiência de remoção de CQO compreendida entre 40 e 55%. As principais contrariedades verificadas no processo, para além da concentração de sulfato,foram a acumulação excessiva de acetato e a elevada taxa de precipitação de fósforo. Estima-se que a implementação da co-digestão à escala real na ETAR de Setúbal, com a manutenção das condições mais favoráveis verificadas em laboratório, possa gerar 210 GWh/mês de energia eléctrica e 341 GWh/mês de energia térmica, possibilitando uma poupança de 18.608 €/mês em termos de energia eléctrica.
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Junior, Flavio Perna. "Taninos como aditivo alimentar para mitigação das emissões de metano em ruminantes". Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/10/10135/tde-20082018-160632/.
Texto completoResumen
Embora algumas estratégias alimentares tenham sido propostas para diminuir a emissão de metano (CH4) provenientes de ruminantes, poucas têm mostrado diminuição persistente, principalmente in vivo. O objetivo do presente estudo foi avaliar o uso de diferentes níveis de taninos como aditivo alimentar para ruminantes como mitigador das emissões de CH4 ruminal e dos dejetos. Utilizou-se o delineamento experimental quadrado latino 4x4 duplicado (4 períodos de 28 dias cada), em arranjo fatorial 2x4, sendo testados dois grupos distintos de bovinos (taurinos ou zebuínos) e quatro níveis de inclusão de taninos (extrato comercial de Acacia mearnsii, contendo 82,3% de taninos totais - equivalente em ácido tânico e 32,3% de taninos condensados - equivalente em leucocianidina) na dieta (0; 0,5; 1,0 e 1,5% da MS da dieta). Para avaliar a produção de CH4 dos dejetos utilizaram-se biodigestores anaeróbios experimentais do tipo batelada, em delineamento inteiramente casualizado. Os níveis utilizados do aditivo promoveram mudanças no comportamento de ruminação dos animais e apesar de causarem redução linear da digestibilidade dos nutrientes, mantiveram o equilíbrio entre a síntese e consumo de N-NH3 ruminal, reduziram linearmente a síntese de proteína microbiana e a produção de CH4 ruminal sem, contudo, reduzir a eficiência microbiana e a produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), demonstrando que estes taninos interferem diretamente e indiretamente sobre as archeas metanogênicas. Através do modelo Broken-line encontrou-se o limiar de 0,72% de taninos na dieta como ponto de inflexão para iniciar a diminuição da produção de CH4 ruminal. O processo de biodigestão dos dejetos não foi modificado pelo uso dos taninos, no entanto, as velocidades das produções de CH4 e CO2 foram influenciadas pela composição dos dejetos dos diferentes grupos de bovinos avaliados, sendo mais acentuada para os taurinos, podendo ser um fator positivo para redução do tempo de biodigestão. A utilização de extrato de Acacia mearnsii até níveis de 1,5% da MS da dieta demonstrou ser uma opção segura como aditivo alimentar para bovinos de grupos distintos, com potencial para mitigação de CH4 ruminal sem afetar a eficiência de conversão nos processos de tratamento de resíduos, com potencial para minimização dos volumes de dejetos.Although some dietary strategies have been proposed to reduce the emission of methane (CH4) from ruminants, few have shown persistent decline, mainly in vivo. The objective of the present study was to evaluate the use of different levels of tannins as feed additive for ruminants as a mitigator of ruminal CH4 and waste emissions. A double 4x4 Latin square experimental design (4 periods of 28 days each) was used in a 2x4 factorial arrangement, with two different groups of cattle (taurine or zebu) and four levels of tannins inclusion (commercial extract of Acacia mearnsii, containing 82.3% of total tannins - tannic acid equivalent, 32.3% of condensed tannins - leucocianidine equivalent) in the diet (0, 0.5, 1.0 and 1.5% of dietary DM). To evaluate the CH4 production of the wastes, anaerobic experimental batch biodigesters were used in a completely randomized design. The used additive levels promoted changes in rumination behavior of the animals and, although they caused linear reduction of nutrient digestibility, they maintained the balance between the synthesis and consumption of ruminal NH3-N, linearly reduced protein microbial synthesis and the ruminal CH4 production without, however, reducing the microbial efficiency and the short chain fatty acids production (SCFA), demonstrating that these tannins interfered directly and indirectly on the methanogenic archeas. Through the Broken-line model, the threshold of 0.72% of tannins in the diet was found as inflection point to initiate a decrease in ruminal CH4 production. The biodigestion process of the waste was not modified by the tannins use, however, the velocities of CH4 and CO2 production were influenced by the composition of the different bovines group evaluated, being more accentuated for the taurine, which can be a positive factor to reduce biodigestion time. The use of Acacia mearnsii extract up to 1.5% dietary DM levels proved to be a safe option as a feed additive for cattle of different groups, with potential for rumen CH4 mitigation without affecting conversion efficiency in waste treatment processes, with potential to minimize waste volumes.
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Shida, Gessia Momoe. "Produção de hidrogênio e ácidos orgânicos por fermentação acidogênica em reator anaeróbio de leito fluidificado". Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01072008-153819/.
Texto completoResumen
A matéria orgânica presente nas águas residuárias representa uma matéria prima barata para integrar o processo de digestão anaeróbia e gerar fontes de energia alternativas, como o hidrogênio. O hidrogênio pode substituir os combustíveis fósseis não renováveis e diminuir as emissões de gases do efeito estufa responsável por grande parte da mudança climática global. A combustão do hidrogênio com o oxigênio produz somente vapor d\'água e representa 2,75 vezes mais conteúdo de energia que qualquer hidrocarboneto. Além disso, os ácidos orgânicos gerados no processo podem ser utilizados como fonte de carbono para a produção de metano, hidrogênio por organismos fototróficos e biopolímeros e, para a remoção de nutrientes biológicos. A produção de hidrogênio tem sido estudada em reatores de crescimento suspenso e de crescimento imobilizado como o reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), reator anaeróbio de leito fixo e reator anaeróbio de leito fluidificado. O objetivo desse estudo foi avaliar a produção de hidrogênio e ácidos orgânicos em um reator anaeróbio de leito fluidificado contendo argila expandida como material suporte. O reator tinha 190 cm de altura, 5 cm de diâmetro interno e um volume de 4192 \'CM POT.3\'. O reator foi inoculado com lodo pré-tratado termicamente a 90°C por 10 minutos para o enriquecimento do inóculo acidogênico. O sistema foi operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2 e 1 h e foi alimentado com água residuária sintética contendo 2000 mg/L de glicose. A operação contínua teve duração de 178 dias, e em cada TDH o reator foi operado durante, aproximadamente, 30 dias. A 30°C e pH de 3,8, cerca de 92 a 98% da glicose foi removida. A diminuição do TDH de 8 para 1 h conduziu a um aumento na velocidade média de produção de hidrogênio volumétrico de 0,28 para 1,15 L/h.L, respectivamente. A máxima velocidade de produção de hidrogênio, de 1,15 L/h.L, foi obtida em TDH de 1 h. Em geral, o rendimento de produção de hidrogênio aumentou com a diminuição do TDH, de 1,84 mols \'H IND.2\'/mol glicose em TDH de 8 h para 2,29 mols \'H IND.2\'/mol glicose em TDH de 2 h. O biogás não continha metano e o conteúdo máximo de hidrogênio foi de 37% em TDH de 2 h. Foi observada uma correlação linear entre a velocidade de produção de hidrogênio e a taxa de carregamento orgânico (TCO). Ainda, a TCO máxima de 104 kg/\'M POT.3\'.d não inibiu a produção de hidrogênio. Os maiores metabólitos solúveis foram o ácido butírico (44,64-52,52%) e o ácido acético (41,17-47,48%) com insignificante concentração de etanol (menor do que 10%). A produção de hidrogênio estável e a porcentagem de ácido butírico sobre o ácido acético indicam que o tratamento térmico do lodo foi efetivo e uma típica fermentação do tipo ácido butírico pode ser assegurada por Clostridium. Além disso, foram alcançados bons desempenhos de produção de hidrogênio sob condições de pH em torno de 4,0.Organic materials in the wastewater can be an inexpensive raw material for integrating fermentation process and suppling renewable energy source such as hydrogen. Nevertheless hydrogen can replace fossil fuels and reduce greenhouse gases responsible for global climate change. The hydrogen combustion with oxygen produces only water vapor and hydrogen gas has 2.75 times the energy content of any hydrocarbons. Furthermore, the volatile fatty acids production can be used as carbon source for methane, photosynthetic hydrogen, bioplastics production and biological nutrients removal. The hydrogen production was carried out in suspend cell system, anaerobic sludge blanket reactor, fixed bed reactors and fluidized bed reactors. The objective of this study was to evaluate the hydrogen and volatile fatty acids production in an anaerobic fluidized bed reactor containing expanded clay like a material to immobilize acclimated anaerobic sludge. The reactor has presented 190 cm high, 5 cm in internal diameter and volume of 4192 \'CM POT.3\'. The reactor was seeded with a heat treated sludge at 90°C for 10 minutes for enriching \'H IND.2\' producing inoculum and supressing methanogens. The system was operated at hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2 and 1 h and was fed with syntetic wastewater containing 2.000 mg glucose/L. The continuous operation lasted 178 days, and in each TDH the reactor was operated for approximately 30 days. At 30°C and pH 3.8, about 92-98% of glucose was removed. The decrease of HRT from 8.0 to 1.0 led to a marked increase in the mean volumetric hydrogen production rate from 0.28 to 1.15 L/h.L, respectively. The maximum volumetric hydrogen production rate, 1.15 L/h.L, was obtained at HRT of 1.0 h. In general, the hydrogen yield increase from 1.84 mol \'H IND.2\'/mol glucose at HRT of 8.0 h to 2.29 mol \'H IND.2\'/mol glucose at HRT of 2.0 h. The biogas was free methane and the hydrogen content accounted for 37% at HRT of 2.0 h. There was a linear correlation between the hydrogen production rate and the organic loading rate (OLR) and the maximum OLR, 104 Kg/\'M POT.3\'.d, is not expected to inhibit hydrogen production. The major soluble products were butyric acid (44.64- 52.52%) and acetic acid (41.17-47.48%) further ethanol was relatively insignificant (less than 10%). The stable hydrogen production and the percentagen of butyric acid over acetic acid indicated the heat treated sludge was effective and a typical butyrate type fermentation was achieved by Clostridium. In addition, hydrogen production could be performed under pH conditions near 4.0.
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Azevedo, Fernando. "Optimização da fermentação acidogénica para produção de biopolímeros". Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2010. http://hdl.handle.net/10773/4269.
Texto completoResumen
Mestrado em Engenharia do ambienteA fundamentação deste trabalho está associada à dependência actual de combustíveis fósseis para a produção de plásticos, e às crescentes preocupações ambientais inerentes à sua deposição no meio natural, pois são de difícil degradação, resultando na investigação e desenvolvimento de biopolímeros, que são de fácil biodegradação. Com este trabalho impõem-se também a questão da problemática ambiental da deposição de matéria orgânica em aterro, que actualmente é restringida pela Directiva Aterros. O objectivo deste trabalho foi a valorização de um efluente de lamas gordas de uma indústria de lacticínios, nomeadamente na optimização da fermentação acidogénica, variando as condições de carga orgânica, temperatura, alcalinidade e pH. Possibilitando que este tipo de efluentes, que constituem fontes de poluição, seja aproveitado como matéria-prima, especialmente na produção de biopolímeros, nomeadamente os polihidroxialcanoatos (PHAs). Um outro objectivo deste trabalho foi verificar outra forma de valorização deste resíduo, nomeadamente na produção de metano (CH4). Neste sentido, foram montados quatro reactores acidogénicos descontínuos, sendo dois deles alcalinos (R1 e R1’) e outros dois não alcalinos (R2 e R2’) sem controlo de pH. Ambos os reactores foram submetidos a uma matriz experimental de cargas orgânicas de 10 gCQO/L e 30 gCQO/L, numa temperatura termofílica (55 ±1ºC). Outros quatro reactores foram também operados com as mesmas condições à mesma temperatura, sendo submetidos às mesmas duas cargas orgânicas (10 gCQO/L e 30 gCQO/L), mas com correcção de pH entre 4 e 5. Foram ainda usados os resultados dos reactores operados à temperatura mesofílica (37 ±1ºC), da autoria de Isidoro. C., 2009, de forma a se comparar o efeito da temperatura. A carga orgânica, temperatura, alcalinidade e pH são condições operacionais que se reflectem na produção de ácidos orgânicos voláteis (AOVs). A alcalinidade e carga orgânicas elevadas favoreceram a produção de AOVs em ambas as cargas. Pelo contrário, o controlo pH entre 4 e 5, não favoreceu a produção de AOVs. Para a temperatura mesofílica (37 ±1ºC) e com adição de alcalinidade verifica-se a produção máxima de AOVs a 30 gCQO/L, apresentando uma concentração total de AOVs de 5356 mgAAc/L ao 17º dia. Pelo contrário, para a temperatura termofílica (55 ±1ºC) a 30 gCQO/L e com adição de alcalinidade, a produção de AOVs foi inibida ao longo do ensaio, apresentando uma concentração máxima de 1426 mgAAc/L.
The reason of this work is associated with the current dependency on fossil fuels for the production of plastics, and increasing environmental concerns inherent in his deposition in the wild because they are difficult to degrade, resulting in research and development of biopolymers, which are easy to biodegradation. With this work is also the issue of environmental problem of the deposition of organic matter in landfill, which currently is constrained by the landfill directive. The aim of this work was the promotion of a fat sludge effluent of a dairy industry, namely in the optimization of acidogenic fermentation, changing the organic load conditions, temperature, pH and alkalinity. Enabling this type of effluent, which constitute sources of pollution to be leveraged as raw material, especially in the production of biopolymers, namely polyhydroxyalkanoates (PHAs). Another objective of this work was to check otherwise recovery of waste, in particular in the production of methane (CH4). In this sense, were mounted four discontinuous acidogenic reactors, being two of them alkali (R1 and R1 ') and two other alkali not (R2 and R2 ') without control pH. Both reactors have been subjected to an experimental array of organic loads of 10 gCQO/L and 30 gCQO/L at a termophilic operating temperature (55 ± 1 ° C). Other four reactors were also operated with the same conditions at the same temperature, being subject to the same two organic loads (10 gCQO/L and 30 gCQO/L), but with correction of pH to between 4 and 5. Were still used the results of reactors operated under mesophilic temperature (37 ±1ºc), authorship by Isidoro. C., 2009, to compare the effect of temperature. The organic load, temperature, alkalinity and pH are operating conditions which influence the production of volatile organic acids (AOVs). The alkalinity and high organic loads favored AOVs production on both charges. On the contrary, control pH to between 4 and 5, not favored AOVs production. For the mesophilic operating temperature (37 ± 1 ° C) and addition of alkalinity there is a maximum of 30 AOVs gCQO/L, showing a concentration of total 5356 AOVs mgAAc/l at 17th day. Contrary, for the termophilic operating temperature (55 ± 1 ° C) at 30 gCQO/L and addition of alkalinity, inhibited the AOVs production throughout the test, showing a maximum concentration of 1426 mgAAc/l.
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Rosa, Paula Rúbia Ferreira. "Produção de hidrogênio e etanol através da fermentação acidogênica de águas residuárias agroindustriais em reator anaeróbio de leito fluidizado". Universidade Federal de São Carlos, 2014. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3947.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2014-03-28Universidade Federal de Sao Carlos
The aim of this study was to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT), the origin of different inoculum (sludge from a UASB reactor for swine wastewater treatment and poultry slaughterhouse), and different carbon source (glucose, cassava processing wastewater and cheese whey) on the stability and efficiency of the anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) for producing hydrogen. Twelve identical reactors were used, and in two reactors the mixture of glucose with cheese whey (R1S, R2S) was used as a substrate, six reactors were used with mix cassava processing wastewater and glucose (R1M, R2M, R3M and R4M). It was evaluated use of cheese whey (R3S, R4S, R5s and R6S) and cassava processing wastewater (R5M and R6M). The AFBRs were inoculated with sludge from a UASB reactor used in the treatment of swine wastewater (R1S, R3S, R1M, R3M, R5S, R6S, R5M and R6M) and sludge from a UASB reactor that treated poultry slaughterhouse wastewater (R2S, R4S, R2M, R4M), both heat treated. Variations of HRT (12-1 h) and substrate concentrations were performed (2-15 g .L -1), with temperature control at 30 ° C. The reactors that used cheese whey as substrate showed a greatest potential for hydrogen production, with yields (HY) of 3.2 mmolH2.g-1COD (R6S) and 2.6 mmolH2.g-1COD (R5S) were obtained by applying a HRT of 6 and 14 hours, with a concentration of 3 and 5 g.L-1, respectively. Both substrates showed potential for the production of ethanol with yields (EtOHY) of 4.2 mmolEtOH.g-1COD (R6M) and 3.5 mmolEtOH.g-1COD (R2S). In the comparison between the two inocula used, both showed a balance in terms of hydrogen production, but in terms of ethanol production, the sludge from poultry slaughterhouse showed highest potential. By cloning and sequencing of the 16S rRNA gene for bacteria domain reactor R4S (whey), there was a predominance of the genus Selenomonas (69 % of the sequences) and Clostridium (8 % of the sequences). For the reactor R3M (glucose and cassava) analyzes cloning and sequencing of bacterial consortium revealed similarities with Lactobaccilus. As for the archaeal domain, the sequencing of the 16S rRNA gene had highly similar to the genus Methanobacterium (98.5 % and 95 % of the sequences), for R4S and R3M, respectively reactors.
O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH), da origem de diferentes inóculos (lodo de suínos e lodo de aves), e da fonte de carbono (glicose, manipueira e soro de queijo) sobre a estabilidade e eficiência do reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) na produção de hidrogênio e etanol. Foram utilizados doze reatores idênticos, sendo que em dois reatores foram utilizados mistura de glicose com soro de queijo (R1S, R2S), seis reatores foram utilizados a mistura de água do processamento da mandioca (manipueira) e glicose (R1M, R2M, R3M e R4M). Também foi avaliado o uso individual do soro de queijo (R3S, R4S, R5S e R6S) e da manipueira (R5M e R6M). Os RALFs foram inoculados com lodo proveniente do tratamento de águas residuárias de suinocultura (R1S, R3S, R1M, R3M, R5S, R6S, R5M e R6M) e de águas residuárias do abatedouro de aves (R2S, R4S, R2M, R4M), ambos tratados termicamente. Foram realizadas variações de TDH (14-1 h) e concentrações de substrato (2- 15 g. L-1), com controle de temperatura a 30°C. Os reatores que utilizaram soro de queijo como substrato apresentaram um maior potencial para a produção de hidrogênio, com rendimentos (HY) de 3,2 mmolH2.g-1DQO (R6S) e 2,6 mmolH2.g-1DQO (R5S), por meio da aplicação de um TDH de 6 e 14 horas, com uma concentração de 3 e 5 g.L-1, respectivamente. Ambos os substratos apresentaram potencial para a produção de etanol, com rendimentos (EtOHY) de 4,2 mmolEtOH.g-1DQO (R6M) e 3,5 mmolEtOH.g-1DQO (R2S). Na comparação entre os dois inóculos utilizados, ambos apresentaram um equilíbrio em termos de produção de hidrogênio, porém em termos de produção de etanol, o lodo proveniente do abatedouro de aves apresentou um maior potencial. Por meio da clonagem e sequenciamento do gene RNAr 16S para o domínio bactéria do reator R4S (soro de queijo), houve a predominância do gênero Selenomonas (69% das sequências) e do gênero Clostridium (8% das sequências). Para o reator R3M (glicose e manipueira) as análises de clonagem e sequenciamento do consórcio bacteriano revelaram semelhanças com Lactobaccilus. Já para o domínio archaea, o sequenciamento do gene RNAr 16S, teve altas similaridades com gênero Methanobacterium (98,5% e 95% das sequências), para os reatores R4S e R3M, respectivamente.
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Vilela, Fabiana Santos. "Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios de batelada: eficiência de fermentação e diversidade microbiana". Universidade Federal de Minas Gerais, 2005. http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8BVGVW.
Texto completoResumen
Devido às vantagens oferecidas pelo processo de digestão anaeróbia em tratamento de efluentes líquidos, sobretudo pelo baixo volume de lodo gerado, quando comparado ao tratamento aeróbio, vários autores dirigem seus estudos com o propósito de dominá-lo. Porém, trata-se de um processo complexo de degradação e susceptível às variações de condições ambientais, como pH, temperatura, concentração de substratos e de produtos tóxicos, que podem comprometer a eficiência do processo. No presente trabalho buscou-se avaliar a eficiência dos reatores anaeróbios de batelada no tratamento de águas residuárias de suinocultura, com a utilização de diferentes inoculantes, avaliando a diversidade microbiana responsável pela degradação da matéria orgânica presente nesses efluentes. Para isso, foi feito o isolamento e a caracterização de Archaea metanogênicas, microrganismos, esses, responsáveis pela fase final do processo de degradação da matéria orgânica existente no efluente e, consequentemente, pela produção de biogás, possibilitando, inclusive, a utilização deste na produção de energia. Para identificação desses microrganismos foram utilizadas as técnicas de PCR e DGGE. A eficiência do reator anaeróbio foi considerada mediana, não atendendo aos requisitos da legislação ambiental, se for utilizado isoladamente. A biodiversidade microbiana variou em número de espécies quando comparado o afluente do efluente tratado, demonstrando uma rica diversidade microbiana que é responsável pela degradação da matéria orgânica.
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Santos, Francisco Savio Macambira dos. "Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas". reponame:Repositório Institucional da UFC, 2014. http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15846.
Texto completoResumen
SANTOS, F. S. M. Simulação computacional de processos de redução das emissões de CO2 de termoelétricas através da biofixação por microalgas. 2014. 192 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Pesca) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-20T20:09:14Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fsmsantos.pdf: 3489853 bytes, checksum: f2f892b2855355506160922efba9ef05 (MD5)
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CO2 emissions released into the atmosphere by anthropogenic activity are considered the largest causative agent of climate change. Worldwide, power plants are the largest stationary sources of CO2 emissions. According to some forecasts, by 2100, the climatic effects can become irreversible with disastrous consequences for all ecosystems on the planet. Thus, it is essential to research ways of fixing CO2 by capture and storage through natural carbon recycling processes. The integration of CO2 emitting processes and processes using CO2 as a feedstock can be implemented within the principle of Industrial Ecology. According to this concept, the residue of an industry is used as raw material to another unit, so that the environmental impact of the expanded system is minimized. The aim of this study was to conduct a technical and economic evaluation of the potential for technological pathways for recycling CO2 in natural gas fired power plants by microalgae fixation. For this purpose, two routes of CO2 were analyzed each one in two different scenarios (R1C1 , R1C2 , R2C1 and R2C2). The first route is related to the context of power generation by NGCC technology or chemical production, while the second route aims at the production of bio-hydrogen. The evaluation was carried out by computer simulation using the chemical plants simulator AspenHysys. Route R1C1, studied the direct use of natural gas for the production of synthesis gas by steam reforming process. Route R1C2 analyzed the contribution of algal biomass through gasification process for generating synthesis gas to be used to increase the efficiency of power generation. The results obtained with the route R1C1 showed a positive technical evaluation, with yields around 80 %, but the unfavorable environmental aspect associated and a small additional power generation (3.8 %). The route presented R2C1 showed unsatisfactory yields (around 64 %) and an unfavorable environmental assessment . The route R2C2 showed satisfactory yields ( around 76 %), no CO2 emissions as well as generating a byproduct of great commercial interest, carbon. The prelimiar economic evaluation performed for this route was made taking into account three different scenarios: no recycling of UASB reactor effluents for the microalgae cultivation and the addition of carbon credits to revenue from the sale of products. The first two scenarios were shown to be economically unfavorable, but the third scenario showed the possibility of economic viability of the process, with a time of return to capital invested in around five years. It can be concluded that the process of biohydrogen production from renewable sources, according to the proposed route R2C2, by the use of microalgae as a mechanism biofixação CO2 emissions from gas-fired power plants may be technically and economically possible. Finally it can be seen that the Brazilian Northeast has suitable climatic conditions for the deployment of such technology.
O CO2 lançado na atmosfera pela atividade antropogênica é considerado o maior agente causador da mudança climática. No mundo todo, as usinas termoelétricas são as maiores fontes estacionárias de emissões de CO2. Segundo algumas previsões, até 2100, os efeitos climáticos podem se tornar irreversíveis com consequências desastrosas para todos os ecossistemas do planeta. Assim, é essencial a pesquisa de formas de fixação do CO2 através da captura e armazenamento ou por processos naturais de reciclagem de carbono. A integração entre processos emissores de CO2 e processos que utilizam o CO2 como matéria-prima pode ser implementada dentro do princípio da Ecologia Industrial. Segundo esse conceito, o resíduo de uma indústria é usado como matéria-prima de outra, de modo que o impacto ambiental do sistema ampliado seja reduzido ao mínimo. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar uma avaliação técnico-econômica do potencial de rotas tecnológicas para reciclagem das emissões de CO2 em termoelétricas a gás natural pelo uso de microalgas. Para essa finalidade foram selecionadas duas rotas de reciclagem de CO2, analisadas cada uma, em dois cenários alternativos (R1C1, R1C2, R2C1 e R2C2). A primeira rota está inserida no contexto da geração de energia ou produtos químicos pela tecnologia NGCC, enquanto que a segunda rota visa a produção do biohidrogênio. A avaliação foi levada a efeito através da simulação computacional utilizando o simulador de plantas químicas AspenHysys. Na rota 1, o cenário 1 estudou a utilização direta do gás natural para a produção do gás de síntese pelo processo de reforma a vapor. O cenário 2 analisou a contribuição da biomassa algal, através do processo de gaseificação, para a geração de gás de síntese, a ser utilizado para aumentar a eficiência de geração de energia. Os resultados obtidos com a rota R1C1 revelaram uma avaliação técnica positiva, com rendimentos em torno de 80%, mas o aspecto ambiental desfavorável, associada a uma pequena geração adicional de energia (3,8%). A rota R2C1 apresentou rendimentos de processo insatisfatórios (em torno de 64%) e uma avaliação ambiental desfavorável. A rota R2C2 apresentou rendimentos satisfatórios (em torno de 76%), nenhuma emissão de CO2 além da geração de um subproduto de grande interesse comercial, o carbono. A avaliação econômica preliminar realizada para essa rota foi feita levando-se em conta três diferentes cenários: reciclagem ou não dos efluentes do reator UASB para o cultivo de microalgas (dois primeiros cenários) e acréscimo de créditos de carbono à receita proveniente da venda dos produtos (terceiro cenário). Os dois primeiros cenários mostraram-se economicamente desfavoráveis, porém o terceiro cenário demonstrou a possibilidade de viabilidade econômica do processo, com um tempo de retorno do capital investido em torno de cinco anos. Pode-se concluir do trabalho realizado que a produção de biohidrogênio a partir de fontes renováveis, segundo a rota R2C2 proposta, pode ser viabilizada pela utilização das microalgas como mecanismo de biofixação das emissões de CO2 de termoelétricas. Finalmente pode-se constatar que o Nordeste brasileiro dispõe de condições climáticas adequadas para a implantação desse tipo de tecnologia.
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Bassalo, Marcelo Colika 1989. "Estudo do metabolismo aeróbico da bactéria anaeróbica facultativa Propionibacterium acidipropionici". [s.n.], 2013. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/316761.
Texto completoResumen
Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães PereiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
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Resumo: A sociedade atual é fundamentalmente dependente do petróleo, recurso natural inserido na grande maioria dos setores da economia. Entretanto, fatores como a limitada disponibilidade deste recurso, sua instabilidade no mercado devido a problemas de natureza geopolítica e a emissão de dióxido de carbono ocasionada pela utilização deste combustível, acentuaram as iniciativas para substituir o petróleo por fontes alternativas e renováveis de matéria prima. A bactéria Propionibacterium acidipropionici surge como uma excelente candidata para a substituição de compostos petroquímicos, através da produção do ácido propiônico. No entanto, antes de transformar esta bactéria em uma plataforma industrial, é necessário aprofundar a compreensão do metabolismo deste microrganismo e desenvolver ferramentas de manipulação genética. No que diz respeito à compreensão do metabolismo, poucos estudos avaliaram o perfil aeróbico desta bactéria, considerada anaeróbica estrita até recentemente. No presente trabalho, foi identificada nesta bactéria a presença de todos os componentes de uma cadeia transportadora de elétrons. No entanto, a citocromo c oxidase identificada apresenta-se mutada e os testes realizados confirmaram a não funcionalidade deste complexo. A existência de uma oxidase alternativa, a citocromo bd oxidase, caracterizada pela alta afinidade ao oxigênio, surge então como uma hipótese promissora acerca da microaerofilia desta bactéria. O trabalho também avaliou o perfil fermentativo dessa bactéria em condições aeróbicas com diferentes fontes de carbono, o que ressaltou a enorme flexibilidade metabólica apresentada por P. acidipropionici, capaz de redirecionar o fluxo de carbono para diferentes produtos finais a depender da necessidade de manutenção do balanço redox. Este estudo também revelou uma propriedade bastante peculiar e industrialmente relevante do xarope de cana-de-açúcar. A fermentação aeróbica com este substrato, ao contrário de todas as outras fontes de carbono, apresentou um crescimento superior ao das condições anaeróbicas e, adicionalmente, exibiu um perfil fermentativo próximo ao observado em ausência de oxigênio. A identificação do composto presente no xarope de cana-de-açúcar, responsável por simular o metabolismo anaeróbico, poderia viabilizar a produção do ácido propiônico em dornas de fermentação aeróbicas, o que traria enormes benefícios para a produção economicamente viável do ácido propiônico e na implementação de P. acidipropionici como uma plataforma industrial
Abstract: The dependence of contemporary society on petroleum is axiomatic, and this natural resource could be found intrinsically embedded in the vast majority of economic sectors. Nonetheless, the limited availability of this natural resource, the instability in the stock market due to geopolitical problems, and also the carbon dioxide emissions associated with the use of fossil fuels have highlighted the need to search for renewable energy sources. The bacteria Propionibacterium acidipropionici arises as an excellent strategy for the substitution of petrochemical compounds, through the production of propionic acid. Before we could implement this bacterium as an industrial platform, however, it becomes necessary to enhance the knowledge regarding the metabolism of P. acidipropionici, and thus create a backbone for the development of genetic manipulation tools. Regarding the metabolism of this bacterium, there aren't comprehensive studies about its aerobic metabolism, thus being considered strict anaerobes until recently. In the present work, it was identified that P. acidipropionici has all required components for a functional electron transport chain. However, the cytochrome c oxidase of this bacterium has a frameshift mutation, and the functional studies proved that this complex is not operative. The presence of an alternative oxidase of high oxygen affinity, called cytochrome bd oxidase, is then suggested as a hypothesis to explain the microaerofilic habit of this bacterium. This work has also shed light into the fermentative profile showed by this bacterium under aerobic cultivation with different carbon sources, bringing attention to the highly flexible metabolism of P. acidipropionici. This bacterium has shown to be capable of completely changing its carbon flux to different end products, as a strategy to maintain the redox balance. In addition, this work has also unveiled an interesting and industrially-relevant property of the sugar cane syrup. It was demonstrated that the aerobic cultivation of P. acidipropionici with sugar cane syrup increased the culture growth, as well as it changed the fermentation end products in a way more similar to the anaerobic cultivation. It was hypothesized that this unusual property found in the sugar cane syrup was due to the presence of a mineral compound that could be used as a final electron acceptor by P. acidipropionici. The identification of this specific compound would allow the aerobic production of propionic acid in industrial conditions, and thus could be a major breakthrough to turn its industrial production into an economically viable process
Mestrado
Genetica de Microorganismos
Mestre em Genética e Biologia Molecular
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Weber, Anderson. "Aplicação de produtos da fermentação e ultrabaixo oxigênio para a conservação de maçãs royal gala". Universidade Federal de Santa Maria, 2010. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5031.
Texto completoResumen
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoThe aim of this work was to evaluate the effect of post harvest ethanol or acetaldehyde application and to compare them with consolidated storage techniques on the quality maintenance of Royal Gala‟ apples. Also, we aimed to evaluate the effect of controlled atmosphere condition with ultra low oxygen partial pressures on the post storage quality maintenance of Royal Gala‟ apples. To reach such aims, three experiments were performed during 2008 and 2009. In the first experiment, carried out in 2008, the following treatments were evaluated: [1] control; [2] application of 0.5mL of ethanol month-1 kg-1; [3] application of 0.25mL acetaldehyde month-1 kg-1; [4] application of 625 ηL L-1 1-MCP; and [5] ethylene scrubbing (<0.02μL L-1). All fruits from the evaluated treatments were stored in CA with 1.0kPa O2 and 2.0kPa CO2. In the second experiment, carried out in 2009, the treatments were constituted in the following way: [1] control; [2] low relative air humidity (LRH); [3] LRH and application of 0.3mL of ethanol month-1 kg-1; and [4] application of 0.3mL of ethanol month-1 kg-1. All treatments were stored in CA with 1.2kPa O2 associated with 2.5kPa CO2. In the two experiments the fruits were stored at 0.5°C. In the third experiment, carried out in 2008, five CA conditions were evaluated: [1] 1.0kPa O2 and 2.0kPa CO2; [2] 0.8kPa O2 and 1.5kPa CO2; [3] 0.8kPa O2 and 1.0kPa CO2; [4] 0.6kPa O2 and 1.5kPa CO2; and [5] 0.6kPa O2 and 1.0kPa CO2. All conditions were stored in 0.0°C, 0.5°C and 1.0°C resulting in a factorial experiment. The application of 0.5mL ethanol month-1 kg-1 or 0.25mL acetaldehyde month-1 kg-1 cause increase in mealiness, flesh browning and rottenness incidence and decrease flesh firmness, resulting in decrease in the quality maintenance when compared with the application of 1-MCP and ethylene scrubbing. However, 0.3mL ethanol month-1 kg-1, performed on second experiment, resulted in higher flesh firmness retention, lower ACC oxidase activity and lower ethylene production. The lower relative air humidity is not efficient in maintain apple quality, however, it potentiated the effect of the application of 0.3mL ethanol month-1 kg-1. Royal Gala‟ apples stored in CA with O2 partial pressures below to 0.8kPa show lesser quality after storage. Temperature of 1.0ºC, compared with 0.0°C and 0.5°C, provided highest apple quality maintenance after eight months of storage and more seven days in shelf life at 20ºC. The best ULO condition for fruits stored at 1.0ºC is 1.0kPa O2 with 2.0kPa CO2. The interaction between ULO and storage temperature showed a necessity to increase O2 partial pressures when the storage temperature was increased. This behavior were verified especially when ACC oxidase activity and flesh browning incidence were analyzed.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação pós-colheita de etanol e aldeído acético e comparar com tecnologias de armazenamento comprovadamente eficientes sobre a manutenção da qualidade de maçãs Royal Gala‟. Além disso, objetivou-se avaliar o efeito de condições de atmosfera controlada (AC) com pressões parciais ultrabaixas de oxigênio sobre a manutenção da qualidade de maçãs, Royal Gala‟ após o armazenamento. Para atingir tais objetivos foram conduzidos três experimentos no decorrer dos anos de 2008 e 2009. No primeiro experimento, realizado em 2008, foram testados os seguintes tratamentos: [1] controle; [2] aplicação de 0,5mL de etanol mês-1 kg-1; [3] aplicação de 0,25mL de aldeído acético mês-1 kg-1; [4] aplicação de 625 ηL L-1 de 1-MCP; e [5] absorção de etileno (<0,02μL L-1). Todos os frutos dos tratamentos avaliados foram armazenados em AC na condição de 1,0kPa O2 e 2,0kPa CO2. No segundo experimento, conduzido em 2009, os tratamentos avaliados foram constituídos da seguinte forma: [1] controle; [2] baixa umidade relativa do ar (BUR); [3] BUR com aplicação de etanol na dosagem de 0,3mL mês-1 kg-1; e [4] aplicação de etanol na dosagem de 0,3mL mês-1 kg-1. Todos os frutos dos tratamentos foram armazenados em AC com 1,2kPa O2 + 2,5kPa CO2. Nos dois experimentos os frutos foram armazenados na temperatura de 0,5°C. No terceiro experimento, conduzido em 2008, foram avaliadas cinco condições de AC: [1] 1,0kPa O2 e 2,0kPa CO2; [2] 0,8kPa O2 e 1,5kPa CO2; [3] 0,8kPa O2 e 1,0kPa CO2; [4] 0,6kPa O2 e 1,5kPa CO2; e [5] 0,6kPa O2 e 1,0kPa CO2, combinadas com temperaturas de 0,0°C, 0,5°C e 1,0°C, resultando em um experimento fatorial. A aplicação de 0,5mL de etanol mês-1 kg-1 ou 0,25mL de aldeído acético mês-1 kg-1, provocou aumento da incidência de polpa farinácea, degenerescência de polpa e podridões, assim como diminuição da firmeza de polpa, resultando em menor manutenção da qualidade comparada com a aplicação de 1-MCP e absorção de etileno. Entretanto, a dose de 0,3mL de etanol mês-1 kg-1, do segundo experimento, resultou na manutenção de maior firmeza de polpa, menor atividade da ACC oxidase e menor produção de etileno. A redução da umidade relativa do ar (BUR) não apresentou eficiência na manutenção da qualidade, porém, potencializou o efeito da aplicação de 0,3mL de etanol mês-1 kg-1. Maçãs Royal Gala‟ armazenadas em AC sob pressões parciais de O2 abaixo de 0,8kPa apresentaram inferior qualidade após o armazenamento. A temperatura de 1,0ºC, comparado a 0,0°C e 0,5°C, manteve a qualidade superior após oito meses de armazenamento e mais sete dias de exposição à temperatura de 20ºC. A melhor condição de ULO para frutos armazenados na temperatura de 1,0ºC é de 1,0kPa O2 combinado com 2,0kPa de CO2. A interação entre ULO e temperatura de armazenamento evidenciou a necessidade de elevação das pressões parciais de O2 quando a temperatura de armazenamento foi aumentada. Este comportamento foi verificado quando analisadas atividade da ACC oxidase e incidência de degenerescência de polpa.
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Rojas, Mélida Del Pilar Anzola. "Influência da relação C/N na produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo". Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-11052010-173601/.
Texto completoResumen
O presente trabalho avaliou o efeito da relação \'C\'/\'N\' na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose. Reatores de leito fixo e fluxo ascendente, com polietileno de baixa densidade reciclado para adesão da biomassa, foram operados a 25°C e com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 horas. Analisaram-se diferentes relações \'C\'/\'N\' (40, 90, 140 e 190), usando a sacarose e a uréia como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente. Os valores médios de produtividade de \'H IND.2\' foram de 0,6 mol-\'H IND.2\'/mol-sac, 1,3 mol-\'H IND.2\'/mol-sac, 2,2 mol-\'H IND.2\'/mol-sac e 1,7 mol-\'H IND.2\'/mol-sac quando operados os reatores com relações \'C\'/\'N\' iguais a 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Encontrou-se um valor ótimo para \'C\'/\'N\' de 137, que resultaria em produtividade de \'H IND.2\' de 3,5 mol-\'H IND.2\'/mol-sac, valor igual ao alcançado na relação \'C\'/\'N\' de 140. O biogás produzido foi composto de \'H IND.2\' e \'CO IND.2\', com valores médios porcentuais para o \'H IND.2\' de 53%, 49%, 61% e 52% para as relações \'C\'/\'N\' de 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Os principais produtos intermediários produzidos durante a produção de \'H IND.2\' foram similares em todas as relações \'C\'/\'N\', sendo principalmente detectados ácido acético, ácido butírico e etanol. Sob excesso de nitrogênio, o crescimento da biomassa foi maior com efeitos negativos sobre a produção de hidrogênio, enquanto carência de nitrogênio permitiu o controle do crescimento da biomassa e resultou em maiores produtividades de hidrogênio. Durante os experimentos observou-se queda na produção do biogás provavelmente por atuação de bactérias hidrogênio-oxidantes.This study evaluated the effect of the carbon/nitrogen (\'C\'/\'N\') ratio on the hydrogen production from a sucrose-based synthetic wastewater. Up-flow fixed-bed anaerobic reactors with recycled low-density polyethylene for biomass attachment, were operated at 25ºC and with a 2 hours time of hydraulic detention. Several \'C\'/\'N\' relationship were studied (40, 90, 140 and 190), using sucrose and urea as carbon and nitrogen sources, respectively. The average value of the hydrogen productivity were 0,6 mol-\'H IND.2\'/mol-suc, 1,3 mol-\'H IND.2\'/mol-suc, 2,7 mol-\'H IND.2\'/mol-suc e 1,7 mol-\'H IND.2\'/mol-suc they were reached when the reactors were operated with \'C\'/\'N\' of 40, 90, 140 and 190, respectively. It was found an optimal value for \'C\'/\'N\' of 137, which would result in productivity of 3,5 mol-\'H IND.2\'/mol-suc, an amount equal to that achieved in the \'C\'/\'N\' relationship of 140. Biogas produced was composed of \'H IND.2\' and \'CO IND.2\', with average \'H IND.2\' content 53%, 49%, 61% and 52% for \'C\'/\'N\' of 40, 90, 140 e 190, respectively. The mainly intermediary products during \'H IND.2\' fermentation were similar for all the \'C\'/\'N\' ratios, being specially detected acetic acid, butyric acid and ethanol. Under excess of nitrogen the biomass growth is higher with negative effects on hydrogen production while deprivation of nitrogen permits the control of biomass growth and results in higher hydrogen productivity. During the experiments it was been observed decline in the biogas production, probably because of the action of the hydrogen-oxidizing bacteria.
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Maintinguer, Sandra Imaculada. "Obtenção e caracterização filogenética de consórcio bacteriano utilizado em reator anaeróbio em batelada aplicado à produção de hidrogênio". Universidade de São Paulo, 2009. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-29042009-105734/.
Texto completoResumen
O pré-tratamento a quente do inoculo associado ao controle do pH tem sido aplicado para selecionar bactérias produtoras de hidrogênio, como por exemplo, Clostridium sp. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi obter consórcio de bactérias anaeróbias produtoras de hidrogênio a partir de inóculo proveniente de lodo granulado de reator UASB, usado no tratamento de dejetos de suinocultura. Para tanto, foi realizado tratamento a quente do inóculo e, posterior, enriquecimento com diluições seriais visando obter consórcio anaeróbio. Foram utilizados 20% (v/v) desse consórcio como inóculo nos ensaios de determinação de gás hidrogênio em reatores com diferentes concentrações de sacarose e xilose. Os reatores anaeróbios (2 L) foram alimentados com sacarose e xilose, separadamente, em triplicata, a 37 graus Celsius, pH 5,5 e headspace com \'HE\' (100%) para as seguintes condições: (1) 630,0 mg sacarose/L; (2) 1184,0 mg sacarose/L; (3) 1816,0 mg sacarose/L, (4) 4128,0 mg sacarose/L, (5) 630,0 mg xilose/L; (6) 1341,0 mg xilose/L; (7) 1848,0 mg xilose/L e (8) 3588,0 mg xilose/L. A produção de \'H IND.2\' foi verificada em todos os reatores anaeróbios e não houve geração de metano. Os rendimentos de substrato a \'H IND.2\' para as condições (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) e (8) foram, respectivamente, 15% (1,2 mol \'H IND.2\'/mol sacarose), 20% (1,6 mol \'H IND.2\'/mol sacarose), 15% (1,2 mol \'H IND.2\'/mol sacarose), 4% (0,3 mol \'H IND.2\'/mol sacarose); 3,0% (0,2 mol \'H IND.2\'/mol xilose), 8,0% (0,5 mol \'H IND.2\'/mol xilose), 10,0% (0,6 mol \'H IND.2\'/mol xilose) e, 14% (0,8 mol \'H IND.2\'/mol xilose). Em todos os reatores foram detectados os ácidos acético e butírico e etanol. A morfologia predominante foi de bacilos Gram positivos e formadores de endósporos. Análises de clonagem e sequenciamento do consórcio bacteriano revelaram semelhanças com Clostridium, Burkolderia, Klebsiella e bactérias não cultivadas. A produção biológica de gás hidrogênio foi devida a consórcios de bactérias que estiveram presentes nas condições estudadas, identificados, principalmente, por espécies de, Clostridium sp., Clostridium acidotolerans e Klebsiella pneumoniae, reconhecidas como geradoras de \'H IND.2\' e ácidos voláteis.The heat treatment of the inoculum associated with the pH control has been applied to select hydrogen-producing bacteria such as Clostridium sp. Therefore, this study aimed at preserving and keeping the anaerobic bacteria cultures producing hydrogen that comes from the granular sludge in UASB reactor, used to treat waste from pig farming, after heat treatment. For this, heat treatment of the inoculum was done and later, enrichment with serial dilutions to get anaerobic consortium. The 20% (v/v) of the bacterial consortium was used in essays for determination of hydrogen gas in reactors with different concentrations of sucrose and xylose. The reactors (2 L), fed with sucrose and xylose, separately, in triplicate, to 37 Celsius degrees, pH 5.5 and headspace with \'HE\' (100%) for the conditions: (1) 630.0 mg sucrose/L, (2) 1184.0 mg sucrose/L, (3) 1816.0 mg sucrose/L, (4) 4128.0 mg sucrose/L, (5) 630.0 mg xylose/L, (6) 1341.0 mg xylose /L, (7) 1848.0 mg xylose/L and (8) 3588.0 mg xylose/L. \'H IND.2\' production was detected in all the anaerobic reactors and there was no methane generation. \'H IND.2\' yield for the conditions (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) and (8) were, respectively, 15% (1, 2 mol \'H IND.2\'/mol sucrose), 20% (1.6 mol \'H IND.2\'/mol sucrose), 15% (1.2 mol \'H IND.2\'/mol sucrose), 4% (0.3 mol \'H IND.2\'/mol sucrose), 3.0% (0.2 mol \'H IND.2\'/mol xylose), 8.0% (0.5 mol \'H IND.2\'/mol xylose), 10.0% (0.6 mol \'H IND.2\'/mol xylose), and 14% (0.8 mol \'H IND.2\'/mol xylose). The metabolic intermediarie products were acetic, butyric acid and ethanol in all anaerobic reactors. The main morphology was Gram positive bacilli and endospores formers. The cloning and sequencing analysis of the bacterial consortium revealed the presence of Clostridium genus (57%), Burkolderia genus (30%), Klebsiella genus (8%) and uncultivated bacteria (5%). The hydrogen gas production was due to bacterial consortium that were present in the studied conditions, marked mainly by species Clostridium sp., Clostridium acidotolerans and Klebsiella pneumoniae, recognized as \'H IND.2\' and volatile acids producing.
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Silva, Flávio Gonzaga Castro Santos. "Biovalorização de soro de queijo por processos anaeróbios/aeróbios". Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2013. http://hdl.handle.net/10773/12282.
Texto completoResumen
Doutoramento em Ciências e Engenharia do AmbienteEste trabalho abordou a valorização de um subproduto da indústria de lacticínios (soro de queijo) através da alteração do funcionamento de processos habitualmente utilizados no contexto do tratamento biológico. Foi avaliada a fermentação acidogénica deste subproduto para maximizar a conversão do seu elevado teor de matéria orgânica em ácidos orgânicos voláteis (AOV) que actualmente são produtos com elevada procura, nomeadamente para produção de polihidroxialcanoatos (PHA). Em ensaios descontínuos e semi-contínuos foi caracterizada a produção e composição de AOV a partir de soro de queijo variando a razão food-to-microorganism (F/M) e a concentração de alcalinidade. Recorrendo à modelação dos resultados através de superfícies de resposta, demonstrou-se que condições de F/M = 4 gCQO g-1SSV combinadas com uma adição elevada de alcalinidade (8 g L-1 expresso como CaCO3) resultaram na conversão de 72% da CQO alimentada em AOV. O acetato e o butirato foram os AOV predominantes (60%), mas elevadas razões F/M combinadas com elevadas alcalinidades promoveram o alongamento da cadeia carboxílica, tendo sido produzidos AOV de maior massa molecular (iso-valerato e n-caproato). O processo de fermentação acidogénica foi posteriormente desenvolvido em modo contínuo num reactor MBBR acidogénico operado a longo prazo. Cargas orgânicas entre 30 e 50 gCQO L-1d-1 permitiram obter um grau de acidificação máximo de 68% no efluente fermentado. Foi ainda demonstrado que uma adição dinâmica de alcalinidade (0 – 4,8 g CaCO3 L-1) nestas condições estimulou a produção de AOV de cadeia ímpar (propionato e n-valerato) até 42%. O efluente acidificado no processo anaeróbio foi usado como substrato em reactores SBR operados para selecção de culturas microbianas mistas acumuladoras de PHA, nos quais foi aplicado um regime de alimentação dinâmica em condições aeróbias (“fartura-fome”). Estes sistemas operaram também a longo prazo, e demonstraram ser capazes de remover mais de 96% da CQO alimentada e simultaneamente convertê-la em PHA, até 36% do peso celular seco. A velocidade de remoção de substrato (valor máximo de 1,33 gCQO g-1SSV h-1) foi proporcional ao teor de polímero acumulado, evidenciando o estabelecimento de uma fase de “fome” prolongada que estimulou a selecção de microrganismos com elevada capacidade de acumulação de PHA. Além disso, o teor molar de hidroxivalerato (HV) no copolímero produzido [P(HB-co-HV)] foi directamente proporcional ao teor de AOV de cadeia ímpar (propionato e n-valerato) presente no soro fermentado que serviu de substrato. Uma estratégia de operação do reactor SBR com variação da carga orgânica, aliada ao regime “fartura-fome” estabelecido, permitiu ainda simular a realidade dos processos de tratamento biológico de efluentes, nos quais a composição e concentração inicial de matéria orgânica variam frequentemente. Este modo de operação do sistema estimulou notavelmente o processo de selecção de culturas acumuladoras de PHA tendo resultado num aumento da acumulação de PHA de 7% para 36%. Os resultados demonstraram com sucesso a possibilidade de valorização do soro de queijo através de eco-biotecnologia, contribuindo para uma mudança de paradigma no tratamento convencional de efluentes: ao invés de serem eliminados enquanto poluentes, os componentes orgânicos presentes neste subproduto industrial podem assim ser convertidos em materiais de valor acrescentado.
This work addressed the valorization of a by-product from the dairy industry (cheese whey) by changing operating processes commonly developed for biological treatment applications. The acidogenic fermentation was studied to maximize volatile fatty acids (VFA) production from this high-strength organic by-product. Currently VFA are demanded for several applications such as polyhydroxyalkanoates (PHA) production. By varying the food-to-microorganism ratio (F/M) and added alkalinity in batch and semi-continuous assays, the VFA production and composition was characterized. Response surface methodology was applied to the results and showed that an F/M = 4 gCOD g-1VSS combined with a high alkalinity addition (8 g CaCO3 L-1) resulted in degrees of acidification up tp 72%. Acetate and n-butyrate were the main VFA produced (60%), but high F/M ratios and high alkalinity additions led to chain elongation of the VFA (production of higher molecular weight VFA such as iso-valerate and n-caproate). The acidogenic process was further carried out in a MBBR reactor under long-term operation. Organic loads between 30 and 50 gCOD L-1d-1 yielded a maximum degree of acidification of 68%. Under these operating conditions, a strategy of dynamic alkalinity supply (0 – 4,8 g CaCO3 L-1) stimulated odd-carboxylic VFA production up 42%, namely propionate and n-valerate. The fermented effluent was used as substrate in SBR reactors operated for mixed microbial cultures selection under a “feast-famine” regimen to stimulate PHA storage. These reactors were operated under long term and allowed for COD removals higher than 96% of the COD fed, coupled with PHA accumulation up to 36% of cell dry weight. The substrate uptake rate (maximum value of 1.33 gCOD g-1X h-1) was proportional to the accumulated polymer, showing that a prolonged “famine” phase stimulated the selection of cultures with high storage capacity. Moreover, the molar content of hydroxyvalerate (HV) in the copolymer produced [P(HB-co-HV)] was proportional to the amount of odd-VFA (propionate and n-valerate) present in the fermented whey. In addition to a well-established “feast-famine” regimen, an operating strategy with variable organic load simulated the reality of the wastewater treatment processes, in which the profile and the initial concentration of organic matter is often changing. This strategy significantly stimulated the culture selection process, resulting in an increase of PHA storage from 7% to 36%. These results successfully proven perspectives for cheese whey valorization through eco-biotechnology, aiming at a paradigm shift in conventional wastewater treatment: instead of being eliminated as pollutants, the organic components of this industrial by-product can thus be converted into value added materials.
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LUCENA, Brigida Thais Luckwu de. "Diversidade genética de bactérias lácticas presentes em destilarias de álcool combustível nos Estados da Paraíba e Pernambuco". Universidade Federal de Pernambuco, 2010. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6058.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2010Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco
Embora os episódios de contaminação bacteriana possam causar prejuízos econômicos de milhares de reais às destilarias de álcool combustível no país, até o momento não há ainda um catálogo completo de informações sobre todas as possíveis espécies bacterianas envolvidas na contaminação industrial, e poucos são os dados encontrados na literatura científica sobre contaminantes bacterianos do processo de fermentação alcoólica. O presente trabalho teve como objetivo principal estabelecer o padrão populacional de bactérias lácticas envolvidas em episódios de contaminação bacteriana do processo industrial de produção de álcool combustível no Nordeste do Brasil. Para isso foram coletas amostras de mosto fermento durante as safras 2005-2006, 2006-2007 e 2007-2008, em destilarias nos Estados da Paraíba e de Pernambuco. A identificação dos isolados foi realizada através da técnica ARDRA e pela análise do sequenciamento de DNA dos genes pheS e 16S. Em termos gerais, os resultados mostraram que os principais contaminantes bacterianos do processo são os lactobacilos. A análise da dinâmica da população bacteriana nestas destilarias, principalmente a safra 2007/2008, sugere que algumas bactérias surgem no processo, contudo não conseguem se manter, como por exemplo, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus ferintoshensis e Lactobacillus brevis. Outras, contudo, surgem e se mantém, ainda que modificando a sua freqüência, como Lactobacillus vini e Lactobacillus fermentum. A detecção da presença da bactéria L. vini em alta proporção no processo representa um dado muito relevante, já que este é o primeiro trabalho que relata essa bactéria em processos fermentativos para produção de álcool combustível no Brasil. Alguns autores sugerem que o Lactobacillus vini em associação com a levedura Dekkera bruxellensis pode constituir um bom consórcio para produção de álcool combustível. A comparação da identificação bacteriana deste trabalho com os dados de dinâmica das diferentes espécies de leveduras mostraram uma tendência a essa associação também nas destilarias locais. Além da identificação, os isolados bacterianos de L. fermentum e L. vini foram tipados pelo REP-PCR com o primer (GTG)5. Os resultados mostraram que, além da diversidade de espécies bacterianas detectadas, existe uma diversidade de linhagens dessas duas principais espécies no processo. A espécie L. fermentum tem sido apontada como principal contaminante em processo de fermentação alcoólica industrial, sendo algumas linhagens capazes de causar floculação em leveduras, podendo causar danos ao processo fermentativo. Trabalhos futuros visam correlacionar os diferentes perfis intra-específicos dessas espécies com algum dano do processo, visando assim traçar uma melhor estratégia de controle microbiano
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Lopes, Helberth Júnnior Santos. "Valoração de resíduos e subprodutos agroindustriais utilizando reatores anaeróbios em fermentação escura para produção de hidrogênio, etanol e ácidos orgânicos". Universidade Federal de São Carlos, 2015. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/7308.
Texto completoResumen
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
The aim of this work was to evaluate hydrogen, ethanol and organic acids productions from several substrate, including, agribusiness byproducts, such as cheese whey, hydrolyzed cellulose and crude glycerol, and simple substrates, such as glucose and xylose. Three continuous reactors were operated. A thermophilic Anaerobic Fluidized Bed Reactor (AFBR), denominated R1, was operated to evaluate hydrogen production from hydrolyzed cellulose. The substrate concentration was 2000mg.L-1 different Hydraulic Retention Times (HRT) ranging from 24 to 6h. Another thermophilic RALF (R2) was used in order to evaluate xylose and glucose co-fermentation to produce hydrogen and ethanol. R2 was operated with HRT starting in 16 h and decreased to 1 h. The substrates concentration was 2000mg.L-1 of each carbohydrate. Hydrogen and propionic acids production was evaluated in Expanded Granular Sludge Bed (ESGB) reactor, operating with Cheese Whey (CW) and Crude Glycerol (CG) co-fermentation in several ratios: 5:1, 5:2, 5:3, 5:4 and 5:5 (m/m) and decreasing HRT from 8 to 0.5h. For R1, maximum yield was 1.1 mol H2.mol-1 glucose, obtained in HRT of 8h. In R2, the consumption of both substrates was verified. However, glucose consumption was higher than xylose. Maximum hydrogen yield, 0,401 mol H2 mol-1 glucose equivalent was achieved in HRT of 16h. Maximum ethanol yield, 0,25mol EtOH.mol- 1glicoseequivalent, occurred in 0.5h HRT. The EGSB reactor maximum hydrogen yield, 0,120 mmol.g-1DQO, was obtained using a 5:1 CW/RG ratio and HRT of 8h. Maximum propionic acid, 0,99g.g-1substrate, was also verified in HRT of 8h, however, with a 5:3 CW/CG ratio. At the end of the work it was made comparison of three reactors. Toward the hydrogen yield the greatest result was obtained by R1 with the value of 2,02 mmolH2.g-1DQO applied, this result occurred in HRT of 8h. In relation to energy efficiency the highest value was observed in R2, 47kJ.h-1.L-1, obtained in HRT of 0,5h.
O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio, etanol e ácidos orgânicos a partir de diferentes substratos, incluindo resíduos e subprodutos agroindustriais como: soro de queijo, celulose hidrolisada e glicerol bruto e fontes orgânicas simples como: glicose e xilose comerciais. Foram operados três reatores contínuos. Um reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) termofílico, denominado R1, foi operado para avaliar a produção de hidrogênio a partir de hidrolisado celulósico na concentração 2000mg.L-1 sob diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), partindo de 24 até 8 h. Outro RALF termofílico (R2) foi utilizado para avaliar a possibilidade de cofermentação de xilose e glicose para a produção de hidrogênio e etanol. O R2 foi operado em TDH decrescente partindo de 16 até 1 h e concentração fixada em 2000mg.L-1 de cada carboidrato. Foi avaliada, também, a produção de hidrogênio e ácido propiônico em reator granular de leito expandido (EGSB en. Expanded granular sludge bed) (R3) operando com co-fermentação de soro de queijo (SQ) e glicerol bruto (GB) em diferentes razões: 5:1, 5:2, 5:3, 5:4 e 5:5 (m/m) e TDH decrescente de 8 até 0,5 h. Para o R1 o rendimento máximo obtido foi 1,1 mol H2 mol-1 glicose valor este observado em TDH de 8 h. No R2 foi verificado consumo de ambos os substratos em todos os TDH aplicados, porém a conversão de glicose foi superior a da xilose. O rendimento máximo de hidrogênio, 0,401 mol H2 mol-1 glicose equivalente, foi verificado em TDH de 16 h enquanto o máximo rendimento de etanol, 0,25mol EtOH.mol-1glicose equivalente, foi obtido em TDH de 0,5 h. Em relação ao EGSB, o máximo rendimento de hidrogênio, 0,120 mmol.g-1DQO, foi verificado sob relação SQ:GB 5:1 e TDH de 8 h. O máximo rendimento de ácido propiônico, 0,99g.g-1 substrato, também foi verificado em TDH de 8 h, porém em relação SQ:GB 5:3. Ao final do trabalho foi feita comparação entre os três reatores. Em relação ao rendimento de hidrogênio o maior resultado foi obtido pelo R1 com o valor de 2,02 mmolH2.g1DQO aplicada, resultado este verificado em TDH de 8 h. Já em relação ao rendimento energético o maior valor foi observado no R2, 47 KJ.h-1.L-1, obtido em TDH de 0,5h.
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Leite, José Alberto Corrêa. "Produção de ácidos graxos voláteis por fermentação acidogênica em reator anaeróbio de leito fixo e extração em resina de troca iônica e com solvente orgânico". Universidade de São Paulo, 2005. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-18122006-122449/.
Texto completoResumen
Nesse trabalho utilizou-se o reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) para produção de ácidos graxos voláteis (AGVs). O reator, com volume total de 2,38 litros, foi preenchido com partículas de argila expandida e alimentado com substrato sintético à base de glicose. Com concentração de glicose de 2000 mg/L, sem adição de alcalinizante e com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 horas, houve produção de ácidos acético, butírico e propiônico. Com a variação do (TDH) de 2 horas para 0,5 hora, em condições idênticas, houve redução da produção do ácido butírico. Na segunda condição testada, em que a concentração da glicose foi 4000 mg/L, a concentração dos três ácidos aumentou, além de ser produzido o ácido capróico. Nas três últimas experimentações, com a glicose a 2000 mg/L e alcalinizada com bicarbonato de sódio, nas concentrações de 0,1000 e 2000 mg/L e TDH em 0,5 hora, as produções do ácido acético e propiônico aumentaram, enquanto que houve diminuição da produção dos ácidos butírico e capróico. A extração dos AGVs foi realizada em coluna de 320 mL de leito, com resina de troca iônica Dowex Marathon A - tipo aniônica base forte de amina quaternária em gel de divinil benzeno-estireno como matriz. O primeiro sistema extratante testado, foi com a resina condicionada na forma \'CL POT. -\' e a eluição foi feita com solução de \'NA\'\'CL\' em várias concentrações. Os percolados apresentaram alto teor de cloreto, inconveniente para as recuperações dos AGVs ou para o seu descarte no ambiente. O sistema testado com a resina condicionada na forma \'OH POT.-\' e a eluição com solução de \'NA\'\'OH\', em pH 13,5, demonstrou ser viável para a extração e concentração dos AGVs, com os fatores de concentração acima de 25, além de 80% do volume do percolado da fixação ser adequado para a devolução ao ambiente. No último teste o sistema utilizado foi o mesmo, com a alimentação apresentando a relação AVTs : sulfato de 1:1,27 e procurou-se fixar a máxima quantidade de AVTs. A eluição foi com solução de \'NA\'\'OH\' em três diferentes valores de pH: 12, 12,5 e 13. A presença do sulfato, nessa relação, dificultou a fixação dos AVs e, na eluição, competiu com os AVs, resultando em baixos fatores de concentração entre 2 e 3. Um volume de 47% do percolado da fixação e outro, de 29% da eluição, apresentou qualidade para o descarte. Na extração com solvente foram testados dois extratantes, a Alamina 336 (tri-octil/decil amina) e a Alamina 304-1 (tri-n-dodecilamina). O melhor sistema extratante, de solução de AVs impurificada com alto teor de sulfato, foi com a Alamina 336 condicionada com ácido nítrico. Entretanto, o consumo do ácido é alto o suficiente para inviabilizar economicamente a extração. Extração em sistema com baixo teor em sulfato e pH igual a 4,0 demonstrou ser técnicamente viável. Todavia, os valores da DQO residual nos refinados aquosos de todos os sistemas impossibilitam a devolução direta ao ambiente.This work used the horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor in order to produce volatile fatty acids (VFAs). The reactor, filled up with expanded clay particles, had a total volume of 2,38 liters and was fed with glucose based synthetic substrate. Production of acetic, butyric, and propionic acids occurred at an influent glucose concentration of 2000 mg/L without any addition of buffer agent and at a hydraulic retention time (HRT) of 2 hours. A reduction in butyric acid production occurred with the decrease of the HRT from 2 to 0,5 hours, with the reactor operating in identical conditions. In a second test condition, where the influent glucose concentration was increased to 4000 mg/L, the production of the three acids increased, beside the production of caproic acid. In the last three experiments, with influent glucose concentration at 2000 mg/L and buffered with sodium bicarbonate at concentrations of 0,1000 e 2000 mg/L and HRT of 0,5 hours, the production of acetic and propionic acids increased, whereas the production of butyric and caproic acids decreased. VFA extraction was accomplished in a 320 mL bed containing the ionic exchange resin Dowex Marathon A - strong base anionic type of quaternary amine in gel of benzene-styrene divinyl as matrix. The first extractant system was tested with the resin conditioned as \'C L POT.-\' and the elution was done with a solution of \'NA\'\'CL\' at different concentrations. The percolates presented high chloride concentration, which is inconvenient for the recovery of VFA or their release to the environment. On the other hand, the system with resin conditioned as \'OH POT.-\' and the elution with a solution of \'NA\'\'OH\' at pH 13,5 showed to be a viable option for the extraction and concentration of VFA with concentration factors above 25. In addition, the 80% of the volume of the fixation percolate is suitable for the devolution into the environment. The same system was used in the last test, however with the feeding at total volatile acids (TVA): sulfate ratios of 1:1,27 trying to fix the maximal amount of TVAs. The elution was done with \'NA\'\'OH\' at three different pH values: 12, 12,5 and 13. The presence of sulfate at this ration hampered the fixation of the volatile acids (VA) and during the elution competed with the VA, resulting in low concentration factors between 2 and 3. The volume of 47% of the fixation percolate and the volume of 29% of the elution presented good quality for discharge. Two extractants were tested in the extraction tests with solvents: Alamine 336 (tri-octyl/decyl amine) and the Alamine 304-1 (tri-n-dodecylamine). The best extractant system for the VA contaminated with high concentrations of sulfate was the Alamine 336 conditioned with nitric acid. The consumption of acid, however, was high enough to make the extraction economically unfeasible. On the other hand, extractions in systems with low sulfate concentrations and pH of 4 showed to be technically feasible, even though the residual chemical oxygen demand (COD) in the aqueous refined of all systems was too high for their direct devolution to the environment.
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Souza, Bruna Campos de. "Bioprodução de 2,3-butanodiol eem meio mineral contendo glicerol derivado da indústria de biodiesel". reponame:Repositório Institucional da UCS, 2018. https://repositorio.ucs.br/11338/3924.
Texto completoResumen
O 2,3-butanodiol (2,3-BDO) é um composto com potencial de uso em diferentes segmentos industriais, podendo ser obtido por síntese química tradicional ou via processos fermentativos a partir de diferentes fontes de carbono. Entre suas aplicações potenciais, destaca-se a utilização como precursor na indústria de polímeros, matéria-prima na produção de solventes, agente anticongelante, combustível líquido ou aditivo de combustíveis. A síntese de 2,3-BDO pela fermentação do glicerol subproduto da indústria de biodiesel por bactérias anaeróbias facultativas é particularmente atrativa, considerando-se a grande disponibilidade desta matéria-prima e a possibilidade de integração de processos e produtos no conceito de biorrefinaria. Entretanto, o uso do glicerol subproduto para este fim, deve ser ainda cuidadosamente avaliado, considerando a significativa quantidade de impurezas nele contidas. Neste trabalho, avaliou-se a utilização do glicerol subproduto em meio mineral, para o crescimento celular e produção de estereoisômeros de 2,3-BDO e acetoína por Klebsiella oxytoca ATCC 8724 e Enterobacter aerogenes ATCC 13048. Os resultados foram comparados com os alcançados om o uso de glicerol puro e glicose, em ensaios em regime descontínuo alimentado com concentração inicial de substrato (S0) de 80 g/L, em meio mineral padrão (PC), frequência dos agitadores de 700 rpm e fluxo específico de ar de 0,50 volumes de ar por volume de meio por minuto (vvm). Na sequência, foram realizados ensaios fermentativos com E. aerogenes com glicerol subproduto e diferentes meios de cultivo relatados na literatura, com S0 = 40 g/L, variação da frequência dos agitadores (650 a 750 rpm) e do fluxo específico de ar (0,50 a 0,87 vvm). Para a otimização do meio de cultivo, realizou-se um planejamento experimental do tipo Box-Behnken Design-3k, com a avaliação de três variáveis independentes - (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 e MgSO4.7H2O -, em três níveis. A avaliação cinética do cultivo de E. aerogenes no meio definido foi realizada em regime descontínuo em comparação ao uso do meio mineral padrão (PC). As metodologias analíticas utilizadas no decorrer da pesquisa foram validadas. Como resultados, nos cultivos com E. aerogenes em regime descontínuo alimentado, empregando-se glicerol puro e subproduto como substratos, rendimentos (ρ) da ordem de 82 e 84%, respectivamente, foram atingidos, sendo superiores ao obtido com glicose (71%). Nos ensaios conduzidos com diferentes formulações de meios de cultivos, a produção de biomassa foi favorecida na primeira etapa da fermentação com o uso do meio MD4, sendo cerca de 38% superior em relação ao meio mineral padrão (PC). Nos ensaios de otimização, E. aerogenes foi capaz de adaptar-se frente às diferentes concentrações dos sais presentes no meio contendo glicerol subproduto. Visando maximizar os resultados em termos de produção específica em relação à biomassa (YP/X), fator de conversão de substrato em produtos (YP/S) e concentração final de produtos (Pf), a partir dos resultados da otimização, sugere-se a utilização de um meio de cultivo definido contendo (g/L): glicerol, 80; (NH4)2SO4, 7,71; (NH4)2HPO4, 3,15; MgSO4.7H2O, 0,6; KOH, 0,45. Considerando o conjunto de características dos métodos cromatográficos e espectrofotométricos utilizados, ambos são adequados para aplicação nesta pesquisa, fornecendo resultados confiáveis das fermentações. De forma geral, os resultados alcançados indicam a aplicabilidade do glicerol subproduto como substrato para a produção fermentativa de 2,3-BDO e acetoína pelas bactérias anaeróbias facultativas Klebsiella oxytoca ATCC 8724 e Enterobacter aerogenes ATCC 13048. Além disso, também foi demonstrado que a produção de 2,3-BDO pode ser conduzida com E. aerogenes a partir de glicerol subproduto, empregando-se meios simplificados em comparação ao padrão descrito na literatura, significando um ganho econômico para esta fermentação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES
2,3-butanediol (2,3-BDO) is a compound with potential to be used in different industrial segments, that can be obtained by traditional chemical synthesis or via fermentative processes from different carbon sources. Among its potential applications, it is included the use as chemical building blocks in polymer industries, raw material for the production of solvents, antifreeze agent, liquid fuel or fuel additive. The synthesis of 2,3-BDO by the fermentation of glycerol by-product of the biodiesel industry by facultative anaerobic bacteria is particularly attractive considering the high availability of this substrate and the possibility of integrating processes and products into the concept of biorefinery. However, the use of the by-product glycerol for this purpose is still to be carefully assessed considering the significant amount of impurities it contains. In this work, the use of by-product glycerol in mineral medium for the cell growth and the production of stereoisomers of 2,3-BDO and acetoin by Klebsiella oxytoca ATCC 8724 and Enterobacter aerogenes ATCC 13048 was evaluated. The results were compared with those obtained with the use of pure glycerol and glucose, in fed-batch cultivations with initial substrate concentration (S0) of 80 g.L-1, standard mineral medium (PC), impeller speed of 700 rpm, and air flow rate of 0.50 volumes of air per volume of medium per minute (vvm). In order, cultivations with E. aerogenes with by-product glycerol and different culture media reported in the literature, with S0 = 40 g.L-1, variation of the impeller speed (650 to 750 rpm) and the specific air flow rate (0.50 to 0.87 vvm), were carried out. For the optimization of the culture medium, an experimental Box-Behnken Design -3k was performed, with the evaluation of three independent variables – (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 and MgSO4.7H2O –, at three levels. The kinetic evaluation of the cultivation of E. aerogenes in the defined medium was performed in batch fermentations in comparison to the use of the standard mineral medium (PC). The analytical methodologies used during the research were validated. As results, in fed-batch cultivations with E. aerogenes, using pure glycerol and by-product as substrates, yields (ρ) of the order of 82 and 84%, respectively, were reached, higher than that obtained with glucose (71%). In the trials conducted with different formulations of culture media, biomass production was favored in the first fermentation stage using the MD4 medium, about 38% higher than the standard mineral medium (PC). In the optimization experiments, E. aerogenes was able to adapt to the different concentrations of the salts present in the medium containing by-product glycerol. In order to maximize the results in terms of specific production factorin relation to biomass (YP/X), product from substrate conversion factor (YP/S) and final product concentration (Pf), from the optimization results, it is suggested the use of a defined medium containing (g.L-1): glycerol, 80; (NH4)2SO4, 7.71; (NH4)2HPO4, 3.15; MgSO4.7H2O, 0.6, KOH, 0.45. Considering the set of characteristics of the chromatographic and spectrophotometric methods used, both are suitable for application in this research, providing reliable results of the fermentations. In general, the results indicate the applicability of by-product glycerol as a substrate for the fermentative production of 2,3-BDO and acetoin by the facultative anaerobic bacteria Klebsiella oxytoca ATCC 8724 and Enterobacter aerogenes ATCC 13048. In addition, it has also been demonstrated that the production of 2,3-BDO can be conducted by E. aerogenes from by-product glycerol, using simplified media in comparison to the standard one described in the literature, which would positively reflect in the costs for this fermentation.
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Silva, Maria Cristina de Almeida. "Avaliação do regime operacional semi-contínuo em fermentador anaeróbico para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis utilizando glicerol como substrato". reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2017. http://hdl.handle.net/10183/163792.
Texto completoResumen
O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico.The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.
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Barros, Aruana Rocha. "Produção de hidrogênio e etanol em reator anaeróbio de leito fluidizado: avaliação do desempenho de três materiais suporte em diferentes condições operacionais". Universidade Federal de São Carlos, 2012. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3918.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2012-03-09Universidade Federal de Sao Carlos
Hydrogen and ethanol production using microorganisms is a promising area of technological development from a wide variety of renewable and alternative to this production is the use of anaerobic fluidized bed reactor (AFBR). One of the factors that most influence the performance of the AFBR is the material support, which must provide abrasion resistance, porous surface conducive to colonization by microorganisms, easy to achieve fluidization and ability to promote mass transfer between the medium and biofilm. Thus, the objective of this study was to evaluate the influence of different support materials (polystyrene - R1, grounded tire - R2 and polyethylene terephthalate (PET) - R3) on producing hydrogen and ethanol using three anaerobic fluidized bed reactors. Each reactor had a total volume of 4192 cm3 and was fed with media containing glucose as the carbon source (4000 mg L-1) with an influent pH around 5.0 and an effluent pH of about 3.5, a hydraulic retention time (HRT) of 8 1 h at a temperature of 23 2 ºC, with thermal treatment of the inoculum. For hydrogen production, the best performance was achieved with R2 (2.11 mol H2 mol-1 glucose), providing the highest H2 content in biogas (60%). In all reactors, the predominant soluble metabolites were acetic acid, butyric acid, lactic acid and ethanol, with small amounts of propionic acid. The reactor R2 produced more acetic and butyric acid (434.74 and 1013.61 mg L-1, respectively). However, reactor R3 showed a better performance for ethanol production (1941.78 mg L-1).
A produção de hidrogênio e etanol usando microrganismos é uma promissora área de desenvolvimento tecnológico a partir de uma ampla variedade de fontes renováveis e uma das alternativas para esta produção é a utilização do reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF). Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes materiais suporte (poliestireno - R1, pneu inservível triturado - R2 e PET - R3) visando à produção de hidrogênio e etanol utilizando três reatores anaeróbios de leito fluidizado. Cada reator possuía um volume total de 4192 cm3, alimentado com meio contendo glicose como fonte de carbono (4000 mg.L-1), com tempo de detenção hidráulica (TDH) entre 8 e 1 h a uma temperatura entre 20 e 25ºC, com tratamento térmico do inóculo, utilizando culturas mistas. Para produção de hidrogênio, o melhor desempenho foi do R2, apresentando melhor rendimento de H2 (2,11 mol-H2.mol-1-glicose) e melhor conteúdo de H2 no biogás (60%). Os metabólitos solúveis predominantes em todos os reatores foram ácidos acético e butírico e etanol, havendo uma pequena produção de ácido propiônico, sendo o R2 o que mais produziu ácidos acético e butírico (434,74 e 1013,61 mg/L, respectivamente). Entretanto, o R3 apresentou um melhor desempenho para produção de etanol (2,43 mol-EtOH.mol-1-glicose). Assim, pode-se afirmar que foi possível produzir simultaneamente hidrogênio e etanol como biocombustíveis.
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Ríos, Alcaraz Francisco Abraham. "Obtenção de consórcio de bactérias fotoheterotróficas geradoras de H2 visando sua produção em reator anaeróbio em batelada /". Araraquara, 2016. http://hdl.handle.net/11449/138030.
Texto completoResumen
Orientador: Sandra Imaculada MaintinguerResumo: A bioconversão de diferentes materiais orgânicos em hidrogênio é uma tecnologia sustentável. Inóculos de climas tropicais, como o Brasil, com temperaturas médias de 25°C podem favorecer o crescimento bacteriano. A geração de hidrogênio com consórcios bacterianos têm vantagens sobre culturas puras quanto aplicado no tratamento de águas residuárias. O hidrogênio pode ser gerado em duas fases durante os processos anaeróbios. Em primeiro lugar, hidrogênio e ácidos orgânicos podem ser produzidos por processos fermentativos. Esses ácidos gerados podem ser usados por bactérias fotoheterotróficas na segunda fase, durante a operação dos reatores anaeróbios na presença de luz. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de produção hidrogênio a partir de resíduos orgânicos por consórcios de bactérias fotoheterotróficas. Foram feitos 12 ensaios (I-XII) separadamente, em triplicatas de reatores anaeróbios em batelada, em meio de cultivo Rhodospirillaceae, headspace N2 (100%), pH 7.0+1, a 37ºC. Foram comprovados os efeitos com duas potências de intensidade de luz (8,8±1 e 18,5±1 W/m2) e diferentes concentrações de ácidos butírico, acético, além de efluentes de processos fermentativos procedentes de glicerol bruto e águas residuárias citrícolas. As condições ótimas para a produção de hidrogênio foram de 18.5±1 W/m2 de intensidade de luz e 1.7 g/L para o ácido acético (II), 1.0 g/L para o ácido butírico (V), 1.0 g de COD/L de glicerol efluente (IX), e 0.5 g de DQO/L para o efluente de á... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The bioconversion of different organic materials to hydrogen is a sustainable technology. Inocula from tropical climates such as Brazil which average temperatures around 25°C may favour the bacterial growth. Hydrogen generation with bacterial consortia have advantages over pure cultures regarding application to wastewater treatment. The hydrogen can be generates in two stages during the anaerobic processes. Firstly, hydrogen and organic acids can be produced by dark fermentation. The acids generated during the first stage of the fermentation process can be used by phototrophic bacteria in the second stage during the operation of anaerobic batch reactors on the light presence. The aim of this study was evaluate the hydrogen producing potential from organic wastes by phototrophic bacterial consortia. Assays (I - XII) were made separately in triplicates of anaerobic batch reactors, Rhodospirillaceae medium (Chi Mei Lee, 2005), headspace with N2 (100%), pH 7.0+1, at 37oC. Effects with two potencies of light intensity (8.8±1 and 18.5±1 W/m2 ) and different concentrations of butyric acid, acetic acid and dark fermentation effluents from crude glycerol and citrus wastewaters were optimized. The optimal conditions for hydrogen production from phototrophic consortia were 18.5±1 W/m2 of light intensity and 1.7 g/L for acetic acid (II), 1.0 g/L for butyric acid (V), 1.0 g COD/L for Glycerol effluent (IX), and 0.5 g COD/L for citrus wastewater effluent (XII). Under the optimum conditions... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Arantes, Mabel Karina. "Produção de biohidrogênio em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (ansbbr) a partir de água residuária de cervejaria". Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2018. http://tede.unioeste.br/handle/tede/3965.
Texto completoResumen
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The biological production of hydrogen (bioH2) through anaerobic fermentation of residual carbon sources is an interesting way to combine the environmental adequation of agro-industrial wastewaters to the generation of value-added products. Wastewaters with fermentable carbon sources have high potential to produce bioH2, being possible using different inoculum and biological reactors. It is the case found in brewery wastewater, generated in large amount at Brazil and around the world, and there are only few studies about it. In this context, this work studied the production of bioH2 by an anaerobic reactor operated in sequencing batch with immobilized biomass, AnSBBR, from brewery wastewater, using two inocula: mixed culture from the natural fermentation of synthetic wastewater based on sucrose and pure culture of Klebsiella pneumoniae, immobilized in expanded clay. Were evaluated the effects of influent concentration (2,8 a 7,2 gTRS L-1), volumetric organic load (2,6 a 12,6 gTRS (L day)-1) and cycle time (12 h e 24 h), in assays taking from 9 to 16 cycles. The inocula gotten through natural fermentation showed potential to produce bioH2 in preliminary experiments (shaken bottles, 0,5 L) but, in the tests on the reactor the production was low, instable and brief (less than 7 days). The pure inocula K. pneumoniae showed a good adaptability to the residue, in activity through the whole experiment. The raise in the volumetric organic load (VOLc) up to 12,6 gTRS (L day)-1 and the reduction of the cycle from 24 h to 12 h had a positive effect in the production and, under those conditions, the best values for the evaluation parameters ahead were obtained: volumetric productivity average of 0,9 LH2 (L day)-1, molar flow rate up to 10,8 mmolH2 h-1, molar yield average de 3,9 molH2 KgTRS-1, with H2 content in biogas between 18 and 42% and TRS and COD removal efficiency of 89% and 23%, respectively, with a predominance of acetic and butyric pathways. Those results indicate a promising production of H2 from brewery wastewater using K. pneumoniae as inocula in AnSBBR reactor, contributing to the development of the bioH2 technology by the proposal of a new inocula to achieve a higher use of this wastewater potential.
A produção biológica de hidrogênio (bioH2) por meio de fermentação anaeróbia de fontes de carbono residuais é uma forma interessante de aliar a adequação ambiental de efluentes agroindustriais à geração de produto de valor agregado. Águas residuárias que possuam fontes de carbono fermentescíveis apresentam alto potencial para a produção de bioH2, o que é possível com diferentes inóculos e reatores biológicos. É o caso da água residuária de cervejaria, gerada em grandes quantidades no Brasil e no mundo e para a qual poucos estudos foram realizados até o momento. Neste contexto, o presente trabalho avaliou a produção de biohidrogênio em reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada, AnSBBR, a partir de água residuária de cervejaria, empregando dois inóculos: cultura mista proveniente da fermentação natural de meio sintético à base de sacarose e cultura pura de Klebsiella pneumoniae, suportados em argila expandida. Foram avaliados os efeitos da concentração afluente (2,8 a 7,2 gART L-1), da carga orgânica volumétrica aplicada (2,6 a 12,6 gART (L dia)-1) e do tempo de ciclo (12 h e 24 h) em ensaios com duração entre 9 e 16 ciclos. O inóculo obtido por fermentação natural apresentou potencial para produção de bioH2 em ensaios preliminares (frascos agitados, 0,5 L) mas na avaliação em reator a produção foi baixa, instável e breve (período inferior a 7 dias). Já o inóculo puro, K. pneumoniae apresentou boa adaptação ao resíduo e atividade durante todo o período avaliado. O aumento da carga orgânica volumétrica aplicada (COVc) até 12,6 gART (L dia)-1 e a redução do tempo ciclo de 24 h para 12 h tiveram um efeito positivo sobre a produção e nestas condições foram obtidos os melhores valores para os parâmetros de avaliação: produtividade volumétrica de H2 média de 0,9 LH2 (L dia)-1, vazão molar de H2 máxima de 10,8 mmolH2 h-1, rendimento de H2 médio de 3,9 molH2 KgART-1, com teor de H2 no biogás entre 18 e 42% e eficiência média de remoção de ART e de DQO de 89% e 23%, respectivamente, com predomínio das rotas metabólicas acética e butírica. Estes resultados indicam uma produção promissora de H2 a partir de água residuária de cervejaria empregando K. pneumoniae como inóculo em reator AnSBBR, contribuindo para o desenvolvimento da tecnologia do bioH2 ao propor um novo inóculo para o aproveitamento do potencial de uso desta água residuária.
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Freitas, Alexsandro Viana. "Utilização de membranas de contato (Hollow fiber) para extração e re-extração de ácido capróico". reponame:Repositório Institucional da UFC, 2016. http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/25804.
Texto completoResumen
FREITAS, A. V. Utilização de membranas de contato (Hollow fiber) para extração e re-extração de ácido capróico. 2016. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-09-15T19:04:34Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_avfreitas.pdf: 9293878 bytes, checksum: 9ae6812d702c7c88db26d7fb6662bcbd (MD5)
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Caproic acid or hexanoic acid has a wide range of applications in the pharmaceutical, chemical and food industries. The utilization of a fermentative production route has been studied as an alternative to petrochemical route, which relies on non-renewable resources. In the fermentative route, it is essential to provide a continuous caproic acid extraction from the biotic medium, because the accumulation of this acid inhibits microorganisms. In this study, the extraction and re-extraction of caproic acid by contact membranes are investigated in detail. This extraction system involves reactive and diffusive processes in two stages: i) the extraction step, where caproic acid passes through selectivity to an extraction solution (mineral oil + 3% trioctylphosphine (TOPO)); ii) the re-extraction step, where the caproic acid passes through affinity to an alkaline solution (0.5M H3BO3, pH ≥ 9.0). This type of extraction system has advantages over conventional liquid-liquid extraction of organic acids, because the membrane has hydrophobic characteristics, and acts as a physical barrier, which prevents the liquid phases dispersion. LIQUICEL two membranes are used (model 2.5 x 8.0 Extra-Flow), with surface area of 1.4 m², volume of the inner hull of 0.15 L (150 ml) and volume of the outer hull of 0.40 L (400ml). Each membrane has 800 hollow fibers of polypropylene (internal diameter 0.24 mm, length 15 cm, 0.03 mm thick wall and 0.03 mM of pore size of the membrane with 40% porosity). The mass transfer rates of membrane system were determined for different operating conditions from the effluent using a bioreactor and a pure (caproic acid diluted in water) effluents. In these experiments the caproic acid concentrations ranged between 0.1 and 2.5 g.L-1, which is a representative range for reactors operated at pH 5.5. The flow rates of the acidic and alkaline solutions ranged from 9,2 a 219,4 m.d-1. During the assays, pH, and caproic acid concentrations were monitored. The experiments using synthetic effluent showed that mass transfer rates in the extraction membranes are 9,5 g.m-2.h-1, and achieved extraction efficiency of 96%. Using the bioreactor effluent, the mass transfer rates were 3,67 g.m-2.h-1, and extraction effiency was 43%. Additionally, from these tests, it is possible to observe that the extraction rates are directly proportional to the liquid velocity in the external parts of the membranes. These results confirm that the maximum rates of extraction and re-extraction of the contact membrane system are in a feasible range to be used together with anaerobic reactors for producing caproic acid.
Ácido Caproico, ou hexanóico, tem uma ampla gama de aplicações nas indústrias farmacêutica, química e alimentícia. A utilização de uma via de produção fermentativa tem sido estudada como uma alternativa à via petroquímica, que depende de recursos não renováveis. Na via fermentativa é essencial um processo contínuo de extração de ácido capróico a partir do meio biótico, uma vez que a acumulação deste ácido inibe a microbiota. Neste trabalho, a extração e re-extração do ácido capróico por membranas de contato são investigadas. O sistema de extração envolve processos difusivos e reativos e em duas etapas: i) uma etapa de extração, em que o ácido capróico é transferido através de seletividade para a solução de extração (óleo mineral + 3% de trioctilfosfina (TOPO)); ii) uma etapa de reextração, na qual o ácido caproico passa para uma solução alcalina (0,5 M de ácido bórico (H3BO3), pH ≥ 9,0) por afinidade. Este tipo de extração tem vantagens em relação à extração líquido-líquido convencional de ácidos orgânicos, pois a membrana possui características hidrofóbicas, que atua como uma barreira física impedindo a dispersão das fases líquidas. São utilizadas duas membranas Liquicel (modelo 2,5 x 8,0 Extra-Flow), com área superficial de 1,4 m², volume do casco interno de 0,15 L (15 0ml) e volume do casco externo de 0,40 L (400 ml). Cada membrana possui 800 fibras ocas de polipropileno (com diâmetro interno de 0,24 mm, 15 cm de comprimento, 0,03 μm de espessura da parede e 0,03 μm de tamanho dos poros da membrana com 40% de porosidade). As taxas de transferência de massa do sistema de membrana foram determinadas para diferentes condições de funcionamento a partir de um efluente oriundo de um biorreator e um efluente sintético (ácido capróico diluído em água). Nestes experimentos as concentrações de ácido capróico variaram de 0,1 a 2,5 g/L, que é uma faixa representativa para os reatores operados com pH 5,5. As vazões das soluções ácidas e alcalinas variaram de 9,2 m.d-1 a 219,4 m.d-1. Durante os testes, o pH e as concentrações de ácido capróico foram monitorados. Os experimentos utilizando solução pura mostram taxas de transferência de massa máxima nas membranas de extração 9,5 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 96%. Utilizando o efluente oriundo de um biorreator essas taxas de transferência de massa máxima foi 3,67 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 43%. Adicionalmente, a partir destes experimentos, é possível observar que as taxas de extração são diretamente proporcionais à velocidade do líquido nas partes externas das membranas. Estes resultados confirmam que as taxas máximas de extração e re-extração do sistema de membrana de contato estão em uma faixa que pode viabilizar a utilização deste sistema em conjunto com reatores anaeróbios que produzem ácido capróico.
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Atobe, Jane Harumi. "Efeito do leite fermentado contendo Lactobacillus casei Shirota na microbiota intestinal de crianças sob terapia antimicrobiana". Universidade de São Paulo, 2003. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9136/tde-30012009-091742/.
Texto completoResumen
O tratamento antimicrobiano pode destruir o equilíbrio da microbiota gastrintestinal, podendo induzir sintomas clínicos, principalmente a diarréia. A influência de Lactobacillus casei Shirota sobre a microbiota intestinal foi avaliada em um estudo prospectivo, randomizado, duplo-cego e controlado. Sessenta e três crianças hospitalizadas com idade de 2 a 14 anos, sob tratamento com antibióticos β-lactâmicos, foram randomizadas para receber o leite fermentado por L. casei Shirota, 108-9 UFC/mL, ou o placebo, durante o tratamento antimicrobiano. As amostras de fezes foram colhidas antes da administração do leite fermentado, durante o tratamento antibiótico e uma semana após o término do tratamento com o antimicrobiano e a ingestão do leite fermentado. O número de L. casei Shirota aumentou significativamente (p<0,001) durante o período de ingestão do leite fermentado. Foi observado na microbiota do grupo que recebeu o placebo um aumento na contagem de Pseudomonas aeruginosa (p<0,05) e Clostridium sp (p<0,05), principalmente no último período da terapia antimicrobiana. A alteração da microbiota intestinal em decorrência do tratamento antibiótico foi constatada pela diminuição de acetato (p<0,05), butirato (p<0,05) e formato (p<0,05). Embora nenhuma criança deste estudo tenha apresentado diarréia, na avaliação geral, a microbiota daquelas que receberam o leite fermentado mostrou uma recuperação precoce da microbiota intestinal. Foi observado que a variação da contagem bacteriana realizada não foi significativa para as crianças do grupo que recebeu o leite fermentado, enquanto que no grupo placebo a contagem bacteriana ficou alterada, mostrando desequilíbrio da microbiota. Cerca de 50% das crianças ainda apresentaram L. casei Shirota nas fezes após uma semana da ingestão do leite fermentado. Este estudo mostrou que a ingestão do leite fermentado contendo L. casei Shirota promoveu um reequilíbrio mais rápido da microbiota intestinal quando comparada com a do grupo que ingeriu o placebo.Antimicrobial treatment can destroy the balance of gastrointestinal microflora, which may induce clinical symptoms, mainly diarrhoea. The influence of Lactobacillus casei Shirota on the intestinal microflora was assessed in a prospective, randomised, double-blind controlled study. Sixty-three hospitalised children, with ages between 2 and 14 years, under treatment with β-lactam antibiotics were randomised to receive milk fermented by L. casei Shirota, 108-9 CFU/mL, or placebo during the antimicrobial treatment. Stool samples were collected before the administration of fermented milk, during the antibiotic treatment, and one week after the end of treatment with the antimicrobial agent and the ingestion of fermented milk. The number of L. casei Shirota increased significantly (p<0.05) during the period in which fermented milk was ingested. An increase in the Pseudomonas aeruginosa (p<0.05) and Clostridium sp (p<0.05) count was observed in the microflora of the group that received placebo, mainly in the last period of antimicrobial therapy. The alteration of intestinal microflora as a result of antibiotic treatment was found by the reduction of acetate (p<0.05), butyrate (p<0.05) and formate (p<0.05). The variation in bacterial count proved not to be significant for the children under antimicrobial treatment who received fermented milk, while the placebo group showed imbalance of microflora with the result of the altered bacterial count. About 50% of the children still presented L. casei Shirota in their stools after interrupting the ingestion of fermented milk for one week. This study showed that ingestion of fermented milk containing L. casei Shirota promoted a much faster re-balance of the intestinal microflora when compared to the group that ingested a placebo.
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Cruz, Rafaela Alexandra Palma. "Study of acidogenic fermentation conditions for VFAs production". Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2014. http://hdl.handle.net/10773/14907.
Texto completoResumen
Mestrado em BiotecnologiaThe acidogenic fermentation is the second phase of anaerobic digestion. Volatile fatty acids (VFAs) are the main products of acidogenic fermentation and can act as substrates for hydrogen or polyhydroxyalkanoates (PHA) production. In this work, mixed microbial cultures (MMC) collected in a wastewater treatment plants were used for acidogenic fermentation of hardwood spent sulphite liquor (HSSL), a by-product of paper and pulp industry, in a continuously stirred tank reactor (CSTR), and cheese whey permeate (CWP) in a sequential batch reactor (SBR) in non-sterile conditions. In HSSL fermentation, HRT of 1.6 and 2 days were tested with a feeding concentration of 15 g COD/L. pH was left uncontrolled, but was stable around 5.0 ± 0.24 due to the buffer effect of HSSL. The highest conversion of 10 %, with 68% of sugars, and degree of acidification of 10 % were obtained at HRT 2 days and OLR of 7.7 g COD/(L·d). By using CWP a high conversion of acidogenic fermentation (> 80 %) was achieved, even at a pH below the optimal value (4.5). pH and HRT influenced sugars to VFA conversion and the profile of products. Conversion improved with pH and HRT and ethanol-type and propionic-type fermentation were identified at different pHs. Finally from the conditions tested for acidogenic fermentation of CWP, pH 4.5, HRT 24 h and 30 ºC led to the reduction of base consumption at high conversion.
A fermentação acidogénica é a segunda fase da digestão anaeróbica. Ácidos gordos voláteis (AOVs) são os principais produtos da fermentação acidogénica e podem servir como substratos na produção de hidrogénio ou polihidroxialcanoatos (PHA). Neste trabalho, culturas microbianas mistas (MMC) recolhidas numa estação de tratamento de águas residuais foram usadas para acidificar alguns componentes do licor de cozimento ao sulfito ácido (HSSL), um subproduto da indústria papeleira, num reator contínuo perfeitamente agitado (CSTR), e permeado de soro de queijo (CWP) num reator descontínuo sequencial (SBR), em condições não estéreis. Na fermentação acidogénica do HSSL, foi testado o efeito de HRTs de 1,6 e 2 dias com uma alimentação de 15 g COD/L, com 22 % de glucose e xilose. O pH não foi controlado, mas manteve-se estável em cerca de 5,0 ± 0,24 devido ao efeito tampão do HSSL. A maior conversão e grau de acidificação obtidos foram ambos de 10% com uma HRT de 2 dias e OLR de 7,7 g de COD/(L·d). O consumo de açúcares foi de 68 %. Na fermentação de CWP foi atingida uma conversão elevada (> 80%), mesmo com pH controlado a um valor inferior ao ótimo (4,5). O pH e o HRT influenciaram a conversão de açúcares em VFA e o perfil de produtos. A conversão melhorou com o pH e a HRT e fermentação do tipo etanólico e propiónico foram identificadas a pHs diferentes. Verificou-se que o conjunto de condições testadas que conduziu a uma redução do consumo de base, com elevada conversão, foi pH 4,5, HRT 24 h e 30 ºC.
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Costa, Esther Dantas. "Isolamento, caracterização e atividade fermentativa de bactérias deterioradoras de polpa de manga". Universidade Federal de Viçosa, 2006. http://locus.ufv.br/handle/123456789/5385.
Texto completoResumen
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Previous issue date: 2006-04-28Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
The mango (Mangifera indica Linn.) is one of the most important tropical fruits. It is very appreciated due to its flavor and nutritional characteristics. The fruits are easily spoiled because of intrinsic factors, which makes difficult its commercialization in natura. An alternative to reduce the losts is the conservation of the mango as pulp, juice and nectar. The thermal treatment is the most used process to conservate these products. However, the complete inativation of microorganisms during the thermal processing adopted by most industries of fruit juices and fruit pulps is limited by the presence of spore formers and termorresistents microorganisms. This work aimed to isolate and to identificate spoilage bacteria from thermally processed mango pulp, and to characterize the fermentative activity of these microorganisms. Samples of 25 lots of spoiled mango pulp from two industrial units processing mango pulp were evaluated in plate count agar, added with 20 % of steril mango pulp. A number of 104 bacteria were isolated and were characterized as Gram-positive rods, spore formers and mostly strict anaerobic, indicating that belonged to the genus Clostridium. Four isolated named LMA 45, LMA 63, LMA 72 and LMA 104, provenient of different lots of mango pulp from two industrial units, were identified by biochemical tests and by the cell membrane fatty acids profile as Clostridium tyrobutyricum. These four isolates were selected for use in the experiments that followed. The isolates were cultivated in BHI broth within a pH range of 3.0 to 7.0 and temperatures between 7 °C to 50 °C. C. tyrobutyricum grew in the pH range of 4.0 to 7.0, except for isolate LMA 104, that did not grow in pH 4.0 up to 48 hours of incubation. None of the isolates was able to grow in pH 3.5. The specific growth rate (μ) was higher in pH values between 6.5 and 7.0 and varied from 0.18 to 0.31 h-1. The growth was observed in a temperature range from 10 °C to 40 °C, with an optimum between 35 °C and 40 °C. The fermentative activity of C. tyrobutyricum LMA 45, LMA 63, LMA 72 and LMA 104 was evaluated in mango pulp with pH varying from 3.0 to 5.0. Gas production was detected in pH of 4.0, 4.5 and 5.0 before 50 hours of the incubation at 30 ºC, except for isolate LMA 104 which produced gas only after 100 hours of incubation. The other main products that resulted from mango pulp fermentation in pH values between 4.0 and 4.5 were acetate and butyrate, which was determined by high performance liquid chromatography (HPLC). The consumption of sucrose, glucose and frutose during mango pulp fermentation in pH 4.0 and 4.5 was also determined using HPLC. The C. tyrobutyricum isolates evaluated could grow at high sugar concentrations, as they fermented the mango pulp containing 729,2 mM of sugars, but did not use all the substrate. The growth of the isolates was inhibited in mango pulp at pH 3.5. This results suggest the adoption of the acidification strategy by the industries, wich generally process mango pulp with pH 4.0. This strategy might ensure the conservation of the fruit product, without changes in the thermal treatment.
A manga (Mangifera indica Linn.) é uma das mais importantes frutas tropicais, muito apreciada pelo sabor, aroma e por suas propriedades nutricionais. Os frutos são perecíveis em razão dos fatores intrínsecos, dificultando a sua comercialização in natura. Uma alternativa para reduzir as perdas é a conservação da manga na forma de polpa, suco ou néctar. O tratamento térmico é o processo mais empregado para a conservação desses produtos. Entretanto, a inativação completa de microrganismos durante o processamento térmico normalmente adotado pelas indústrias processadoras de sucos e polpas é limitada pela presença de organismos formadores de esporos e de termorresistentes. Este trabalho teve como objetivos isolar e identificar as bactérias deterioradoras de polpa de manga tratada termicamente e caracterizar a atividade fermentativa desses microrganismos. Amostras de 25 lotes de polpa de manga deteriorada provenientes de duas unidades industriais processadoras de polpa de manga foram analisadas em ágar padrão para contagem, enriquecido com 20 % de polpa de manga esterilizada. Um total de 104 isolados foi obtido e essas bactérias foram caracterizadas como bastonetes, Gram-positivas, formadoras de esporos sendo a grande maioria constituída de anaeróbias estritas, do gênero Clostridium. Destes, os isolados LMA 45, LMA 63, LMA 72 e LMA 104 obtidos de lotes diferentes de polpa de manga provenientes de duas unidades industriais, foram identificados por teste bioquímicos e pelo perfil de ácidos graxos de membrana como Clostridium tyrobutyricum e selecionados para a continuidade deste estudo. Os isolados foram cultivados em caldo BHI com pH variando de 3,0 a 7,0 e em temperatura entre 7 °C e 50 °C. O crescimento de C. tyrobutyricum ocorreu em valores de pH de 4,0 a 7,0 com exceção do isolado LMA 104 que não apresentou crescimento em pH 4,0 em até 48 horas de incubação. Não houve crescimento em pH 3,5. A velocidade específica de crescimento (μ) foi maior em pH entre 6,5 e 7,0 e alcançou valores entre 0,18 e 0,31 h-1. O crescimento foi observado em temperaturas de 10 °C a 40 °C, com ótimo entre 35 °C e 40 °C. A atividade fermentativa de C. tyrobutyricum LMA 45, LMA 63, LMA 72 e LMA 104 foi avaliada em polpa de manga com pH variando de 3,0 a 5,0. A produção de gás foi detectada em valores de pH de 4,0, 4,5 e 5,0 em menos de 50 horas de incubação a 30 ºC, com exceção do isolado LMA 104 cuja produção de gás foi detectada após 100 horas de incubação. Além de gás, os principais produtos da fermentação da polpa de manga com pH entre 4,0 e 4,5 foram acetato e butirato, determinados por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). O consumo de sacarose, glicose e frutose durante a fermentação de polpa de manga com pH 4,0 e 4,5 foi determinado utilizando-se HPLC. Os isolados de C. tyrobutyricum avaliados apresentaram capacidade de crescer em altas concentrações de açúcar, pois fermentaram a polpa de manga com 729,2 mM de açúcares e não utilizaram todo o substrato durante a fermentação. A inibição do crescimento dos isolados em polpa de manga com pH 3,5 permite sugerir a adoção da estratégia de acidificação para garantir a conservação do produto pela indústria, que geralmente processa esse produto com pH 4,0.
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Amendoeira, Patrocínia do Carmo dos Santos. "Estudo do efeito do pH na produção de biohidrogénio por fermentação anaeróbia no escuro (dark fermentation) de casca de batata". Master's thesis, 2018. http://hdl.handle.net/10362/76274.
Texto completoResumen
A presente dissertação teve o propósito de estudar o efeito do pH (4, 6 e 7) na fermentação no
escuro (Dark fermentation, DF) de casca de batata, para a produção de um fluxo de biogás rico
em biohidrogénio (bioH2).
Previamente à realização dos ensaios fermentativos, submeteu-se o resíduo a três prétratamentos:
(i) trituração, até uma dimensão de partículas <2mm, (ii) autoclavagem a 122ºC,
1,2atm, durante 35min., e (iii) alcalinização do resíduo autoclavado com NaOH (1N) até atingir
um pH=12 e posterior aquecimento em banho de água, a 95ºC, durante 30min. (A.30) e 60min.
(A.60).
O pré-tratamento A.30 foi o escolhido para os ensaios de DF, pois resultou em valores de
carência química de oxigénio solúvel (CQOs) próximos dos obtidos com o pré-tratamento A.60
(18,3 e 19,6 g.L-1, respetivamente), mas com menor consumo energético.
Utilizou-se um bio-reator completamente misturado, com alimentação sequencial e uma cultura
mista proveniente de ensaios de digestão anaeróbia (metanogénica) com casca de batata, prétratado
termicamente (90ºC, durante 45min.). Em cada ensaio fez-se variar o pH (pH=4, ensaio
E.4; pH=6, ensaio E.6; pH=7, ensaio E.7), mantendo-se constante o tempo de retenção
hidráulico (TRH=6d), a carga orgânica aplicada (CA) no bio-reator (10 gCQOt.L-1.d-1) e a
temperatura (37ºC).
Nos ensaios E.6 e E.7 não se detetou bioH2, mas foram quantificadas concentrações elevadas de
CH4 (81,1−83,6% e 93,7−97,8% v/v, respetivamente).
O ensaio E.4 apresentou um biogás com teores consideráveis de bioH2 (30,0−86,0% v/v).
Registaram-se caudais e rendimentos de produção de biogás e bioH2 reduzidos (34,8 mLH2. L-
1.d-1 e 72,0 mLH2.g-1 SVremovidos).
Os resultados revelaram a ineficiência do pré-tratamento aplicado ao inóculo, pois não eliminou
as bactérias metanogénicas. Contudo, o elevado teor de bioH2 obtidos no ensaio E.4, permite
antever que a casca de batata pode ser um substrato promissor para valorização energética
através de DF.
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Santos, Marco André Valente. "Avaliação do potencial de produção de Biohidrogénio na ETVO da Valorsul". Master's thesis, 2020. http://hdl.handle.net/10362/114717.
Texto completoResumen
Este estudo surge no âmbito da dissertação de Engenharia em Energias Renováveis e teve por
objetivo avaliar o potencial energético gerado a partir do hidrogénio obtido por via de fermentação
escura (FE), nas instalações da Estação de Tratamento e Valorização Orgânica (ETVO) da
Valorsul.
Foram simulados três cenários de produção de energia com base ems resultados experimentais
de trabalhos, realizados na FCT NOVA, com o propósito de otimizar os processos de Digestão
Anaeróbia (DA) e FE a partir do hidrolisado da Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos
(FORSU) proveniente da Valorsul. O primeiro cenário (C1) descreve a aplicação do biogás obtido
na DA em motores de cogeração em que se obteve uma produção anual de 21,3 GWh de energia
elétrica, para um volume de hidrolisado de FORSU à entrada do processo biológico de 25 785 t.
O valor publicado pela própria Valorsul para a mesma quantidade de resíduos foi de 9,2 GWh. O
segundo cenário (C2) contempla a adaptação do tanque de hidrólise para a realização de FE a
montante dos biorreatores de DA, de onde resulta, para a mesma quantidade de FORSU, a geração
de 373 MWh de eletricidade por contributo do bioH2 e 41,9 GWh de eletricidade por contributo
do CH4. A produção de energia no C2 é conseguida através da aplicação da mistura de biogás
enriquecido (bioH2 e CH4) nos motores de cogeração a biogás da ETVO. No terceiro cenário (C3)
é avaliado o potencial de produção para o mesmo volume de gases obtido em C3, mas com a
aplicação do bioH2 numa célula de combustível do tipo PEM (1,7 kWh.m-3𝐻2) de onde se obteve
uma produção de energia elétrica de 700 MWh. Foram estimadas as quantidades de CO2
produzido nos três cenários com 12 937 t, 11 802 t e 10 075 t para C1, C2 e C3, respetivamente.