Biossistemas integrados na codigestão do glicerol bruto em resíduos agroindustriais para a geração de H2 e CH4

IF 0.5 4区 材料科学 Q4 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY
Caroline Varella Rodrigues, Luan Vieira Adames, Rodrigo Fernando Costa Marques, Ana Paula Jacobus, Lorena Oliveira Pires, S. I. Maintinguer
{"title":"Biossistemas integrados na codigestão do glicerol bruto em resíduos agroindustriais para a geração de H2 e CH4","authors":"Caroline Varella Rodrigues, Luan Vieira Adames, Rodrigo Fernando Costa Marques, Ana Paula Jacobus, Lorena Oliveira Pires, S. I. Maintinguer","doi":"10.1590/S1517-707620210002.1262","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"A producao de biodiesel tem crescido e ganhado destaque no cenario energetico mundial. Com isso, seu principal coproduto, o glicerol bruto (GB), tem acompanhado esse aumento, ocasionando a formacao de grandes estoques deste residuo. Uma alternativa promissora para a sua reducao consiste na utilizacao por processos biologicos anaerobios visando a producao de biogas, tanto hidrogenio (H2) quanto metano (CH4). Sabe-se que a eficiencia dessa bioconversao aumenta por meio da codigestao com outros residuos orgânicos. Assim, o objetivo deste estudo consistiu na codigestao do GB, proveniente da producao de biodiesel a partir de oleos residuais domesticos, com vinhaca citricola (VC), em dois estagios sequenciais. No 1o estagio (Ensaio 1), o reator anaerobio foi operado em batelada, alimentado com 5 g DQO L-1 GB e 5 g DQO L-1 VC, na presenca de cultura mista pertencente ao genero Clostridium sp., a 37 °C, pH 5,5, headspace com N2, gerando 4,48 mmol H2 L-1 em 112 h de experimento, sendo consumidos 93,19 % de GB e 74,00 % de glicose. Um ensaio controle (Controle 1) foi montado com apenas 5 g DQO L-1 GB, nao sendo verificada producao de H2. O efluente gerado no Ensaio 1 (200 mL) foi usado como substrato no 2o estagio (Ensaio 2) por um inoculo in natura identificado por consorcio de bacterias anaerobias fermentativas e archaeas metanogenicas, no reator anaerobio metanogenico (500 mL), headspace com N2, pH 7,0, a 37 °C, gerando 229,08 mmol CH4 L-1 em 624 h de operacao. Alem disso, 87,34 % da DQO e 93,75 % do metanol proveniente do GB foram consumidos.  O efluente gerado pelo Controle 1 produziu apenas 40,58 mmol CH4 L-1 (Controle 2). Dessa forma, constatou-se que a codigestao elevou a geracao de biogas, com consumos de residuos orgânicos e toxicos presentes no GB por meio dos sistemas integrados. Palavras-chave: Biodiesel. Digestao anaerobia. Hidrogenio. Metano.","PeriodicalId":18260,"journal":{"name":"Materia-rio De Janeiro","volume":"60 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2021-06-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Materia-rio De Janeiro","FirstCategoryId":"88","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1590/S1517-707620210002.1262","RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
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Abstract

A producao de biodiesel tem crescido e ganhado destaque no cenario energetico mundial. Com isso, seu principal coproduto, o glicerol bruto (GB), tem acompanhado esse aumento, ocasionando a formacao de grandes estoques deste residuo. Uma alternativa promissora para a sua reducao consiste na utilizacao por processos biologicos anaerobios visando a producao de biogas, tanto hidrogenio (H2) quanto metano (CH4). Sabe-se que a eficiencia dessa bioconversao aumenta por meio da codigestao com outros residuos orgânicos. Assim, o objetivo deste estudo consistiu na codigestao do GB, proveniente da producao de biodiesel a partir de oleos residuais domesticos, com vinhaca citricola (VC), em dois estagios sequenciais. No 1o estagio (Ensaio 1), o reator anaerobio foi operado em batelada, alimentado com 5 g DQO L-1 GB e 5 g DQO L-1 VC, na presenca de cultura mista pertencente ao genero Clostridium sp., a 37 °C, pH 5,5, headspace com N2, gerando 4,48 mmol H2 L-1 em 112 h de experimento, sendo consumidos 93,19 % de GB e 74,00 % de glicose. Um ensaio controle (Controle 1) foi montado com apenas 5 g DQO L-1 GB, nao sendo verificada producao de H2. O efluente gerado no Ensaio 1 (200 mL) foi usado como substrato no 2o estagio (Ensaio 2) por um inoculo in natura identificado por consorcio de bacterias anaerobias fermentativas e archaeas metanogenicas, no reator anaerobio metanogenico (500 mL), headspace com N2, pH 7,0, a 37 °C, gerando 229,08 mmol CH4 L-1 em 624 h de operacao. Alem disso, 87,34 % da DQO e 93,75 % do metanol proveniente do GB foram consumidos.  O efluente gerado pelo Controle 1 produziu apenas 40,58 mmol CH4 L-1 (Controle 2). Dessa forma, constatou-se que a codigestao elevou a geracao de biogas, com consumos de residuos orgânicos e toxicos presentes no GB por meio dos sistemas integrados. Palavras-chave: Biodiesel. Digestao anaerobia. Hidrogenio. Metano.
在农用工业废弃物中粗甘油共消化产生H2和CH4的综合生物系统
生物柴油的生产已经增长,并在世界能源格局中获得了突出地位。因此,它的主要副产物粗甘油(GB)也随之增加,导致了这种残留物的大量积累。一种很有前途的还原方法是通过厌氧生物过程产生沼气,包括氢(H2)和甲烷(CH4)。众所周知,这种生物转化的效率是通过与其他有机废物共消化而提高的。因此,本研究的目的是在两个连续的阶段共消化从生活废油生产生物柴油的GB。1(1)测试阶段,反应器anaerobio批量做的手术,受5 g鳕鱼L 1 GB 5 g和鳕鱼,在存在的混合培养的是什么样的sp。梭状芽胞杆菌、37°C, pH值五,五,顶空气和氮气,位列4 L H2中毒1在112小时的实验中,被吃掉了93 GB的19%和74年00%的葡萄糖。对照试验(对照1)仅用5 g cod L-1 GB进行,未验证H2的产生。产生的废水在测试1(200毫升)被用来作为介质在两(2)的一个测试阶段inoculo材料已经由财团的细菌anaerobias fermentativas和古生菌metanogenicas反应堆anaerobio metanogenico (500 mL),顶空气和氮气,pH值7 0,那37°C,位列229年中毒CH4 L 1 624小时的操作。此外,消耗了87.34%的cod和93.75%的GB甲醇。控制1产生的废水仅产生40.58 mmol CH4 L-1(控制2),因此,通过综合系统,共消化增加了沼气的产生,消耗了GB中存在的有机和有毒废物。关键词:生物柴油。消化anaerobia。成形。甲烷。
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