Publicação
Valorização de resíduos agro-industriais para a produção biológica de hidrogénio
| Resumo: | A crescente consciencialização ambiental, os custos associados e a necessidade de diminuição da dependência de fontes fósseis, têm conduzido ao desenvolvimento de tecnologias de aplicação de fontes renováveis. Nesse sentido, a produção biológica de hidrogénio (bioH2) tem sido apontada como uma boa alternativa. Entre os vários processos biológicos que têm vindo a ser desenvolvidos, os fermentativos apresentam a vantagem de poder utilizar resíduos industriais, como substrato, tornando-os atractivos do ponto de vista ambiental e económico. Neste trabalho, desenvolveu-se um processo microbiológico anaeróbio de produção de hidrogénio, a partir de diferentes fontes de carbono, com valorização simultânea de resíduos agro-industriais complexos. Nomeadamente, bagaço obtido da extracção mecânica de óleo de sementes de Jatropha curcas (bagaço M e MS), cortiça em diferentes estados e com diferentes proveniências (cortiça em pó, AT e DT), efluentes provenientes das fábricas Sofalca e Milupa e biomassa microalgal seca (microalgas da espécie Nannochloropsis sp.). Assim, inicialmente estudou-se o efeito de parâmetros de influência no processo, como metodologias de inoculação do meio de fermentação e de recolha de fase gasosa produzida para análise. Com base nas melhores condições definidas, seleccionaram-se os substratos que conduziram aos melhores resultados, para sobre eles fazer incidir estudos como a determinação do tempo de equilíbrio do sistema e a velocidade da produção de bioH2. Os efeitos da aplicação de pré-tratamentos aos substratos e da sua concentração inicial, sobre os rendimentos do processo e sobre o grau de pureza do biogás produzido (H2/CO2), foram igualmente avaliados. Os resultados obtidos mostram que, no geral, a estirpe bacteriana utilizada neste trabalho foi eficiente na conversão biológica dos resíduos agro-industriais testados em bioH2, com excepção para o efluente da fábrica Sofalca e para a cortiça AT, para os quais não ocorreu produção de biogás (H2+CO2). Para os restantes substratos registaram-se rendimentos entre 38 e 64 mLH2/gSVSubstrato, para concentrações iniciais de 2,5 gSVSubstrato/LMeio fermentação. Da aplicação de vários pré-tratamentos sobre os substratos destaca-se o efeito da extracção, por hexano, do óleo ainda presente no bagaço (bagaço MS), pois conduziu a um incremento dos rendimentos de 59,2 para 64,1 mLH2/gSVSubstrato. Em termos de velocidade de produção de bioH2, o bagaço M e a biomassa microalgal conduziram a perfis de produção muito semelhantes (1,5 mL/h). No geral, o aumento da concentração inicial de substrato de 2,5 para 10 gSVSubstrato/LMeio fermentação, conduziu a um volume superior de bioH2 produzido, com maior relevância para o bagaço MS (35%). Contrariamente, observou-se uma descida abrupta dos rendimentos do processo, em especial para a cortiça DT (cerca de 80%), o que tornou reveladora a presença de compostos inibidores do processo biológico, nesses substratos.Os rendimentos mais promissores do processo, foram obtidos para o bagaço MS, sem aplicação de pré-tratamento térmico (64,1 mL H2/gSVSubstrato), para o bagaço M submetido a pré-tratamento térmico (60,7 mL H2/gSVSubstrato) e para a biomassa microalgal com ou sem autoclavagem prévia (cerca de 60,5 mL H2/gSVSubstrato). |
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| Autores principais: | Lourenço, Rafaela David Fernandes, 1986- |
| Assunto: | Biohidrogénio Enterobacter aerogenes Dark fermentation Bagaço de Jatropha curcas Cortiça Microalgas Teses de mestrado - 2012 |
| Ano: | 2012 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | A crescente consciencialização ambiental, os custos associados e a necessidade de diminuição da dependência de fontes fósseis, têm conduzido ao desenvolvimento de tecnologias de aplicação de fontes renováveis. Nesse sentido, a produção biológica de hidrogénio (bioH2) tem sido apontada como uma boa alternativa. Entre os vários processos biológicos que têm vindo a ser desenvolvidos, os fermentativos apresentam a vantagem de poder utilizar resíduos industriais, como substrato, tornando-os atractivos do ponto de vista ambiental e económico. Neste trabalho, desenvolveu-se um processo microbiológico anaeróbio de produção de hidrogénio, a partir de diferentes fontes de carbono, com valorização simultânea de resíduos agro-industriais complexos. Nomeadamente, bagaço obtido da extracção mecânica de óleo de sementes de Jatropha curcas (bagaço M e MS), cortiça em diferentes estados e com diferentes proveniências (cortiça em pó, AT e DT), efluentes provenientes das fábricas Sofalca e Milupa e biomassa microalgal seca (microalgas da espécie Nannochloropsis sp.). Assim, inicialmente estudou-se o efeito de parâmetros de influência no processo, como metodologias de inoculação do meio de fermentação e de recolha de fase gasosa produzida para análise. Com base nas melhores condições definidas, seleccionaram-se os substratos que conduziram aos melhores resultados, para sobre eles fazer incidir estudos como a determinação do tempo de equilíbrio do sistema e a velocidade da produção de bioH2. Os efeitos da aplicação de pré-tratamentos aos substratos e da sua concentração inicial, sobre os rendimentos do processo e sobre o grau de pureza do biogás produzido (H2/CO2), foram igualmente avaliados. Os resultados obtidos mostram que, no geral, a estirpe bacteriana utilizada neste trabalho foi eficiente na conversão biológica dos resíduos agro-industriais testados em bioH2, com excepção para o efluente da fábrica Sofalca e para a cortiça AT, para os quais não ocorreu produção de biogás (H2+CO2). Para os restantes substratos registaram-se rendimentos entre 38 e 64 mLH2/gSVSubstrato, para concentrações iniciais de 2,5 gSVSubstrato/LMeio fermentação. Da aplicação de vários pré-tratamentos sobre os substratos destaca-se o efeito da extracção, por hexano, do óleo ainda presente no bagaço (bagaço MS), pois conduziu a um incremento dos rendimentos de 59,2 para 64,1 mLH2/gSVSubstrato. Em termos de velocidade de produção de bioH2, o bagaço M e a biomassa microalgal conduziram a perfis de produção muito semelhantes (1,5 mL/h). No geral, o aumento da concentração inicial de substrato de 2,5 para 10 gSVSubstrato/LMeio fermentação, conduziu a um volume superior de bioH2 produzido, com maior relevância para o bagaço MS (35%). Contrariamente, observou-se uma descida abrupta dos rendimentos do processo, em especial para a cortiça DT (cerca de 80%), o que tornou reveladora a presença de compostos inibidores do processo biológico, nesses substratos.Os rendimentos mais promissores do processo, foram obtidos para o bagaço MS, sem aplicação de pré-tratamento térmico (64,1 mL H2/gSVSubstrato), para o bagaço M submetido a pré-tratamento térmico (60,7 mL H2/gSVSubstrato) e para a biomassa microalgal com ou sem autoclavagem prévia (cerca de 60,5 mL H2/gSVSubstrato). |
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