Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The project aimed to carry out the techno-economic modeling of the heterotrophic microalgae bioreactors application in the poultry and swine abattoirs and processing wastewater treatment and possible exploitation of bioproducts from biomass generated in the process. The project focus was directed to the techno-economic modeling of bioprocesses following: (i) agroindustrial wastewater treatment and integral biomass production (ii) obtaining of bulk oil and lipid extracted algal (LEA) as feedstock for biodiesel conversion process and protein production (iii) obtaining of microalgal carotenoid-rich oleoresin solubilized in soybean oil. The results indicated that the agroindustrial wastewater treatment costs and production of microalgal biomass were USD 2.66 per cubic meter and USD 30 per ton of dried biomass respectively. The obtaining of bulk oil and LEA had a production cost of approx. USD 386.5 and 70.4 per ton. Finally, the oleoresin produced had an estimated production cost in USD 146.9 per kilogram. The results evidenced that the techno-economic modeling of the heterotrophic microalgae bioreactors application are an alternative to substantially minimize the production costs, giving economic sustainability to the agroindustry of poultry and swine processing. / O projeto teve por objetivo realizar a modelagem técnico-econômica da aplicação de biorreatores heterotróficos microalgais no tratamento de efluentes provenientes do abate e processamento de aves e suínos e possível exploração dos bioprodutos provenientes da biomassa gerada no processo. O foco do projeto foi direcionado à modelagem técnicoeconômica dos seguintes bioprocessos: (i) tratamento do efluente agroindustrial e produção de biomassa integral (ii) obtenção de óleo a granel e farelo microalgal desengordurado, como matéria-prima para o processo de conversão de biodiesel microalgal e produção de proteína (iii) obtenção de oleorresina de carotenóides mistos solubilizada em óleo de soja a partir de microalgas. Os resultados indicaram que os custos de tratamento do efluente agroindustrial e produção de biomassa microalgal foram US$ 2,66 por m³ de efluente e US$ 30 por tonelada de biomassa seca respectivamente. A obtenção de óleo a granel e farelo de microalgas obtiveram um custo de produção de US$ 386,5 e 70,4 por tonelada de óleo e farelo, respectivamente. Por fim, a oleorresina produzida teve um custo de produção estimado em US$ 146,9 por quilograma. Os resultados evidenciaram que a modelagem técnico-econômica da aplicação do biorreator heterotrófico microalgal, são uma alternativa para minimizar substancialmente os custos de produção, dando sustentabilidade econômica às agroindústrias de processamento de aves e suínos.

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No. of bitstreams: 1 DissLRR.pdf: 1872815 bytes, checksum: ae95127410e9ecb90c079771a265f706 (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present evaluated the influence of hydraulic retention time (HRT), cheese whey substrate concentration, temperature in thermophilic range (55 a 75oC) and cofermentation of sugar cane stillage and cheese whey in continuous hydrogen production in anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) and expanded granular sludge bed reactor (EGSB). Seven reactors were used, being three of them in EGSB configuration in mesophilic temperature (30oC) feed in different cheese whey concentrations were inoculated with mesophilic sludge from the poultry slaughterhouse wastewater (RM5, RM15 e RM25). Other four reactors in AFBR configuration, inoculated with thermophilic sludge from the treatment of sugarcane stillage, were operated in thermophilic range. In these it was evaluated the effect of temperature in thermophilic range using as substrate cheese whey (RTS) and sugar cane stillage (RTV). Also, it was evaluated the cofermentation of stillage with cheese whey (RTCV e RTCVS). In the reactors RM5, RM15, RM25, RTS and RTV, it was observed the volumetric H2 production (HPR) and H2 content increase behavior from the HRT decrease. However, there was a decrease in H2 yield (HY) in lower HRT for all reactors, reaching a maximum of 5.51 ± 0.37 mmol.g DQO-1 (RTS). The increase in cheese whey substrate concentration favored the hydrogen production in EGSB reactors, with maximum HPR of 0.312 ± 0.026L H2.h-1.L-1 in the concentration of 25,000mg lactose.L-1 (RM25). The increase in temperature from 55oC to 75oC, the hydrogen production was reduced because of the difficult adaptation of the microbial community originally from a thermophilic sludge. The cofermentation strategy enabled the increase of HY in the HRT of 8h, with a maximum of 0.82 ± 0.07 mmol.g DQO-1 (RTCVS). The main soluble metabolites related to hydrogen production were acetic and butyric acids. On the other hand, higher lactate concentrations were observed in conditions with low hydrogen production. / Este estudo avaliou as influência do tempo de detenção hidráulica (TDH), da concentração de soro de queijo no afluente, da temperatura em faixa termofílica (55 a 75oC) e da cofermentação de vinhaça e soro de queijo na produção contínua de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) e em reator anaeróbio de leito granular expandido, do inglês expanded granular sludge bed (EGSB). Foram utilizados sete reatores, sendo que em três reatores foi utilizada a configuração EGSB em temperatura mesofílica (30oC) alimentados em diferentes concentrações de soro de queijo inoculados com lodo mesofílico proveniente do tratamento de águas residuárias do abatedouro de aves (RM5, RM15 e RM25). Outros quatro reatores na configuração RALF foram operados na faixa termofílica foram inoculados com lodo termofílico proveniente do tratamento de vinhaça de cana de açúcar. Nestes foi avaliado o efeito da temperatura em faixa termofílica alimentado com soro de queijo (RTS) e vinhaça (RTV). Também foi avaliada cofermentação de vinhaça com soro de queijo (RTCV e RTCVS). Nos reatores RM5, RM15, RM25, RTS e RTV, foi observado o comportamento de elevação da produtividade volumétrica de H2 (PVH) e na composição de H2 no biogás partir da redução do TDH. No entanto, verificou-se redução do rendimento de H2 (HY) em todos os reatores em valores reduzidos de TDH, alcançando valor máximo de 5,51 ± 0,37 mmol.g DQO-1 (RTS). O aumento da concentração de soro de queijo no afluente favoreceu a produção de hidrogênio em reatores EGSB, com PVH máxima de 0,312 ± 0,026L H2.h-1.L-1 na concentração de 25.000mg lactose.L-1 (RM25). Com a elevação da temperatura de 55oC para 75oC, a produção de hidrogênio foi reduzida devido dificuldade de adaptação da comunidade microbiana proveniente de inóculo originalmente termofílico. A estratégia de cofermentação possibilitou o aumento do HY no TDH de 8h, com valor máximo de 0,82 ± 0,07 mmol.g DQO-1 (RTCVS). Os principais metabólitos relacionados com a elevada produção de hidrogênio foram os ácidos acético e butírico. Por outro lado, foram observadas elevadas concentrações de lactato em condições com baixa produção de hidrogênio. Palavras-chave: Água residuária agroindustrial, co-substrato, vinhaça de cana de açúcar, soro de queijo, reator anaeróbio de leito fluidizado e reator anaeróbio de leito granular expandido.