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.

Este trabalho teve como objetivo geral a caracterização de um sistema de tratamento biológico de remoção de fenol em reator anaeróbio de leito fluidificado utilizando o nitrato como aceptor final de elétrons. O reator foi construído em acrílico transparente, com dimensões equivalentes a 190 cm de altura e 5,3 cm de diâmetro interno, totalizando um volume de 4192 cm³, dos quais cerca de 44% (1831 cm³) foram ocupados pelo meio suporte, na situação de leito fixo. Para imobilização da biomassa foram utilizadas partículas de poliestireno, que foram previamente ativadas através de ataque ácido, com o intuito de aumentar a rugosidade e a porosidade da superfície do material, facilitando a aderência da biomassa ao meio suporte. O reator foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB, responsável pelo tratamento de despejos de suinocultura. A realização do experimento foi dividida em cinco fases, que foram alteradas de acordo com o desempenho e a estabilidade do sistema diante do aumento das concentrações de fenol e nitrato. As concentrações médias de fenol afluente estudadas foram de 52, 107, 201, 335 e 518 mg/L, de maneira que não foi detectada presença de fenol no efluente para concentrações de até 335 mg/L. A eficiência de remoção reduziu-se para aproximadamente 70%, quando foi operado com concentrações de fenol afluente superiores a 500 mg/L. A relação entre carbono (proveniente exclusivamente do fenol) e N - \'NO IND. 3\' foi aproximadamente 1, portanto, as concentrações médias afluentes de N - \'NO IND. 3\' testadas foram equivalentes a 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectivamente. O pH efluente variou entre 7,64 e 8,35, estando de acordo com sistemas que realizam o processo de desnitrificação. Em geral, cerca de 3,8 g DQO foi consumido por grama de N - \'NO IND. 3\' removido. Não foi observado acúmulo de nitrito no sistema, considerando que o valor médio da concentração efluente foi de 1,5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' para todo período de operação. O experimento teve duração de 162 dias, nos quais o sistema mostrou resultados satisfatórios para redução de carbono e nitrogênio, mesmo quando operado com elevadas concentrações de fenol e nitrato. / This work aimed the general characterization of a phenol removal biological treatment system in an anaerobic fluidized bed reactor using nitrate as the final electron acceptor. The reactor was built in transparent acrylic, with equivalent dimensions of 190 cm height and 5.3 cm intern diameter, resulting in 4,192 cm³ volume, which 44% were occupied by the support medium in a fix bed situation. Polystyrene particles were used to immobilize biomass, these particles were previously activated through acid attack, in order to increase materials roughness and superficial porosity, facilitating biomass adherence to the support medium. The reactor was inoculated with sludge from UASB reactor, responsible for swine culture effluent treatment. The experiment was divided in five phases, which were modified according to system performance and stability under the increase of phenol and nitrate concentrations. The mean phenol affluent concentrations studied were: 52, 107, 201, 335 and 518 mg/L, so that no phenol was detected in effluent in concentrations bellow 335 mg/L. The removal efficiency decreased to about 70% for affluent phenol concentrations over 500 mg/L. Carbon (exclusively from phenol) and N -\'NO IND. 3\' ratio was nearly 1, therefore the N \'NO IND. 3\' mean affluent concentrations tested were equivalent to 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, whose nitrogen removal efficiency were 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectively. Effluent pH varied between 7.64 and 8.35, in agreement with denitrification process systems. In general, around 3.8 g DQO were consumed per gram of removed N \'NO IND. 3\'. No nitrite accumulation was observed in the system, considering that the mean effluent concentration was 1.5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' to all operation period. Experiment lasted 162 days, during this time the system showed satisfactory results for carbon and nitrogen reduction, even when operated with high phenol and nitrate concentrations.

Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples. / The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de H2 a partir de diferentes substratos orgânicos da indústria sucroalcooleira, como caldo, melaço e vinhaça da cana-de-açúcar, incluindo a sacarose como uma fonte de carbono sintética. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios de leito fluidificado, sendo reator mesofílico caldo (RMC), reator mesofílico melaço (RMM), reator mesofílico sacarose (RMS) e reator mesofílico vinhaça (RMV) mantidos em condição mesofílica (30 ºC) e em concentrações iniciais no substrato de alimentação de 5 gDQO. L-1. O pH do reatores foi mantido entre 4 e 5, os tempos de detenção hidráulica (TDH) empregados foram de 8, 6, 4, 2 e 1 h e a inoculação foi através de um lodo proveniente de um abatedouro de aves, que sofreu tratamento térmico. Em RMC o rendimento de H2 (HY) máximo obtido foi de 1,2 mol H2. mol sacarose-1, ocorrido no TDH de 8 h. O reator (RMM) apresentou um melhor consumo de substrato atingindo um HY de 1,4 mol H2. mol sacarose-1, observado no TDH de 4 h. RMS apresentou o melhor HY em relação aos demais reatores atingindo 3,3 mol H2. mol sacarose-1 no TDH de 6 h. A melhor produção volumétrica de H2 (PVH) obtida foi observada no RMS, onde no TDH de 2 h o reator atingiu 11 L H2. L-1. D-1. RMV, que utilizou vinhaça que passou por tratamento físico-químico através da adição de óxido de cálcio, não apresentou produção de H2. Dentre os principais produtos metabólitos solúveis observados nos reatores durante a operação houve predominância nas concentrações de ácido acético, butírico, isobutírico, propiônico, e succínico, em RMM. No RMC observaram-se maiores concentrações de ácido acético, butírico, lático e propiônico. RMV apresentou predominância de ácido acético, succínico, propiônico e butírico. Em RMS as maiores concentrações foram de ácido propiônico, acético, isobutírico, butírico e etanol. / This study aimed to evaluate the production of H2 from different organic substrates sugar industry, like juice, molasses and vinasse from cane sugar, including sucrose as a source of synthetic carbon. four anaerobic fluidized bed were used, mesophilic broth reactor (RMC), mesophilic molasses reactor (RMM), reactor mesophilic sucrose RMS) and reactor mesophilic vinasse (RMV) maintained at mesophilic condition (30ºC) and at initial concentrations feed substrate 5 gCOD. L-1. The pH of the reactor was kept between 4 and 5, the hydraulic detention time (HDT) used were 8, 6, 4, 2 and 1 h and the inoculation through a sludge from a poultry slaughterhouse, which underwent heat treatment. In MRC H2 yield (HY) maximum obtained was 1.2 mol H2. mol sucrose-1, occurred in HRT of 8 h. The reactor (RMM) showed a better substrate consumption reaching a HY 1.4 mol H2. mol-1 sucrose, HDT observed in 4 h. RMS presented the best HY compared to other reactors reaching 3.3 mol H2. mol-1 sucrose in HRT of 6 h. The best volumetric H2 production (PVH) obtained was observed in the RMS where the TDH 2 h the reactor reached 11 L H2. L-1. D-1. RMV that used vinasse which has undergone physical-chemical treatment by adding calcium oxide, showed no H2 production. Among the main products soluble metabolites observed in the reactors during operation predominated in acetic acid concentrations, butyric, isobutyric, propionic, and succinic in RMM. In MRC were observed higher concentrations of acetic, butyric, lactic and propionic acid. RMV showed predominantly acetic, succinic, propionic and butyric acid. RMS higher concentrations were propionic acid, acetic, isobutyric, butyric acid and ethanol.

Nesse trabalho foi estudado a degradação anaeróbia do alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), um surfactante amplamente utilizado na fabricação de detergentes e presente em esgoto doméstico e águas residuárias industriais. Para isso foi utilizado reator anaeróbio de leito fluidificado em escala de bancada (1,2 L) preenchido com material suporte para imobilização da biomassa. Quatro diferentes suportes foram testados previamente em reatores de leito fluidificado em menor escala (350 ml): carvão ativado (R1), argila expandida (R2), pérolas de vidro (R3) e areia (R4). Todos os reatores foram inoculados com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentados com substrato sintético acrescido de LAS. Os reatores foram mantidos a 30°C e operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18 horas. Foi possível constatar que os quatro reatores foram aptos na remoção de matéria orgânica (acima de 84%) e LAS (acima de 81%), respectivamente para concentração inicial média de 550 mg/L e 16,5 mg/L. No entanto, carvão ativado e argila expandida sofreram processo de fragmentação durante a operação do reator. Assim, areia foi o material escolhido para preencher o reator em escala de bancada devido aos bons resultados de remoção do LAS (99%), menor custo e facilidade de aquisição, quando comparada a pérola de vidro. Após 270 dias de operação, com concentrações crescentes de LAS e média de 32,3 mg/L, constatou-se que o reator em escala de bancada removeu 93% de LAS. Todos os suportes adsorveram pouco LAS (máximo de 0,43 mgLAS/gargila) não interferindo significativamente no processo de remoção biológica. Exames microscópicos realizados durante a operação dos reatores mostraram que estiveram presentes microrganismos com morfologias semelhantes a espiroquetas, bacilos, bactérias filamentosas e cocos, entre outros. A biomassa presente no final da operação do reator em escala de bancada e nos reatores menores preenchidos com pérolas de vidro (R3) e areia (R4) foi submetida à técnica de clonagem e sequenciamento do gene 16S RNAr para o Domínio Bacteria. Observou-se que os reatores apresentaram clones relacionados a diversos Filos como Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia e Firmicutes, entre outros. / This work presents the anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulphonate (LAS), a surfactant widely used in the production of detergents and present in domestic and industrial wastewaters. It was used an anaerobic fluidized bed reactor in bench scale (1,2L) filled with support material for biomass immobilization. Four different supports were previously tested in small scale fluidized bed reactors (350 ml): activated charcoal (R1), expanded clay (R2), glass beads (R3) and sand (R4). All reactors were inoculated with sludge from a UASB reactor treating swine wastewater and were fed with a synthetic substrate supplemented with LAS. The reactors were kept at 30ºC and operated with a hydraulic retention time (HRT) of 18 h. It was possible to note that the four tested reactors were able to remove organic matter (higher than 84%) and LAS (higher than 81%), respectively, to initial mean value of 550 mg/L and 16.5 mg/L. However, activated charcoal and expanded clay both produced shearing during reactor operation. Thus, sand was the chosen material to fill the bench scale reacto because of good results of LAS removal (99%) and smaller cost and affordability compared to glass beads. After 270 days of operation, with crescent LAS concentrations and average of 32,3 mg/L, it was found that the bench scale reactor was able to remove LAS in 93%. All supports adsorb a few LAS (maximun of 0.43 mgLAS/gclay). This value does not interfere in biologic removal process. Microscopic tests done during the reactor´s operation presented microorganisms with morphologies similar to spirochetes, bacillus, filamentous, cocci and others. 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis of samples from the bench scale reactor and smaller reactor filled with glass beads (R3) and sand (R4) revealed that these reactors gave rise to broad microbial diversity, with microorganisms belonging to the phyla Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia and Firmicutes, and others.

Nesse trabalho foi estudado a degradação anaeróbia do alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), um surfactante amplamente utilizado na fabricação de detergentes e presente em esgoto doméstico e águas residuárias industriais. Para isso foi utilizado reator anaeróbio de leito fluidificado em escala de bancada (1,2 L) preenchido com material suporte para imobilização da biomassa. Quatro diferentes suportes foram testados previamente em reatores de leito fluidificado em menor escala (350 ml): carvão ativado (R1), argila expandida (R2), pérolas de vidro (R3) e areia (R4). Todos os reatores foram inoculados com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentados com substrato sintético acrescido de LAS. Os reatores foram mantidos a 30°C e operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18 horas. Foi possível constatar que os quatro reatores foram aptos na remoção de matéria orgânica (acima de 84%) e LAS (acima de 81%), respectivamente para concentração inicial média de 550 mg/L e 16,5 mg/L. No entanto, carvão ativado e argila expandida sofreram processo de fragmentação durante a operação do reator. Assim, areia foi o material escolhido para preencher o reator em escala de bancada devido aos bons resultados de remoção do LAS (99%), menor custo e facilidade de aquisição, quando comparada a pérola de vidro. Após 270 dias de operação, com concentrações crescentes de LAS e média de 32,3 mg/L, constatou-se que o reator em escala de bancada removeu 93% de LAS. Todos os suportes adsorveram pouco LAS (máximo de 0,43 mgLAS/gargila) não interferindo significativamente no processo de remoção biológica. Exames microscópicos realizados durante a operação dos reatores mostraram que estiveram presentes microrganismos com morfologias semelhantes a espiroquetas, bacilos, bactérias filamentosas e cocos, entre outros. A biomassa presente no final da operação do reator em escala de bancada e nos reatores menores preenchidos com pérolas de vidro (R3) e areia (R4) foi submetida à técnica de clonagem e sequenciamento do gene 16S RNAr para o Domínio Bacteria. Observou-se que os reatores apresentaram clones relacionados a diversos Filos como Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia e Firmicutes, entre outros. / This work presents the anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulphonate (LAS), a surfactant widely used in the production of detergents and present in domestic and industrial wastewaters. It was used an anaerobic fluidized bed reactor in bench scale (1,2L) filled with support material for biomass immobilization. Four different supports were previously tested in small scale fluidized bed reactors (350 ml): activated charcoal (R1), expanded clay (R2), glass beads (R3) and sand (R4). All reactors were inoculated with sludge from a UASB reactor treating swine wastewater and were fed with a synthetic substrate supplemented with LAS. The reactors were kept at 30ºC and operated with a hydraulic retention time (HRT) of 18 h. It was possible to note that the four tested reactors were able to remove organic matter (higher than 84%) and LAS (higher than 81%), respectively, to initial mean value of 550 mg/L and 16.5 mg/L. However, activated charcoal and expanded clay both produced shearing during reactor operation. Thus, sand was the chosen material to fill the bench scale reacto because of good results of LAS removal (99%) and smaller cost and affordability compared to glass beads. After 270 days of operation, with crescent LAS concentrations and average of 32,3 mg/L, it was found that the bench scale reactor was able to remove LAS in 93%. All supports adsorb a few LAS (maximun of 0.43 mgLAS/gclay). This value does not interfere in biologic removal process. Microscopic tests done during the reactor´s operation presented microorganisms with morphologies similar to spirochetes, bacillus, filamentous, cocci and others. 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis of samples from the bench scale reactor and smaller reactor filled with glass beads (R3) and sand (R4) revealed that these reactors gave rise to broad microbial diversity, with microorganisms belonging to the phyla Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia and Firmicutes, and others.

Energy sources usually used are fossil fuels, which are recursosexauríveis and combustion gases responsible for environmental damage generates. For these reasons, it is necessary to identify alternative energy sources that produce less negative impacts. In this scenario, the hydrogen arises as an alternative source of energy, since it is renewable and there's only generation combustion of oxygen and water, and therefore considered a clean fuel. Similarly, the methane is important in decentralised energy generation and contributes to increase the viability of implementing waste treatment processes. The fermentation is a biological process sustainably to produce hydrogen and methane, because you can use as many different types of agro-industrial waste substrate rich in carbs, minimizing the problems caused by the improper disposal of these materials, which can be harmful to the environment. On the above, the objective of this work was to apply agro-industrial residue of coconut processing in anaerobic reactors for biological production of hydrogen and methane, studying the acidogenic phase coupling with metanogênica serial reactors (two-phase system). For development, were used two anaerobic Fluidised bed reactors (RALF) in series, the first being for the biological production of hydrogen from the agro-industrial residue and the second for reusing the effluent of acidogênico first RALF, aiming at the production of methane. The reactors were operated under progressive increase of organic loading rate (TCO), varying the hydraulic detention time (TDH) of operation. For adhesion of microorganisms, employed as materials supports the expanded clay in the reactor for production of hydrogen and the shells of sururu on methane production reactor. It was found that the generation of hydrogen and methane in two-phase system. Higher income and percentage were obtained on biogas in the TDH of 2:00, corresponding to the values of 2.45 mol H2/mol glucose and 33.82%. Already the largest hydrogen production occurred in the TDH of 1:00, it was 0.57 L/h/l. for the production, income and the percentage in methane biogas, highest values were observed in the TDH of 12:00 am such values corresponded, respectively, to 1.56 L/h/L, 0.09 L CH4/g cod and 38.60%. During the operation of the reactors, were observed in all stages, the presence of acetic acid, butyric acid, propionic acid, caproic acid and ethanol. Compared to other systems of anaerobic digestion, two-phase system used in this work showed satisfactory performance parameters. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / As fontes energéticas usualmente utilizadas são os combustíveis fósseis, que são recursosexauríveis e cuja combustão gera gases responsáveis por danos ambientais. Por esses motivos, faz-se necessário identificar fontes de energias alternativas que produzam menos impactos negativos. Nesse cenário, o hidrogênio surge como uma fonte alternativa de energia, já que é de origem renovável e na sua combustão há a geração apenas de oxigênio e água, sendo, portanto, considerado um combustível limpo. Similarmente, o metano é importante na geração descentralizada de energia e contribui para aumentar a viabilidade da implementação de processos de tratamentos de resíduos. O processo biológico fermentativo é uma forma sustentável de produzir hidrogênio e metano, pois pode utilizar como substrato diversos tipos de resíduos agroindustriais ricos em carboidratos, minimizando os problemas causados pelo descarte inadequado desses materiais, os quais podem ser nocivos ao meio ambiente. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi aplicar o resíduo agroindustrial do processamento de côco em reatores anaeróbios para a produção biológica de hidrogênio e metano, estudando o acoplamento da fase acidogênica com a metanogênica em reatores em série (sistema de duas fases). Para o desenvolvimento, foram usados dois reatores anaeróbios de leito fluidificado (RALF) em série, sendo o primeiro para a produção biológica de hidrogênio a partir do resíduo agroindustrial e o segundo para reaproveitar o efluente acidogênico do primeiro RALF, objetivando a produção de metano. Os reatores foram operados sob aumento progressivo da taxa de carregamento orgânico (TCO), variando o tempo de detenção hidráulica (TDH) de operação. Para aderência dos microrganismos, empregaram-se como materiais suportes a argila expandida no reator para produção de hidrogênio e as conchas de sururu no reator de produção de metano. Verificou-se a geração de hidrogênio e metano no sistema de duas fases. Foram obtidos maiores rendimento e porcentagem no biogás de hidrogênio no TDH de 2 h, correspondendo aos valores de 2,45 mol H2/mol glicose e 33,82%. Já a maior produção de hidrogênio ocorreu no TDH de 1 h, que foi de 0,57 L/h/L. Para a produção, o rendimento e a porcentagem no biogás de metano, foram observados maiores valores no TDH de 24 h. Tais valores corresponderam, respectivamente, a 1,56 L/h/L, 0,09 L CH4/g DQO e 38,60%. Durante a operação dos reatores, foram observadas, em todas as fases, as presenças de ácido acético, ácido butírico, ácido propiônico, ácido capróico e etanol. Em comparação a outros sistemas de digestão anaeróbia, o sistema de duas fases usado no presente trabalho apresentou parâmetros de desempenho satisfatórios.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2404.pdf: 4034212 bytes, checksum: 2913adf06c11c92402ccb17ed7a97fa8 (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / Hydrogen is a clean and renewable source of energy and it is considered the "fuel of the future", because it produces only water during combustion and when it is used as fuel and hydrogen has a high energy yield of 122 kJ/g, which is 2.75 times greater than hydrocarbon fuels. The hydrogen production using microorganisms is a promising area of technological development from a wide variety of renewable and a alternative for this production is to use the anaerobic fluidized bed reactor (AFBR), a promising reactor for hydrogen production. One of the factors that most influence the performance of AFBR is the support material, which should provide resistance to abrasion, porous surface conducive to colonization by microorganisms, easy fluidization to reach and ability to facilitate the transfer of mass between the middle and biofilm. Thus, the objective of this study was to evaluate the influence of different support materials (polystyrene - R1, ground tire - R2 and PET - R3) for the hydrogen production, using three AFBR. Each reactor had a total volume of 4192 cm3, which was used as carbon source 4000 mg.L-1 of glucose, with pH influent around 7.0 and pH effluent of around 5.5, with hydraulic retention time (HRT) between 8 and 0.5 h, with temperature of 30 o C } 1, with heat treatment of the inoculum. The best performance was R2, giving better hydrogen yield production (HY) (2.15 mol-H2.mol-1-glucose), best H2 content in the biogas (52.97%) and showed a higher glucose conversion (90%). However, the R3 was better in the hydrogen production rate (HPR), 1.07 lh-1.L-1, a secondary parameter in the analysis of performance of the reactors. In all reactors, the production volume of hydrogen and H2 content in biogas increased with the reduction of the TDH, 8 pm to 1 HEO yield of hydrogen production increased with the reduction of the TDH, 8 h for 2 h. The major soluble metabolites during H2 fermentation were acetic acid (HAc), butyric acid (HBu), lactic acid (HLa) and ethanol (EtOH), and a small production of propionic acid and R2 was the reactor that more produced HAc and HBu (42.0% e 36.5%, respectively) . The better performance of R2 can be explained by the roughness of ground tire is larger than the other materials used, accumulating a large quantity of attached biomass, and a greater quantity of bacteria hydrogen producing. There was a predominance of bacilli like Clostridium sp. in the biofilm of all support materials. / O hidrogenio e uma fonte de energia limpa e renovavel e e considerado o combustivel do futuro , pois gera somente agua durante sua combustao e apresenta calor de combustao de 122 kJ.g-1, o que representa 2,75 vezes mais conteudo de energia do que qualquer hidrocarboneto. A producao de hidrogenio usando microrganismos e uma promissora area de desenvolvimento tecnologico a partir de uma ampla variedade de fontes renovaveis e uma das alternativas para esta producao e a utilizacao do reator anaerobio de leito fluidizado (RALF). Um dos fatores que mais influenciam o desempenho do RALF e o material suporte, que deve apresentar resistencia a abrasao, superficie porosa favoravel a colonizacao de microrganismos, facilidade para alcancar a fluidizacao e capacidade de favorecer a transferencia de massa entre o meio e o biofilme. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influencia de diferentes materiais suporte (poliestireno - R1, pneu inservivel triturado - R2 e PET - R3) na producao de hidrogenio utilizando tres reatores anaerobios de leito fluidizado. Cada reator possuia um volume total de 4192 cm3, alimentado com meio contendo glicose como fonte de carbono (4000 mg.L-1), com pH afluente em torno de 7,0 e efluente em torno de 5,5, com tempo de detencao hidraulica (TDH) entre 8 e 0,5 h a uma temperatura de 30oC } 1oC, com tratamento termico do inoculo. O melhor desempenho foi do R2, apresentando melhor rendimento de H2 (2,15 mol-H2.mol-1-glicose), melhor conteudo de H2 no biogas (52,97%) e maior conversao de glicose (90%). Entretanto, o R3 foi melhor na producao volumetrica de H2, 1,07 L.h-1.L-1, um parametro secundario na analise de desempenho dos reatores. Em todos os reatores, a producao volumetrica de hidrogenio e o conteudo de H2 no biogas aumentaram com a reducao do TDH de 8 h para 1 h e o rendimento de producao de hidrogenio aumentou com a reducao do TDH de 8 h para 2 h. Os metabolitos soluveis predominantes em todos os reatores foram acidos acetico, butirico, latico e etanol, havendo uma pequena producao de acido propionico, sendo o R2 o que mais produziu acidos acetico e butirico (42,0% e 36,5%, respectivamente). O melhor desempenho do R2 pode ser explicado pela rugosidade do pneu triturado ser maior do que a dos demais materiais empregados, acumulando uma maior quantidade de biomassa aderida e uma maior quantidade de bacterias acidogenicas produtoras de hidrogenio. Houve predominancia de bacilos semelhantes a Clostridium sp. no biofilme de todos os materiais suporte.