Ensaios em reator em batelada foram conduzidos para avaliar a produção biológica de hidrogênio a partir de diferentes concentrações de celulose (E1:2,0 g.L-1; E2: 5,0 g.L-1 e E3: 10,0 g.L-1) em pH inicial de 6,8 a 37°C. O objetivo do trabalho foi analisar o lodo de estação de tratamento de efluentes de indústria de papel e celulose como inóculo para obtenção de um consórcio celulolítico e fermentativo. Os ensaios foram monitorados por 16 dias com análises de carboidratos, DQO, pH, ST, STV, biogás, ácidos orgânicos e álcoois, além de análises de caracterização filogenética do Domínio Bacteria. Nos três ensaios, a produção de hidrogênio foi detectada a partir do quarto dia, provavelmente devido ao tempo necessário para hidrólise da celulose. Os dados de produção de hidrogênio foram ajustados ao modelo de Gompertz modificado, sendo calculado o potencial máximo de produção de H2 (P) de 1,23 mmol para E1, 3,14 mmol para E2 e 2,33 mmol para E3. Para os ensaios E1 e E2 observou-se rendimentos de H2 semelhantes; ou seja, de 0,62 mmol H2.g-1 de celulose. Para o ensaio E3 observou-se 0,23 mmol H2.g-1 de celulose. Ácido butírico foi o principal ácido orgânico observado em 2,2, 1,8 e 2,2 g.L-1 para E1, E2 e E3, respectivamente. A fase de diminuição da produção de H2 foi acompanhada pela evolução de metano, ácido acético e sulfeto nos três ensaios. Na visualização microscópica de amostras dos ensaios foi possível averiguar a presença de variedade de formas e arranjos bacterianos corroborando para heterogeneidade do inóculo. Em relação à análise filogenética foram identificados, com mais de 95% de similaridade, gêneros de bactérias reconhecidamente produtoras de H2 e associadas a ambiente com substratos lignocelulósicos, tais como, Clostridium sp., Klebsiella sp. e Raoultella sp., além de consumidoras de H2 Clostridium sp., por homoacetogênese e Desulfovibrio sp. por sulfetogênese. A partir das análises dos resultados, foi possível afirmar que houve produção biológica de hidrogênio a partir de celulose como substrato e lodo de ETE industrial como inóculo. / Batch assays in anaerobic reactors were conducted to evaluate the biological production of hydrogen from different concentrations of cellulose ( E1: 2.0 g.L-1; E2: 5.0 g.L-1 and E3: 10.0 g.L-1) in initial pH of 6.8 at 37 ° C. The aim of this study was analize the sludge of a treatment plant of pulp and paper industry wastewater as inoculum in the anaerobic reactors. The assays were monitored for 16 days by analyses of total soluble carbohydrates, COD, pH, TS, TVS, biogas and organic acids and alcohols. Phylogenetic characterization was carried out for microrganisms of the Bacteria Domain by cloning and sequencing analysis. The hydrogen production was detected on the fourth day of the incubation for the three experimental conditions, probably due to the period required for cellulose hydrolysis. Hydrogen production data were adjusted to the modified Gompertz model, and the maximum hydrogen production potential (P) were 1.23 mmol for E1, 3.14 mmol for E2 and 2.33 mmol for E3. Similar hydrogen yields were observed for assays E1 and E2; ie 0.62 mmol H2.g-1 of cellulose. For E3 the yield was 0.23 mmol H2.g-1 cellulose. Butyric acid was the major organic acid observed with 2.2, 1.8 and 2.2 g.L-1 to E1, E2 and E3, respectively. Hydrogen depletion in the biogas was accompanied by the evolution of methane, acetic acid and sulfide in the three tests. By means of microscopic visualization of microrganisms samples it was possible to determine the presence of a variety of bacterial shapes and confirming the heterogeneity of the inoculum. Regarding phylogenetic analysis, there were identified, with more than 95% similarity, genera of bacteria known as hydrogen producers or related with environments associated with lignocellulosic substrates such as Clostridium sp. Klebsiella sp. and Raoultella sp., consuming genere were also detedted, such Clostridium sp. by homoacetogênese and Desulfovibrio sp. by sulfidogenesis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-27082014-101112 |
| Date | 09 May 2014 |
| Creators | Rabelo, Camila Abreu Borges da Silva |
| Contributors | Silva, Maria Bernadete Amâncio Varesche |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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