Produção de hidrogênio e metano em processo sequencial utilizando o preparado enzimático sólido residual (PESR)

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Santos, Stella Buback dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Dry Residual Dry Fermented Solid; Biological Hydrogen Production; Fermentation; Anaerobic; Digestion; Sequential Production of Hydrogen and Methane; Fermentação; Digestão anaeróbia; Biodiesel; Lipase; Hidrogênio; Metano; Preparado Enzimático Sólido Residual; Produção biológica de hidrogênio; Produção sequencial de hidrogênio e metano; CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20127

A obtenção de biocatalisadores por Fermentação em Estado Sólido (FES) a partir da biomassa residual da indústria de óleos tem sido investigada com o intuito de diminuir os custos da produção enzimática de biodiesel. O meio de cultivo sólido contendo lipases após a FES pode ser usado inteiramente como um biocatalisador com atividade lipásica, denominado Preparado Enzimático Sólido (PES). O PES vem sendo estudado como biocatalisador para a produção de biodiesel a partir da reação entre o destilado de desodorização do óleo de palma (DDOP) e etanol. Nesse processo, após a produção de 1L de biodiesel são gerados cerca de 350g do Preparado Enzimático Sólido Residual (PESR). O PESR é um resíduo rico em matéria orgânica, o que o torna atraente para a produção biológica de H2 via fermentação e CH4 via digestão anaeróbia em processo sequencial. Dessa forma, a utilização do PESR é interessante por gerar valor agregado a esse resíduo da produção de biodiesel, além de produzir energia limpa e descentralizada. Com isso o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio (H2) e metano (CH4) utilizando como matéria-prima o PESR e, como inóculo, o lodo anaeróbio proveniente do biodigestor de uma estação de tratamento de esgoto na cidade do Rio de Janeiro. Para a produção de H2, o lodo foi pré-tratado termicamente (PTT) a 65°C por 30 minutos e, para a produção de CH4, o lodo foi utilizado sem pré-tratamento (SPT). A fermentação foi conduzida em um frasco tipo penicilina de 100 mL, com um volume de trabalho de 45 mL. O meio teve o pH inicial ajustado para 5,5 e foi purgado com N2 por 45 s, para ser incubado a 150 rpm e 35 °C por 24 h. A digestão seguiu o mesmo procedimento com a diferença do pH inicial ajustado para 7,0. A análise de óleos e graxas indicou que 60±3% da massa do PESR é constituída de óleos e graxas. A caracterização total do PESR pelo método adaptado do NREL, para caracterização de biomassa, indicou que 71% da massa é material extraído, 17% de açúcares sendo o principal a manose, 10% de sólidos insolúveis em H2SO4 e 2% de cinzas. Para a produção de H2 foram avaliadas quatro concentrações de PESR, 15; 23; 31 e 46 gPESR/L em 24 h e um estudo de cinética até 48h. O melhor rendimento emH2 foi obtido em 24 h com concentração de 31 gPESR/L resultando em 172 ± 32 mLH2/L.gPESR. Na produção sequencial de CH4 o melhor rendimento foi em 35 dias (214 ± 1 mLCH4/gDQO), o que representou 61% de eficiência. Os resultados obtidos mostram que o PESR é um resíduo com potencial para a produção de biogás, sendo constituído principalmente de ácidos graxos que servem como fonte de carbono para os microrganismos.