Análise biotermodinâmica dos processos anaeróbios e fotossintéticos de recuperação de energia - Fernandez, Dario Naranjo (2018)
A digestão anaeróbia e as fotossínteses oxigênica e anoxigênica são processos usados para a recuperação e produção de energia. Nestes processos, a aplicação de modelos biotermodinâmicos permitiria analisar o comportamento e estimar rendimentos celulares e eficiências energéticas. Porém, realizar cálculos termodinâmicos de maior exatidão para reduzir os erros porcentuais nos processos anaeróbios, e incorporar a energia dos fótons nos balanços dos processos fotossintéticos, dificulta a aplicação dos modelos biotermodinâmicos nestes processos. A partir deste problema, esta pesquisa visa desenvolver um modelo biotermodinâmico dos processos anaeróbios e fotossintéticos de recuperação de energia com produção de metano e hidrogênio. O modelo está baseado em modelos biotermodinâmicos que usam semi-reações e se incorporam as influências de variáveis físico-químicas (i.e. temperatura e pH) em condições diferentes da padrão, assim como aos fótons e sua energia nas semi-reações fotossintéticas. Os resultados permitem estabelecer, por exemplo, que a digestão anaeróbia separada (fermentação e metanogênese) atinge uma eficiência entre 10 e 12% maior na recuperação de energia que a digestão anaeróbia completa, e que a produção de hidrogênio é mais eficiente com cianobactérias e bactérias anoxigênicas por meio da nitrogenase, que com microalgas por meio da hidrogenase. Assim, a aplicação do modelo biotermodinâmico permitiu avaliar as condições de espontaneidade das reações biológicas e estimar rendimentos e eficiências para a análise dos processos anaeróbios e fotossintéticos de recuperação de energia.