Co-digestão de vinhaça e glicerina em reatores anaeróbios de leito fluidificado

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Menezes, Camila Aparecida de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 1,3-propanediol; 1,3-propanodiol; biorefinery; biorrefinaria; dois estágios; hidrogênio; hydrogen; Metagenômica; Metagenomics; two-stage
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-23022023-172054/

A fermentação e digestão de vinhaça de cana-de-açúcar e glicerina como cossubstratos é uma alternativa para balanceamento nutricional, diluição de inibidores, aumento da biodegradabilidade e extração de produtos de valor agregado a partir de dois substratos amplamente produzidos no Brasil, tudo em um mesmo aparato experimental. Este estudo objetivou avaliar o efeito do aumento das concentrações de vinhaça e glicerina (50%: 50% em base DQO) de 10 para 20 g DQO L-1 em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) acidogênico termofílico (55 °C) (60 - 120 kg DQO m-3 d-1) e de 2 para 20 g DQO L-1 em RALFs metanogênicos de dois estágios termofílico (55 °C) e mesofílico (25 °C) e um estágio termofílico (55 °C) (2 a 20 kg DQO m-3 d-1). O RALF metanogênico de um estágio apresentou performance estável de produção de metano e remoção de matéria orgânica até 20 kg DQO m-3 d-1 e isso foi confirmado pela predominância de Methanothrix em 10 kg DQO m-3 d-1. O maior rendimento de hidrogênio no RALF acidogênico (0,29 mmol H2 g-1 DQOaplicada) foi observado em 120 kg DQO m-3 d-1 e foi associado ao alongamento de cadeia de HLa e acetato à butirato. Este resultado foi corroborado pela composição taxonômica do reator (Lacticaseibacillus e Clostridium) e detecção dos genes associados a essa via (ldhA, LDH, ldh). Apesar do efeito antagônico observado no reator acidogênico, a performance de produção de metano em dois estágios foi estável em RALF mesofílico e termofílico até 15 kg DQO m-3 d-1. Essa similaridade se refletiu na composição da biomassa dos reatores, que apresentaram balanceamento entre abundâncias relativas de arqueias acetoclásticas e hidrogenotróficas. A digestão mesofílica apresentou vantagem sobre a termofílica até 10 kg DQO m-3 d-1 devido à eliminação de agente tamponante. Em 20 kg DQO m-3 d-1, o RALF mesofílico apresentou falha. Porém, no geral, a co-digestão de vinhaça e glicerina foi estável em um e dois estágios. Então, os ganhos da co-digestão de vinhaça em dois estágios em relação a um estágio só são evidentes para maximização da produção e futura extração de metabólitos no reator acidogênico e para casos de variações significativas da composição de vinhaça afluente aos reatores.