Avaliação da digestão anaeróbia do bagaço de malte submetido a pré-tratamentos físicos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Gomes, Marina Mauro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Autoclave pretreatment; Biomassa lignocelulósica; Brewery waste; Hydrothermal reactor; Lignocellulosic biomass; Metodologia de superfície de resposta; Pré-tratamento em autoclave; Reator hidrotérmico; Resíduo de cervejaria; Response surface methodology
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-05062020-092610/

O bagaço de malte, resíduo com maior significância na indústria cervejeira, pode ser utilizado na digestão anaeróbia para obtenção de gás metano, fonte energética passível de abastecer etapas da fabricação de cerveja. Nessa pesquisa foi avaliado o rendimento metanogênico em triplicata de reatores anaeróbios em batelada mantidos a 37 ± 1°C, sem agitação, empregando como substrato o bagaço de malte (BM) nas seguintes condições: (1) in natura, (2) pré-tratado em reator hidrotérmico e (3) pré-tratado em autoclave. O inóculo consistiu em consórcio microbiano misto advindo de lodo anaeróbio de reator UASB do tratamento de água residuária de avicultura. A princípio, foi realizada avaliação da aplicação do BM (a) in natura (IN), após trituração (T), após moagem (M), (b) in natura e pré-tratado hidrotermicamente (TH), (c) triturado e pré-tratado hidrotermicamente e (d) (MH) moído e pré-tratado hidrotermicamente. O pré-tratamento hidrotérmico ocorreu a 180°C por 15 minutos a 9,6 bar. Observou-se a maior produção de metano para MH (320,64 ± 7,72 mL.g-1 STV) e maior concentração de ácidos orgânicos para M e MH, sobretudo ácido butírico para M (388,32 mg.L-1) e ácido acético para MH (192,47 mg.L-1). Em seguida, foi realizado o delineamento composto central (DCC) com a finalidade de analisar a interação entre as variáveis (x1) temperatura do pré-tratamento e (x2) tempo de pré-tratamento visando à aplicação dessa biomassa em reatores em batelada. Para tanto, foram conduzidos 7 experimentos em triplicata, de 150 a 210 °C com duração de 10 a 20 minutos de pré-tratamento hidrotérmico. A maior produção foi observada com BM pré-tratado a 210 °C por 10 minutos (411,64 mL.g-1 STV), e 90,45% de redução de carboidratos totais (de 142 ± 1,41 mg.L-1 para 14,0 ± 1,41 mg.L-1) e 81,12% de matéria orgânica (de 3.900 mg.L-1 para 627,5 ± 3,53 mg.L-1). Utilizou-se do BM pré-tratado nas citadas condições para o DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional) com as variáveis (x1) temperatura de incubação, (x2) concentração de BM (x3) volume do líquido hidrolisado resultante do pré-tratamento hidrotérmico. Para tanto, 17 ensaios em batelada foram conduzidos em triplicata. Por meio da metodologia de superfície resposta, a condição ótima predita via ajuste do modelo foi a de 36°C, com 18 mg.L-1 de BM e 3 mL de hidrolisado. Além disso, foi realizado DCCR para BM autoclavado por 30 minutos para a otimização da produção de metano a partir da interação entre as variáveis (x1) temperatura de operação e (x2) concentração de BM. Foram conduzidos 11 ensaios, em triplicatas, em temperaturas de 30,86 a 59 ± 1°C, e 8,34 a 19,66 mg.L-1 de BM. Aplicando-se metodologia de superfície de resposta, obteve-se condição ótima predita a 35°C e 14 mg.L-1 de BM, com produção máxima de 289,10 mL.g-1 STV.