dc.contributor.author | Almeida, Priscilla de Souza | |
dc.date.accessioned | 2022-03-08T20:26:12Z | |
dc.date.available | 2022-03-08T20:26:12Z | |
dc.date.issued | 2021-12-14 | |
dc.identifier.citation | ALMEIDA, Priscilla de Souza. Produção de hidrogênio e metano a partir da co-digestão de soro de queijo e glicerol em reator anaeróbio de leito fluidizado. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15680. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15680 | |
dc.description.abstract | Cheese whey and glycerol are by-products of the dairy and biodiesel industry, respectively. Both by-products are highly produced and can be used in the anaerobic digestion process for energy generation due to their high organic content. The adoption of two-stage anaerobic digestion associated with the application of co-substrates brings several advantages, such as increases in COD removal and production of H2 and CH4. In this context, the objective of this research was to evaluate the co-digestion of cheese whey and glycerol in an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) using a two-stage process, and to verify the effect of organic loading rate (OLR) and temperature on the production of H2 and CH4. Thus, the co-digestion was performed in a thermophilic methanogenic reactor (RU-T) by increasing the OLR from 2 to 20 gCOD.L-1.d-1, with a hydraulic retention time (HRT) of 24 h. After the optimal concentration determination, the HRT was decrease from 24 to 20 and 16 h. For the two-stage process, the OLR of the acidogenic reactor (RA-T) was increased from 60 to 120 gCOD.L-1.d-1 (HRT 4 h) and of the methanogenic reactor from 2 to 20 gCOD.L-1.d-1 (HRT 24 h). Besides, the effect of temperature was investigated in the second stage using a thermophilic (RS-T) and a mesophilic (RS-M) methanogenic reactor. RU-T showed the best performance in the OLR of 10 gCOD.L-1.d-1, with methane yield (MY) of 253.0 NmL CH4.gCOD-1rem and methane production rate (MPR) of 3.2 L CH4.L-1.d-1. In the HRT evaluation, the HRT of 20 h provided the maximum MY of 292.5 NmL CH4.gCOD-1rem, while the maximum MPR was observed in the HRT of 16 h (5.1 L CH4.L-1.d-1). Acetic and propionic acid were the dominant metabolites. Regarding the two-stage process, the RA-T provided a yield of 1.7 mmol H2.gCOD-1app and hydrogen production rate of 3.9 L H2.L-1.d-1, both in the OLR of 90 gCOD.L-1.d-1, with butyric and acetic acid as main metabolites. RS-M produced the highest MY and MPR, equal to 273.2 NmL CH4.gCOD-1rem and 5.8 L CH4.L-1.d-1 in the OLR of 20 gCOD.L-1.d-1. The RS-T showed MY of 269.9 NmL CH4.gCOD-1rem in OLR 10 gCOD.L-1.d-1 and MPR of 4.4 L CH4.L-1.d-1 in 20 gCOD.L-1.d-1. Acetic and isobutyric acid were the main metabolites. Through sequencing analysis, was identified as dominant genus in RA-T Themoanaerobacterium. Archaeas of the genus Methanobacterium was the most abundant in RS-M and RU-T, while the genus Methanothermobacter was in RS-T. In general, it is verified that OLR above 10 gCOD.L-1.d-1 was harmful to RU-T and RS-T, while RS-M showed stability at 20 gCOD.L-1.d-1. The two-stage process showed better performance, however, considering the results of the HRT evaluation in the RU-T, there is the possibility of applying smaller HRT in the second stage for higher CH4 production. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Efeito da TCO | por |
dc.subject | Efeito da temperatura | por |
dc.subject | Dois estágios | por |
dc.subject | Glicerina | por |
dc.subject | 16S rRNA | por |
dc.subject | OLR effect | eng |
dc.subject | Temperature effect | eng |
dc.subject | Two-stage | eng |
dc.subject | Glycerin | eng |
dc.title | Produção de hidrogênio e metano a partir da co-digestão de soro de queijo e glicerol em reator anaeróbio de leito fluidizado | por |
dc.title.alternative | Production of hydrogen and methane from the co-digestion of cheese whey and glycerol in an anaerobic fluidized bed reactor | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Silva, Edson Luiz | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9720274214573371 | por |
dc.description.resumo | O soro de queijo e o glicerol são subprodutos da indústria de laticínios e do biodiesel gerados abundantemente e, podem ser utilizados no processo de digestão anaeróbia para geração de energia devido ao elevado teor orgânico que apresentam. A adoção da digestão anaeróbia em dois estágios associada à aplicação de co-substratos traz diversas vantagens, como incrementos nas remoções de DQO e produções de H2 e CH4. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a co-digestão de soro de queijo e glicerol em reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) utilizando processo dois estágios, e verificar como a taxa de carregamento orgânico (TCO) e temperatura afetaram a produção de H2 e CH4. Assim, a co-digestão foi realizada em reator metanogênico termofílico de estágio único (RU-T) com TCO de 2 a 20 gDQO.L-1.d-1 aplicando tempo de detenção hidráulico (TDH) de 24 h. Após determinada a concentração ótima, o efeito do TDH foi avaliado em 24, 20 e 16 h. No processo em dois estágios, a TCO do reator acidogênico do primeiro estágio (RA-T) foi aumentada de 60 a 120 gDQO.L-1.d-1 (TDH 4 h). No reator metanogênico do segundo estágio além do aumento da TCO de 2 a 20 gDQO.L-1.d-1 (TDH de 24 h), foi investigado o efeito da temperatura utilizando um reator termofílico (RS-T) e um mesofílico (RS-M). No RU-T, a TCO de 10 gDQO.L-1.d-1 apresentou o melhor desempenho, com rendimento de metano (MY) de 253,0 NmL CH4.gDQO-1cons e produção volumétrica de metano (PVM) de 3,2 L CH4.L-1.d-1. Na avaliação do TDH, o TDH de 20 h forneceu o MY máximo de 292,5 NmL CH4.gDQO-1cons, enquanto a PVM máxima foi observada no TDH de 16 h (5,1 L CH4.L-1.d-1). Ácido acético e propiônico foram os metabólitos dominantes. No processo em dois estágios, o RA-T forneceu rendimento e produção volumétrica de hidrogênio de 1,7 mmol H2.gDQO-1apli e 3,9 L H2.L-1.d-1, ambos na TCO de 90 gDQO.L-1.d-1, tendo como principais metabólitos ácido butírico e acético. O RS-M produziu os maiores MY e PVM, iguais a 273,2 NmL CH4.gDQO-1cons e 5,8 L CH4.L-1.d-1 na TCO de 20 gDQO.L-1.d-1. Já o RS-T exibiu MY de 269,9 NmL CH4.gDQO-1cons na TCO 10 gDQO.L-1.d-1 e PVM de 4,4 L CH4.L-1.d-1 em 20 gDQO.L-1.d-1. Ácido acético e isobutírico foram os principais metabólitos. Por meio de análise de sequenciamento, identificou-se como gênero dominante no RA-T Themoanaerobacterium. No RS-M e RU-T as archaeas mais abundantes foram do gênero Methanobacterium e no RS-T Methanothermobacter. De forma geral, atesta-se que TCO acima de 10 gDQO.L-1.d-1 foi prejudicial ao RU-T e RS-T, enquanto o RS-M demonstrou estabilidade em 20 gDQO.L-1.d-1. O processo em dois estágios exibiu melhor desempenho, entretanto, considerando os resultados da avaliação do TDH no RU-T, verifica-se a possibilidade de aplicar menores TDH no segundo estágio para maiores produções de CH4. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.description.sponsorshipId | Processo nº 88882.332804/2019-01 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/1732909136264562 | por |