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dc.contributor.authorAlmeida, Priscilla de Souza
dc.date.accessioned2022-03-08T20:26:12Z
dc.date.available2022-03-08T20:26:12Z
dc.date.issued2021-12-14
dc.identifier.citationALMEIDA, 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.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15680
dc.description.abstractCheese 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.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectEfeito da TCOpor
dc.subjectEfeito da temperaturapor
dc.subjectDois estágiospor
dc.subjectGlicerinapor
dc.subject16S rRNApor
dc.subjectOLR effecteng
dc.subjectTemperature effecteng
dc.subjectTwo-stageeng
dc.subjectGlycerineng
dc.titleProdução de hidrogênio e metano a partir da co-digestão de soro de queijo e glicerol em reator anaeróbio de leito fluidizadopor
dc.title.alternativeProduction of hydrogen and methane from the co-digestion of cheese whey and glycerol in an anaerobic fluidized bed reactoreng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Silva, Edson Luiz
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9720274214573371por
dc.description.resumoO 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.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 88882.332804/2019-01por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1732909136264562por


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