Valoração de resíduos e subprodutos agroindustriais utilizando reatores anaeróbios em fermentação escura para produção de hidrogênio, etanol e ácidos orgânicos

The aim of this work was to evaluate hydrogen, ethanol and organic acids productions from several substrate, including, agribusiness byproducts, such as cheese whey, hydrolyzed cellulose and crude glycerol, and simple substrates, such as glucose and xylose. Three continuous reactors were operated. A thermophilic Anaerobic Fluidized Bed Reactor (AFBR), denominated R1, was operated to evaluate hydrogen production from hydrolyzed cellulose. The substrate concentration was 2000mg.L-1 different Hydraulic Retention Times (HRT) ranging from 24 to 6h. Another thermophilic RALF (R2) was used in order to evaluate xylose and glucose co-fermentation to produce hydrogen and ethanol. R2 was operated with HRT starting in 16 h and decreased to 1 h. The substrates concentration was 2000mg.L-1 of each carbohydrate. Hydrogen and propionic acids production was evaluated in Expanded Granular Sludge Bed (ESGB) reactor, operating with Cheese Whey (CW) and Crude Glycerol (CG) co-fermentation in several ratios: 5:1, 5:2, 5:3, 5:4 and 5:5 (m/m) and decreasing HRT from 8 to 0.5h. For R1, maximum yield was 1.1 mol H2.mol-1 glucose, obtained in HRT of 8h. In R2, the consumption of both substrates was verified. However, glucose consumption was higher than xylose. Maximum hydrogen yield, 0,401 mol H2 mol-1 glucose equivalent was achieved in HRT of 16h. Maximum ethanol yield, 0,25mol EtOH.mol- 1glicoseequivalent, occurred in 0.5h HRT. The EGSB reactor maximum hydrogen yield, 0,120 mmol.g-1DQO, was obtained using a 5:1 CW/RG ratio and HRT of 8h. Maximum propionic acid, 0,99g.g-1substrate, was also verified in HRT of 8h, however, with a 5:3 CW/CG ratio. At the end of the work it was made comparison of three reactors. Toward the hydrogen yield the greatest result was obtained by R1 with the value of 2,02 mmolH2.g-1DQO applied, this result occurred in HRT of 8h. In relation to energy efficiency the highest value was observed in R2, 47kJ.h-1.L-1, obtained in HRT of 0,5h.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio, etanol e ácidos orgânicos a partir de diferentes substratos, incluindo resíduos e subprodutos agroindustriais como: soro de queijo, celulose hidrolisada e glicerol bruto e fontes orgânicas simples como: glicose e xilose comerciais. Foram operados três reatores contínuos. Um reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) termofílico, denominado R1, foi operado para avaliar a produção de hidrogênio a partir de hidrolisado celulósico na concentração 2000mg.L-1 sob diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), partindo de 24 até 8 h. Outro RALF termofílico (R2) foi utilizado para avaliar a possibilidade de cofermentação de xilose e glicose para a produção de hidrogênio e etanol. O R2 foi operado em TDH decrescente partindo de 16 até 1 h e concentração fixada em 2000mg.L-1 de cada carboidrato. Foi avaliada, também, a produção de hidrogênio e ácido propiônico em reator granular de leito expandido (EGSB en. Expanded granular sludge bed) (R3) operando com co-fermentação de soro de queijo (SQ) e glicerol bruto (GB) em diferentes razões: 5:1, 5:2, 5:3, 5:4 e 5:5 (m/m) e TDH decrescente de 8 até 0,5 h. Para o R1 o rendimento máximo obtido foi 1,1 mol H2 mol-1 glicose valor este observado em TDH de 8 h. No R2 foi verificado consumo de ambos os substratos em todos os TDH aplicados, porém a conversão de glicose foi superior a da xilose. O rendimento máximo de hidrogênio, 0,401 mol H2 mol-1 glicose equivalente, foi verificado em TDH de 16 h enquanto o máximo rendimento de etanol, 0,25mol EtOH.mol-1glicose equivalente, foi obtido em TDH de 0,5 h. Em relação ao EGSB, o máximo rendimento de hidrogênio, 0,120 mmol.g-1DQO, foi verificado sob relação SQ:GB 5:1 e TDH de 8 h. O máximo rendimento de ácido propiônico, 0,99g.g-1 substrato, também foi verificado em TDH de 8 h, porém em relação SQ:GB 5:3. Ao final do trabalho foi feita comparação entre os três reatores. Em relação ao rendimento de hidrogênio o maior resultado foi obtido pelo R1 com o valor de 2,02 mmolH2.g1DQO aplicada, resultado este verificado em TDH de 8 h. Já em relação ao rendimento energético o maior valor foi observado no R2, 47 KJ.h-1.L-1, obtido em TDH de 0,5h