Produção de biohidrogénio por bactérias a partir de resíduos fermentescíveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e BioquímicaComo é do conhecimento geral, as necessidades energéticas mundiais têm aumentado exponencialmente, as reservas de combustíveis fosseis têm vindo a diminuir e a sua combustão tem sérios efeitos nefastos ambientais, devido às emissões de CO2. Tendo tudo isto em consideração, o desenvolvimento de um mundo energeticamente sustentável requer a redução da dependência dos combustíveis fósseis e a diminuição da poluição por eles gerada. O biohidrogénio é considerado uma alternativa “limpa”, viável e um vector energético do futuro. Assim, com vista à sua utilização como biocombustível, a Directiva Europeia CE/30/2003 propõe uma incorporação de 8% de biocombustíveis, no sector dos transportes, até 2020. O principal objectivo deste estudo foi o desenvolvimento de um processo microbiológico anaeróbio de conversão do glicerol em biohidrogénio, com valorização simultânea deste subproduto da produção de biodiesel. Além disso, tendo em conta a forma reduzida do carbono no glicerol e o custo dos processos anaeróbios, o metabolismo fermentativo do glicerol tem especial interesse do ponto de vista de viabilidade económica. Neste trabalho, comparou-se a produção de H2 por uma estirpe da Enterobacter aerogenes, utilizando glicerol puro e glicerol contido nos resíduos da produção do biodiesel, como substrato. O estudo do efeito de parâmetros físico-químicos como, temperatura do processo e a concentração inicial de substrato e de biomassa, na produção de biohidrogénio, foi também levado a cabo pela metodologia do Desenho Composto Central para determinar as concentrações óptimas de substrato e de biomassa para o processo. O efeito da remoção da fase gasosa, durante a fermentação, foi também avaliado. Os resultados obtidos mostraram que a diminuição da temperatura de operação de 37 para 30ºC, conduziu a um aumento da taxa de biohidrogénio produzido e a uma redução no tempo de equilíbrio do processo. Além disso, foi também observado que a utilização de 10 g/L de glicerol puro ou de resíduos contendo a mesma concentração de glicerol, conduziu a valores de rendimento produção de H2 similares (cerca de 2,5 L H2/L meio de cultura), provando que o desempenho da estirpe de E. aerogenes utilizada,não foi influenciado pela presença de outros compostos presentes nos resíduos, que não o glicerol, pelo menos para a concentração de resíduos de biodiesel estudada. A remoção simultânea de gases formados, principalmente H2 e CO2, ao longo da sua produção, mostrou ser bastante eficiente conduzindo a um aumento do valor da razão volumétrica mL H2/mL CO2, podendo esse atingir 18 na headspace, 6 no saco de recolha e 7 no sistema global, o que é bastante promissor, tendo em conta os custos envolvidos nas tecnologias existentes para a purificação do hidrogénio contido na fase gasosa