Trabalho de Conclusão de Curso

Documento

Autoria

Silva, Bruno Garcia

Unidade da USP

Data de Apresentação

Orientador

Zaiat, Marcelo

Banca

Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli
Foresti, Eugenio

Título em Português

Avaliação de materiais suporte como matriz de imobilização para biomassa anaeróbia acidogênica na produção de hidrogênio e de ácidos orgânicos voláteis a partir do licor de pentoses do bagaço de cana.

Palavras-chave em Português

Biohidrogênio
Matriz de imobilização
Biomassa acidogênica
Reator de leito fixo
Licor de pentoses do bagaço de cana
Biomassa
Cana de açúcar
Reatores anaeróbios

Resumo em Português

O presente trabalho avaliou como materiais suporte para matriz de imobilização da biomassa acidogênica, visando à produção de hidrogênio, em biorreatores diferenciais de leito fixo a espuma de poliuretano, o carvão ativado e a argila expandida. Cada material foi avaliado em duas granulometrias diferentes. Foram realizadas bateladas nestes reatores alimentados com 300 mL de licor de pentoses oriundo da hidrólise do bagaço de cana na concentração de 10.702 ± 1.970 mg O2.L-1 em termos de DQO e 5903 ± 387 mg.L-1 de carboidratos totais. Nestas bateladas obteve-se maior produção hidrogênio nos reatores contendo espuma de poliuretano que produziram 26,6 ± 1,9 e 24,6 ± 0,8 mL de H2 nas granulometrias de diâmetro esférico equivalente de 11,4 e 4 mm, respectivamente. Também foram realizadas, em cada biorreator, bateladas variando-se a velocidade intersticial do meio líquido. A concentração de licor de pentoses nestas bateladas foi de 620,07 ± 122,45 mg .L-1 de carboidratos totais. Verificou-se que variando a velocidade intersticial a resistência à transferência de massa diminui até uma velocidade ótima de operação. Quando velocidades maiores que a ótima são alcançadas, há a diminuição da velocidade global da reação devido ao arraste das células presentes no biofilme. O reator contendo espuma de poliuretano de diâmetro esférico equivalente a 4 mm também apresentou maior capacidade de manutenção do biofilme alcançando a velocidade intersticial ótima em 1,4 mm.s-1.

Palavras-chave em Inglês

Biohydrogen
Immobilization matrix.
Packed bed bioreactors
Pentose liquor of sugar cane bagasse.

Resumo em Inglês

This study evaluate as support materials for immobilization matrix of anaerobic acidogenic biomass for hydrogen production in differential packed bed bioreactors, the polyurethane foam, activated coal and expanded clay. Each material was evaluated in two distinct granulometry. Batch test were made in these reactors fed with 300 mL pentose liquor derived from hydrolysis of sugarcane bagasse at a concentration of 10.702 ± 1.970 mg O2.L-1 in terms of COD and 5903 ± 387 mg.L-1 of total sugars. The highest production of hydrogen in these batches occurred in the reactors containing polyurethane foam, with a total volumetric production of 26.6 ± 1.9 and 24.6 ± 0.8 mL of H2 for equivalent spherical diameter particle size of 11.4 mm and 4 respectively. Others batches also were made on each bioreactor varying the interstitial velocity of the liquid medium. The concentration of pentoses liquor on these batches was 620,07 ± 122,45 mg .L-1 of total sugars. It was verified that, varying interstitial velocity, the mass transfer resistance decreases to an optimum velocity of operation. When higher interstitial velocities than the optimum are reached the in overall reaction speed decreases due to the drag of the cells present in the biofilm. The reactor containing polyurethane foam with equivalent spherical diameter of 4 mm also showed higher maintainability biofilm reaching optimum interstitial velocity at 1,4 mm.s-1.

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Data de Publicação

2014-02-13

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