Avaliação de inóculos mistos para produção de biohidrogênio

Abstract

Resumo: A busca por fontes alternativas de energia tem se intensificado nos últimos anos devido à preocupação com o meio ambiente e a elevada dependência de fontes fósseis de energia. O hidrogênio (H2) mostra-se uma alternativa promissora e destaca-se como um vetor energético que não emite gases de efeito estufa, no entanto, atualmente quase 95% da produção mundial de hidrogênio é a partir de matérias-primas à base de combustíveis fósseis. A fermentação anaeróbia vem sendo uma opção interessante para a produção biológica de H2 (Bio-H2). Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi a avaliação de inóculos provenientes de resíduos agroindustriais para a produção de bio-H2 a partir da fermentação de efluente sintético contendo sacarose ou glicerol. Para isso foram preparados reatores para condução de ensaios em batelada, utilizando frascos agitados e condições mesofílicas. Foram avaliados inóculos provenientes de sistemas de tratamento anaeróbio de resíduos agroindustriais (suinocultura e abatedouro de aves), pré-tratados termicamente. Os substratos avaliados foram sacarose, glicerol puro e misturas de glicerol puro e glicerol bruto. A avaliação foi feita a partir da composição do biogás considerando a produção de H2 em mmol e percentual. Observou-se que o inóculo proveniente efluente de lagoa anaeróbia aplicada ao tratamento de águas residuais de abatedouro de aves é o mais indicado para a produção de Bio-H2 nas condições em que se conduziu o presente estudo. Nas reações utilizando sacarose como substrato obteve-se o maiore rendimento de H2 (8,3 mmol H2 L^-1 meio reacional). O máximo rendimento de H2 obtido para os ensaios utilizando glicerol puro como substrato foi de 3,6 mmol H2 L^-1 meio reacional; já para a mistura de glicerol puro/bruto obteve-se o máximo de 1,0 mmol H2 L^-1 meio reacional. Em relação a composição do biogás em percentual de H2, os melhores resultados obtidos foram 61,4, 63,3 e 50,5% (sacarose, glicerol puro e mistura de glicerol puro/bruto, respectivamente). A inibição da metanogênese por tratamento térmico mostrou-se eficiente, sendo possível obter biogás rico em H2 e isento de CH4.

Abstract: The search for alternative energy sources has intensified in recent years due to concern for the environment and the high reliance on fossil sources of energy. Hydrogen (H2) is a promising alternative and stands out as an energy vector that does not emit greenhouse gases, however, currently almost 95% of the world's hydrogen production from raw materials based on fossil fuels. The anaerobic fermentation has been an interesting option for organic production of H2 (Bio-H2). In this context, the objective of this study was the evaluation of inoculum from agroindustry waste to produce bio-H2 from the fermentation of synthetic sewage containing sucrose or glycerol. For it were prepared for conducting test reactors in batch, using bottles and mesophilic conditions. Inoculants were evaluated from anaerobic treatment systems of agro-industrial waste (pigs and slaughter of birds), thermally pre-treated. The substrates evaluated were sucrose, pure glycerol and glycerol mixtures pure and crude glycerol. The evaluation was made from the biogas composition considering the production of H2 at mmol and percentage. It was observed that the anaerobic pond effluent inoculum applied to treatment of waste water of slaughter of poultry is the most suitable for the production of Bio-H2 in the conditions in which conducted this study. In reactions using sucrose as a substrate was obtained the greatest yield of H2 (8.3 mmol L^-1 reaction system H2). The maximum performance of H2 obtained for the tests using pure glycerol as substrate was 3.6 mmol L^-1 reaction system H2; the mixture of pure glycerol/gross obtained the maximum of 1.0 mmol L^-1 reaction system H2. Regarding the composition of biogas in percentage of H2, the best results were 61.4, and 50.5 63.3% (sucrose, pure glycerol and glycerol mixture pure/gross, respectively). Inhibition of Methanogenesis by heat treatment was shown to be efficient, being possible to obtain biogas rich in H2 and CH4.