Modelagem de produção foto-biológica de hidrogênio a partir de resíduos orgânicos

Abstract

Resumo : Bactérias púrpuras não sulfuradas (PNS) possuem pigmentos fotossintéticos e produzem hidrogênio sempre que haja um ambiente adequado, incluindo iluminação suficiente, ausência de oxigênio, presença de ácidos orgânicos e limitação de nitrogênio. A modelagem do comportamento de um sistema composto por bactérias fermentativas e foto-fermentativas, utilizando glicose como substrato, é proposto. Modelos matemáticos auxiliam na automação e no controle do bioprocesso para uma fotoprodução de hidrogênio em escalas maiores, inclusive a industrial, reduzindo custos no desenvolvimento do sistema ideal. Uma modelagem numérica preliminar utilizando o software MATLAB® serviu para estudos de variações dos parâmetros, em regime de batelada. Depois, um modelo numérico adimensional de reator tubular contínuo foi modelado com o software COMSOL Multiphysics®. Os parâmetros bioquímicos para rodar o modelo adimensional foram buscados em literatura e combinações de parâmetros físicos são propostas para degradação de uma carga diária fixa. O número adimensional de Damkohler foi utilizado para estudar combinações de maior viabilidade econômica, sendo que os caso de Damkohler igual a 14,5 são desejáveis. Otimizações são propostas a fim de obter resultados mais confiáveis, maiores taxas de conversão, de mistura e de retirada do produto desejado: o hidrogênio gasoso.