Biohydrogen production via dark fermentation using microbial consortia and cassava processing wastewater-based media

Abstract

Resumo: Na transformação das matérias primas em produtos com valor agregado grandes quantidades de efluentes com composição variável e complexa são gerados, como é o caso da manipueira e da milhocina. Diferentes pesquisas têm mostrado que os efluentes citados têm sido usado como substrato na produção de diferentes metabolitos, contudo uma das áreas que mais promete é a produção de bioenergia. O Objetivo deste trabalho foi produzir bioH2 usando efluentes agroindustriais e diferentes consórcios microbianos. Na primeira etapa deste estudo foram isolados e identificados a traves de técnicas moleculares cinco consórcios microbianos de diferentes ambientes brasileiros, também foi selecionada a melhor fonte de nitrogênio (estrato de levedura). Na segunda etapa as variáveis C/N, % inoculo, pH, T (°C) foram otimizadas em cada consorcio e se obteve um modelo matemático para cada consorcio. Ressalta-se que a pesquisa foi desenvolvida usando manipueira hidrolisada e esterilizada, manipueira bruta e manipueira esterilizada, a otimização foi feita com esta última. Na terceira etapa, foram avaliadas as condições ótimas de cada consorcio usando os três substratos, a produção de hidrogênio e de ácidos orgânicos foi monitorada usando cromatografia gasosa e HPLC, respectivamente. Finalmente, os consórcios com os melhores rendimentos (Vir and Gal ) foram avaliados usando unicamente efluentes (manipueira e milhocina), além disso o processo foi escalonado até 5L.

Abstract: In the transformation of raw materials into value-added products, large amounts of effluents with variable and complex composition are generated, as in the case of cassava processing wastewater (CPW) and corn steep liquor (CSL). Different researches have shown that the mentioned effluents have been used as substrate in the production of different metabolites, however one of the areas that most promises are the bioenergy production. The objective of this work was to produce bioH2 using agro-industrial effluents and different microbial consortia. In the first stage of this study were isolated and identified through molecular techniques five microbial consortia from different Brazilian environments, and was also selected the best source of nitrogen (yeast stratum). In the second stage the variables C / N, inoculum %, pH, T (°C) were optimized in each consortium and a mathematical model was obtained for each consortium. It is noteworthy that the research was developed using hydrolyzed and sterilized CPW, crude CPW and sterile CPW and the optimization was made with the latter. In the third stage, the optimum conditions of each consortium were evaluated using the three substrates, and hydrogen and organic acids production was monitored using gas chromatography and HPLC, respectively. Finally, the best yielding consortia (Vir and Gal) were evaluated using only effluents (CPW and CSL), and the process was scaled up to 5L.