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Título: Produção biológica integrada de hidrogénio e metano a partir de resíduos da indústria do biodiesel
Autor: Nunes, Margarida Alexandra Ferreira
Orientador: Marques, Paula Alexandra S. Soares
Berardino, Santino Eugénio Di
Palavras-chave: Glicerina semi-refinada
Dark fermentation
Digestação anaeróbia
Biohidrogénio
Biometano
Teses de mestrado - 2015
Data de Defesa: 2015
Resumo: The search for alternatives able to sustain the energy needs of society and simultaneously reduce dependence on fossil fuels led to the development of renewable energy sources. In this context, the biofuels production has been widely studied, with biohydrogen (bioH2) and biomethane (bioCH4) showing great potential. On the other hand, biological processes as dark fermentation (DF) and anaerobic digestion (AD) can use industrial wastes, as substrate, contributing to its valorisation, which is an advantage from the economic and environmental point of view. In this work, it was developed an anaerobic fermentative integrated system for the valorisation of crude glycerol, a by-product from the biodiesel industry (substrate), through bioH2 and bioCH4production, by DF and AD, respectively. Initially, the bioH2 production by a bacteria strain of Enterobacter aerogenes (inoculum) was optimized, by the growing concentrations of substrate (≃10, 20, 30gglycerol/LFM) and inoculum (1 and 10%, v/v). In sequence, the most suitable fermentative medium to be used as a substrate in the AD process, was selected based on their chemical characterization, for bioCH4 production by a bacterial consortium (inoculum), in a mesophilic conditions. The results obtained showed that both E. aerogenes and bacterial consortium were efficient to the biological degradation of the industrial by-product. The maximum biohydrogen production achieved was 1014.54 mL, from an initial substrate concentration of 20gglycerol/LFM and an inoculum of 1% (v/v), although the higher specific bioH2 production yield attained (99.06 mL H2/ gconsumed glycerol) have been registered for the experimental condition of 10gglycerol/LFM and an inoculum of 1% (v/v), suggesting substrate inhibition. The use of the fermentation broth as substrate in an AD process, lead to the production of a biogas composed by about 50% in methane and a maximum production yield of 291.92mL CH4/gVSinitial.
A procura de alternativas capazes de sustentar as necessidades energéticas da sociedade e reduzir simultaneamente a dependência dos combustíveis fósseis conduziu ao desenvolvimento de fontes de energia renovável. Neste contexto, a produção de biocombustíveis tem sido bastante estudada, com o biohidrogénio (bioH2) e o biometano (bioCH4) a demonstrarem grande potencial. Por outro lado, processos biológicos como a por dark fermentation (DF) e a digestão anaeróbia (DA) podem utilizar resíduos industriais como substratos, contribuindo para a sua valorização, o que é uma enorme vantagem a nível económico e ambiental. Nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema integrado fermentativo anaeróbio, para valorização de glicerina semi-refinada, um subproduto da indústria de biodiesel (substrato), por produção de bioH2, por DF e de bioCH4, por DA. Inicialmente otimizou-se a produção de bioH2, por uma estirpe da bactéria Enterobacter aerogenes (inóculo), a partir de concentrações crescentes de substrato (≃10, 20 e 30 gglicerol/LMF) e de inóculo (1 e 10%, v/v). Em sequência, selecionou-se o meio fermentado mais adequado a utilizar como substrato no processo de DA, com base na sua caracterização química, para produção de bioCH4 por um consócio bacteriano (inóculo), em regime mesófilo. Os resultados obtidos revelaram que ambos os inóculos foram eficientes na degradação biológica do subproduto industrial. A produção máxima atingida de bioH2 foi de 1014,6 mL, a partir de uma concentração inicial de substrato de ≃20 gglicerol/LMF e um inóculo de 1% (v/v), apesar de o rendimento específico mais elevado (99,06 mL H2/g glicerol consumido), ter sido registado para ≃10 gglicerol/LMF e um inóculo de 1% (v/v), sugerindo alguma inibição por substrato. A utilização do meio fermentado, como substrato num processo de DA, resultou na produção de um biogás com cerca de 50% de CH4 e num rendimento máximo de produção 291,9 mL CH4/g SVinicial.
Descrição: Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/20202
Designação: Mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente
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