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Title: Produção de biogás a partir de hidrolisados gerados no pré-tratamento por auto-hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar.
Authors: Ribeiro, Fernanda Resende
metadata.dc.contributor.advisor: Aquino, Sergio Francisco de
Keywords: Digestão anaeróbia
Biomassa vegetal
Issue Date: 2016
metadata.dc.contributor.referee: Aquino, Sergio Francisco de
Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos
Leão, Versiane Albis
Citation: RIBEIRO, Fernanda Resende. Produção de biogás a partir de hidrolisados gerados no pré-tratamento por auto-hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. 2016. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Abstract: O objetivo deste estudo consistiu em avaliar o processo de digestão anaeróbica de hidrolisado hemicelulósico produzido após o pré-tratamento hidrotérmico do bagaço de cana-de-açúcar. Para isso, ensaios de potencial bioquímico de metano (BMP) foram feitos a fim de selecionar uma condição ótima de pré-tratamento por auto-hidrólise (178,6 °C, 43,6 min e 0,24 g/mL de RSL), que resultou em produção acumulada de metano de 1,82 L/g COT. O hidrolisado de bagaço de cana obtido em tal condição foi alimentado continuamente em reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) e operado com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18,4 h. O desempenho do processo foi investigado através da variação da proporção de hidrolisado na solução de alimentação e da variação da carga orgânica volumétrica (OLR). Os dados experimentais mostraram que a diminuição da proporção de xilose/hidrolisado na solução de alimentação resultou em melhor desempenho do processo, enquanto que o aumento na COV causou uma queda no rendimento de produção de metano. A produção máxima de metano (184,2 NmL CH4/g DQOremovida) foi obtida com uma eficiência de remoção de DQO de 67,8%, quando o reator UASB foi alimentado com 100% de hidrolisado como substrato e com uma COV de 1,3 g DQO/L.d. Subsequentemente, quando a COV foi aumentada para 2,4 e 4,8 g DQO/L.d, ocorreu uma diminuição na produção de metano (34,8-80,2 NmLCH4 /g DQOremovida). Contraditoriamente, a maior remoção de DQO (85,7%) foi observada quando o reator foi alimentado com 100% de hidrolisado de bagaço de cana e uma COV de 2,4 g DQO/L.d. Os ácidos graxos voláteis (AGVs) apresentaram maior acúmulo (0,80 g DQOAGV/L) na condição em que o reator UASB foi alimentado com 100% de hidrolisado e COV de 4,8 g de DQO/L.d, tendo sido o ácido acético o AGV encontrado em maiores concentrações durante toda a operação. De modo geral, os resultados mostraram que a digestão anaeróbia de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar é viável, e que este processo poderia melhorar a geração de energia em uma indústria de bioetanol, permitindo também a utilização do bagaço de cana excedente de forma sustentável.
metadata.dc.description.abstracten: The aim of this study consisted in evaluating the anaerobic digestion performance of hemicellulose hydrolysate produced after hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse. For this, biochemical methane potential tests (BMP) were proceeded by selecting an optimal autohydrolysis pretreatment condition (178.6 °C, 43.6 min, and 0.24 g/mL of SLR), which obtained a cumulative methane production of 1.82 L/g TOC. The sugarcane bagasse hydrolysate obtained in such condition was continuously fed in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor operated at a hydraulic retention time (HRT) of 18.4 h. Process performance was investigated by varying the proportion of sugarcane hydrolysate in the feed solution and the inlet organic loading rate (OLR). Experimental data showed that the increase in the proportion of hydrolysate in the feed resulted in better process performance, while an increase in OLR caused a decrease in methane yields. The maximum methane yield (184.2 NmL CH4/g CODremoved) was obtained with a COD removal of 67.8% when the reactor was fed with 100% of sugarcane bagasse hydrolysate as a substrate and at an OLR of 1.3 g COD/L.d. Subsequently, when the OLR was increased to 2.4 and 4.8 g COD/L.d, it occurred a decrease in methane yields (34.8-80.2 NmL CH4/g CODremoved). Controversy, the highest COD removal (85.7%) was observed when the reactor was fed with 100% of sugarcane bagasse hydrolysate and at an OLR of 2.4 g COD/L.d. The volatile fatty acids (VFA) had the higher accumulation (0.80 g CODVFA/L) in the condition that the UASB reactor was fed with 100% of hydrolysate and an OLR of 4.8 g of COD/L.d. Besides that, acetic acid was the VFA found in higher concentrations during the entire operation. On the whole, the results showed that anaerobic digestion of sugarcane bagasse hydrolysate is feasible. This process could improve the net energy generation in a bioethanol plant, while enabling utilization of the surplus sugarcane bagasse in a sustainable manner.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/7112
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 09/11/2016 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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