Avaliação das caraterísticas físico-químicas e filogenéticas da produção de hidrogênio e homoacetogênese a partir de resíduos do processamento de café

Resumo

A produção biológica de hidrogênio (H2) via fermentação é alternativa de interesse, pela possibilidade da utilização de biomassa residual renovável, sem a geração de subprodutos poluentes. Para esta finalidade, os resíduos do processamento de café são atrativos devido a sua abundância e pouca aplicação em processos fermentativos. Porém, baixos rendimentos de H2 são comumente obtidos, em decorrência do seu consumo por bactérias e arquéias metanogênicas. Entre elas, as bactérias produtoras de hidrogênio podem alterar seu metabolismo para homoacetogênese, utilizando o H2 para a geração de ácido acético. Os mecanismos que levam a esta mudança metabólica não estão ainda esclarecidos. Portanto, o objetivo principal deste trabalho será avaliar o efeito dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos sobre a produção de H2 e homoacetogênese. Para atingir este objetivo, dois tipos de resíduos do processamento de café serão testados: resíduo sólido (casca) pré-tratado hidrotermicamente e água residuária do processamento de café provenientes da lavagem, despolpamento, desmucilagem dos grãos de café (ARC). As condições de pré-tratamento hidrotérmico da casca (temperatura e tempo) serão selecionadas mediante a comparação do efeito de severidades altas e baixas na produção de H2. Serão avaliadas as variáveis pH (4,0 - 5,5 - 7,0), substrato (casca pré-tratada e ARC), e concentração do substrato (5, 15 e 25 g DQO L-1 para ARC e 2, 4 e 6 g L-1 para a casca), mediante a realização de fermentação com misturas de casca e ARC. O experimento será montado em reatores em batelada de 500 ml com 50% de headspace e 50% de volume reacional e mantidos a 35°C. A fermentação será natural, com a finalidade de favorecer o desenvolvimento da microbiota a partir dos resíduos. Análises fisioquímicas e cromatográficas serão realizadas, tais como: demanda química de oxigênio, série de sólidos, fenóis totais, composição do biogás, produção de H2, açúcares, ácidos orgânicos e álcoois. A condição sobre a qual seja obtida a maior produção de gás H2 e homoacetogênese, serão selecionadas para realizar a caracterização filogenética por meio do sequenciamento do RNAr 16S (bactérias) e 18S (fungos) em larga escala (next generation).