Avaliação da influência de nanopartículas de Ferro e Níquel na produção fermentativa de hidrogênio em reatores em batelada e contínuo

• Processo: 17/23008-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Maria Bernadete Amâncio Varesche
• Beneficiário: Alana Gandra Lima de Moura
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/06246-7 - Aplicação do conceito de biorrefinaria a estações de tratamento biológico de águas residuárias: o controle da poluição ambiental aliado à recuperação de matéria e energia, AP.TEM
• Assunto(s): Nanopartículas Níquel Ferro
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Design de Experimentos | ferro | Nanopartículas | níquel | Produção fermentativa de hidrogênio | Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado (RALF) | Produção fermentativa de hidrogênio

Resumo

O hidrogênio será o combustível do futuro, por seu caráter renovável, e por ter como único produto final de sua combustão a água. O processo fermentativo é uma das alternativas de produção biológica deste gás. Este processo pode ser catalisado por nanopartículas de Ferro e Níquel, elementos químicos que atuam como cofatores da hidrogenase, a qual catalisa a produção de hidrogênio. Por meio deste estudo pretende-se otimizar a produção fermentativa de hidrogênio a partir da adição de nanopartículas de Ferro ou Níquel. Para tanto, serão realizados ensaios em reator em batelada variando-se os parâmetros pH inicial (5, 6 e 7), concentração de substrato (5, 15 e 30 g de glicose L-1) e concentração de nanopartículas, por meio do design de composto central rotacional (DCCR). Ênfase será dada à obtenção de condições ótimas, as quais serão aplicadas na operação de reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) contínuo para posterior comparação da produção acumulada de hidrogênio com partículas de ferro, níquel, ou sem a adição de partículas. Na primeira etapa de operação, o RALF será alimentado com água residuária sintética a base de glicose e posteriormente com água residuária real (vinhaça). Ao final destas etapas será realizada a caracterização microbiana do biofilme do reator utilizando sequenciamento do RNAr 16S. Por se tratar de pesquisa inovadora e, portanto, em início de entendimento do processo, os reatores biológicos (batelada e RALF) serão inoculados com cultura pura de Clostridium butyricum.

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MOURA, A. G. L.; RABELO, C. A. B. S.; OKINO, C. H.; MAINTINGUER, I, S.; SILVA, E. L.; VARESCHE, M. B. A.. Enhancement of Clostridium butyricum hydrogen production by iron and nickel nanoparticles: Effects on hydA expression. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 45, n. 53, p. 28447-28461, OCT 30 2020. (18/26470-7, 17/23008-8, 15/06246-7)

MOURA, ALANA G. L.; DELFORNO, TIAGO P.; RABELO, CAMILA A. B. S.; SILVA, EDSON L.; VARESCHE, MARIA B. A.. Iron zero valent nanoparticles applied in the biorefinery concept: Functional genes in continuous bioreactor fermenting vinasse. BIOMASS & BIOENERGY, v. 174, p. 14-pg., 2023-05-30. (17/23008-8, 15/06246-7, 18/26470-7)

MOURA, A. G. L.; DELFORNO, T. P.; RABELO, C. A. B. S.; KUMAR, G.; SILVA, E. L.; VARESCHE, M. B. A.. Iron and nickel nanoparticles role in volatile fatty acids production enhancement: Functional genes and bacterial taxonomy in an anaerobic fluidized bed reactor. Biochemical Engineering Journal, v. 187, p. 12-pg., 2022-10-07. (17/23008-8, 15/06246-7, 18/26470-7)

MOURA, ALANA G. L.; RABELO, CAMILA A. B. S.; SILVA, EDSON L.; VARESCHE, MARIA BERNADETE A.. Application of nanoparticles to increase biological hydrogen production: the difference in metabolic pathways in batch and continuous reactors. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY, v. N/A, p. 9-pg., 2023-05-11. (17/23008-8, 15/06246-7, 18/26470-7)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

MOURA, Alana Gandra Lima de. Avaliação da influência de nanopartículas de ferro e níquel na produção fermentativa de hidrogênio em reatores em batelada e contínuo. 2021. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.