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Produção de biohidrogênio em reator anaeróbio de leito estruturado a partir de águas residuárias: compreendendo o papel do leito fixo e sua influência na microbiota acidogênica

Processo: 19/11012-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2019
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Marcelo Zaiat
Beneficiário:Matheus Neves de Araujo
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):Bio-hidrogênio   Reatores biológicos   Tratamento biológico anaeróbio   Fermentação   Bioenergia

Resumo

Devido à crescente demanda global por recursos naturais, associada às limitações na disponibilidade de recursos fósseis, a busca por fontes de energia renováveis e matérias-primas torna-se necessária a fim de manter o contínuo desenvolvimento tecnológico. Nesse contexto, o conceito de biorrefinaria aplicado no tratamento de águas residuárias caracteriza-se como uma alternativa promissora pela geração de produtos de valor agregado a partir de resíduos de baixo custo. Os processos fermentativos podem ser direcionados para a produção de biohidrogênio (bioH2) e outros metabólitos de valor agregado por meio do processamento anaeróbio de águas residuárias. Apesar da viabilidade comprovada dos processos fermentativos dentro do conceito de biorrefinaria, vários aspectos ainda requerem investigações adicionais que forneçam viabilidade técnico-econômica efetiva ao processo, tal como o estabelecimento de níveis contínuos e estáveis de produção de bioH2. Dentre as diferentes configurações de reatores disponíveis, reatores anaeróbios de leito estruturado (AnSTBR) demonstraram o potencial de manter níveis estáveis e contínuos de produção de bioH2, uma vez que proporcionam melhor controle na dinâmica do acúmulo de biomassa. Esta configuração de reator tende a impedir o estabelecimento de vias metabólicas indesejáveis quando em comparação com reatores convencionais de leito empacotado. No entanto, estudos em andamento levaram a questionamentos sobre o papel efetivo do leito fixo em sistemas AnSTBR voltados a produção de bioH2, mostrando uma conversão massiva de substrato fresco (açúcares) antes da região do leito fixo. Neste contexto, este estudo tem como objetivo avaliar o papel do leito fixo na produção termofílica de bioH2 utilizando o AnSTBR como sistema acidogênico. Dinâmica de crescimento e distribuição de biomassa, produção de metabólitos e caracterização microbiana serão estudados em sistemas contínuos com diferentes alturas de leito fixo, proporcionando uma compreensão holística do processo fermentativo. (AU)