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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-02072021-151215
Document
Author
Full name
Alexandre Rodrigues Ribeiro
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2020
Supervisor
Committee
Silva, Edson Luiz (President)
Rabelo, Camila Abreu Borges da Silva
Sarti, Arnaldo
Title in Portuguese
Produção fermentativa de hidrogênio e metabólitos solúveis a partir do hidrolisado da casca da batata em reatores em batelada
Keywords in Portuguese
Biohidrogênio
Celulose
Planejamento experimental
Pré-tratamento fisíco-químico
Resíduo lignocelulósico
Abstract in Portuguese
Nesta pesquisa foram avaliadas as fermentações da casca de batata sem e com pré-tratamento físico-químico utilizando os hidrolisantes NaOH 6M, HCl 30% e H2SO4 a fim de favorecer a produção de hidrogênio (H2). Para a otimização dos experimentos foi realizado um Planejamento Experimental utilizando Delineamento de Composto Central Rotacional (DCCR) e análise da Metodologia de Superfície de Resposta (Response Surface Methodology, RSM). Os efeitos individual e interativo das variáveis: concentração de casca de batata (38,79 a 81,21 g.L-1) e as proporções de NaOH 6M e HCl 30% (1,59 a 4,41% v.v-1) e H2SO4 (2,17 a 7,83% v.v-1) foram analisados com intuito de determinar os valores ótimos para a produção de H2. Os ensaios foram realizados, sob condição mesofílica (37 °C), pH 7,00 e agitação de 150 rotações por minuto, a partir de uma cultura mista pré-tratada termicamente e meio nutricional Del Nery. O aumento das concentrações de cascas de batatas influenciou de forma positiva as produções de H2 em todos os ensaios. De forma distinta, a proporção de hidrolisante foi significativa somente nas fermentações das cascas de batatas hidrolisadas com H2SO4, reduzindo a produção de H2 à medida que se eleva as proporções deste hidrolisante ácido. A maior produtividade de H2 de 1060,10 mL H2.L-1 ocorreu na fermentação utilizando 81,21 g.L-1 de casca hidrolisada com 3,00% v.v-1 NaOH 6M. Nas fermentações das cascas de batatas hidrolisadas com HCl 30% e H2SO4 foram observadas as máximas produções de 655,40 mL H2.L-1 e 268,49 mL H2.L-1, respectivamente. As produções dos ácidos acéticos (1,27 g.L-1) e butíricos (1,45 g.L-1) se destacaram sobre os demais metabólitos solúveis nas fermentações das cascas de batatas.
Title in English
Fermentative hydrogen production, in batch reactors, from potato peels
Keywords in English
Biohydrogen
Cellulose
Experimental planning
Lignocellulosic residue
Physico-chemical pre-treatment
Abstract in English
In this research, potato peel fermentations without and with physical-chemical pretreatment were evaluated using hydrolyzers, 6M NaOH, 30% HCl and H2SO4 in order to favor the production of hydrogen (H2). For the optimization of the experiments, an Experimental Design was carried out using a Rotational Central Compound Design (DCCR) and analysis of the Response Surface Methodology (RSM). The individual and interactive effects of the variables: potato peel concentration (38.79 to 81.21 g.L-1) and the proportions of 6M NaOH and 30% HCl (1.59 to 4.41% v.v-1) and H2SO4 (2.17 to 7.83% v.v-1) were analyzed in order to determine the optimal values for the production of H2. The tests were carried out, under mesophilic condition (37 °C), pH 7.00 and agitation of 150 rotations per minute, from a mixed culture pre-treated with heat and Del Nery nutritional medium. The increase in the concentrations of potato peels positively influenced the H2 production in all tests. In a different way, the proportion of hydrolyzate was significant only in the fermentation of potato peels hydrolyzed with H2SO4, reducing the production of H2 as the proportions of this acid hydrolyzer increase. The highest productivity of H2 of 1060.10 mL H2.L-1 occurred in the fermentation using 81.21 g.L-1 of hydrolyzed peel with 3.00% v.v-1 6M NaOH. In the fermentation of potato peels hydrolyzed with 30% HCl and H2SO4, the maximum yields of 655.40 mL H2.L-1 and 268.49 mL H2.L-1 were observed, respectively. The production of acetic (1.27 g.L-1) and butyric (1.45 g.L-1) acids stood out over the other soluble metabolites in potato peel fermentations.
 
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Publishing Date
2022-06-14
 
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