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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2007.tde-12062007-183953
Document
Author
Full name
Ana Carolina Franco Ferreira de Andrade
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2007
Supervisor
Committee
Silva, Maria Bernadete Amancio Varesche (President)
Cammarota, Magali Christe
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Avaliação da produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa em reator em batelada
Keywords in Portuguese
Ácido acético
Bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa
Produção de hidrogênio
Abstract in Portuguese
As necessidades de energia global são, na sua maioria, dependentes de combustíveis fósseis. Hidrogênio é uma energia limpa alternativa a esses combustíveis fósseis. Bactérias fototróficas produzem hidrogênio a partir de compostos orgânicos por meio de processo anaeróbio dependente de luz. Assim, este trabalho visou avaliar o efeito das concentrações iniciais de ácido acético e biomassa, e a influência da intensidade luminosa, na produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa. Foram utilizados reatores em batelada de 2000 mL, com volume útil de 1000 mL e headspace de 1000 mL preenchido com hélio. Nos reatores foi adicionado ácido acético e glutamato de sódio (0,8 mmol/L) como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e cultura de bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa previamente purificada. O aumento da concentração inicial de ácido acético de 10 mmol/L para 17 mmol/L não promoveu mudanças significativas tanto no crescimento celular, quanto, na produção de hidrogênio (8,3 mL 'H IND.2'/g massa seca.h e 8,8 mL 'H IND.2'/g massa seca.h, respectivamente), para intensidade luminosa de 9000 - 10.000 lux. Nessa mesma intensidade luminosa, o aumento da concentração de biomassa inicial de 0,02 g/L para 0,04 g/L favoreceu o aumento da produção de hidrogênio de 8,8 mL 'H IND.2'/g massa seca.h para 10,6 mL 'H IND.2'/g massa seca.h, respectivamente. A produção de hidrogênio diminuiu acentuadamente de 10,6 mL 'H IND.2'/g massa seca.h para 1,0 mL 'H IND.2'/g massa seca.h com a diminuição da intensidade luminosa de 9000 - 10.000 lux para 4000 - 5000 lux. Na ausência de luz não ocorreu crescimento e produção de hidrogênio. A cultura manteve-se predominantemente avermelhada e as análise microscópicas mostraram a predominância de bacilos curvos, gram-negativos, aglomerados em formações de roseta; características típicas de alguns gêneros de bactérias fototróficas púrpuras não-sulfurosas. Todos os ensaios foram realizados à temperatura de 30 '+ OU -' 1 grau Celsius. A análise da estrutura da comunidade microbiana foi realizada por reação de polimerização em cadeia (PCR) de fragmentos de gene RNAr 16S, seguida de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE), e revelou que não houve variações relevantes na estrutura das populações microbianas em função das diferentes condições de cultivo.
Title in English
Evaluation of hydrogen production by purple non-sulfur phototrophic in batch reactor
Keywords in English
Acetic acid
Hydrogen production
Purple non-sulfur phototrophic bacteria
Abstract in English
The global energy requirements are mostly dependent on fossil fuels. Hydrogen is a clean energy alternative to these fuels. Phototrophic bacteria produce hydrogen from organic compounds by an anaerobic light-dependent electron transfer process. Therefore, this study aimed at to evaluate the effect of the initial concentrations of acetic acid and biomass, and the influence of the light intensity on hydrogen production by purple non-sulfur phototrophic bacteria. The experiments were performed in batch operation, in reactors of 2000 mL, with culture volume of 1000 mL and headspace of 1000 mL, filled with helium. Acetic acid and sodium glutamate (0.8 mmol/L) were used as sources of carbon and nitrogen, respectively, and culture of purple non-sulfur phototrophic bacteria previously purifided. The increase of the initial acetic acid concentration from 10 mmol/L to 17 mmol/L did not promote significant changes in the cell growth and in the hydrogen production (8.3 mL 'H IND.2'/g dry weight.h and 8.8 mL 'H IND.2'/g dry weight.h, respectively), under a light intensity of 9000 - 10,000 lux. In this same light intensity, the increase of the initial biomass concentration from 0.02 g/L to 0.04 g/L resulted in an increase in the hydrogen production from 8.8 mL 'H IND.2'/g dry weight.h to 10.6 mL 'H IND.2'/g dry weight.h, respectively. The hydrogen production suddenly decreased from 10.6 mL 'H IND.2'/g dry weigh.h to 1.0 mL 'H IND.2'/g dry weight.h with the reduction of the light intensity from 9000 - 10,000 lux to 4000 - 5000 lux. Hydrogen production was not observed in absence of light. The culture remained predominantly purple and the microscopic analysis showed the predominance of rod-shaped cells, gram-negative, accumulated in formation of rosettes; typical characteristics of some types of purple non-sulfur phototrophic bacteria. The analysis of the structure of the microbial community was carried out by reaction of polymerization in chain (PCR) of the RNAr 16S, followed of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), and reveled that the structure of the microbial populations did not change significantly in function of the different conditions of culture.
 
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andrade.pdf (2.32 Mbytes)
Publishing Date
2007-06-20
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • ANDRADE, A. C. F. F., et al. Produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa em reator em batelada. In Sinaferm 2007 - XVI Simpósio Nacional de Bioprocessos, Curitiba - Paraná, 2007. Sinaferm 2007 - XVI Simpósio Nacional de Bioprocessos., 2007.
  • ANDRADE, A. C. F. F., VARESCHE, M. B. A., e SAKAMOTO, I. K. Isolamento e caracterização nutricional de bactéria desnitrificante na presença de tolueno. In Sinaferm - XV Simpósio Nacional de Bioprocessos, Recife - Permanbuco, 2005. Sinaferm - XV Simpósio Nacional de Bioprocessos., 2005.
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