A fermentação e digestão de vinhaça de cana-de-açúcar e glicerina como cossubstratos é uma alternativa para balanceamento nutricional, diluição de inibidores, aumento da biodegradabilidade e extração de produtos de valor agregado a partir de dois substratos amplamente produzidos no Brasil, tudo em um mesmo aparato experimental. Este estudo objetivou avaliar o efeito do aumento das concentrações de vinhaça e glicerina (50%: 50% em base DQO) de 10 para 20 g DQO L^-1 em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) acidogênico termofílico (55 °C) (60 - 120 kg DQO m^-3 d^-1) e de 2 para 20 g DQO L^-1 em RALFs metanogênicos de dois estágios termofílico (55 °C) e mesofílico (25 °C) e um estágio termofílico (55 °C) (2 a 20 kg DQO m^-3 d^-1). O RALF metanogênico de um estágio apresentou performance estável de produção de metano e remoção de matéria orgânica até 20 kg DQO m^-3 d^-1 e isso foi confirmado pela predominância de Methanothrix em 10 kg DQO m^-3 d^-1. O maior rendimento de hidrogênio no RALF acidogênico (0,29 mmol H₂ g^-1 DQO_aplicada) foi observado em 120 kg DQO m^-3 d^-1 e foi associado ao alongamento de cadeia de HLa e acetato à butirato. Este resultado foi corroborado pela composição taxonômica do reator (Lacticaseibacillus e Clostridium) e detecção dos genes associados a essa via (ldhA, LDH, ldh). Apesar do efeito antagônico observado no reator acidogênico, a performance de produção de metano em dois estágios foi estável em RALF mesofílico e termofílico até 15 kg DQO m^-3 d^-1. Essa similaridade se refletiu na composição da biomassa dos reatores, que apresentaram balanceamento entre abundâncias relativas de arqueias acetoclásticas e hidrogenotróficas. A digestão mesofílica apresentou vantagem sobre a termofílica até 10 kg DQO m^-3 d^-1 devido à eliminação de agente tamponante. Em 20 kg DQO m^-3 d^-1, o RALF mesofílico apresentou falha. Porém, no geral, a co-digestão de vinhaça e glicerina foi estável em um e dois estágios. Então, os ganhos da co-digestão de vinhaça em dois estágios em relação a um estágio só são evidentes para maximização da produção e futura extração de metabólitos no reator acidogênico e para casos de variações significativas da composição de vinhaça afluente aos reatores.

The fermentation and anaerobic digestion of sugarcane vinasse and glycerin as co-substrates is an alternative for nutritional balance, dilution of inhibitors, increased biodegradability, and treatment of wastewater widely produced in Brazil in the same experimental apparatus. The present study aimed to evaluate the effects of increasing the concentrations of vinasse and glycerin (50%: 50% on a COD basis) from 10 to 20 g COD L^-1 in an acidogenic and thermophilic anaerobic fluidized bed reactor (ALF) (55 °C) (60 – 120 kg COD m^-3 d^-1), from 2 to 20 g COD L^-1 in thermophilic (55 °C) and mesophilic (25 °C) two-stage methanogenic RALFs, and from 2 to 20 g COD L^-1 in a one-stage thermophilic RALF (55°C) (2 to 20 kg COD m^-3 d^-1) were evaluated. The one-stage methanogenic RALF showed stable performance of methane production and organic matter removal up to 20 kg COD m^-3 d^-1, and this was confirmed by the predominance of Methanothrix at 10 kg COD ^-3 d^-1. The highest yield of hydrogen in acidogenic RALF (0.29 mmol H₂ g^-1 COD_applied) was observed in 120 kg COD m^-3 d^-1 and was associated with chain elongation of lactate and acetate to butyrate. This result was supported by the taxonomic composition of the reactor (Lacticaseibacillus and Clostridium) and the detection of genes associated with this pathway (ldhA, LDH, ldh). Despite the antagonistic effect observed in the acidogenic reactor, the methane production performance in two stages was stable in mesophilic and thermophilic RALF up to 15 kg COD m^-3 d^-1. This behavior was reflected in the biomass composition of the reactors, which showed a similar balance between relative abundances of acetoclastic and hydrogenotrophic archaea. Mesophilic digestion showed an advantage over thermophilic digestion up to 10 kg COD m^-3 d^-1 due to the elimination of buffering. At 20 kg COD m^-3 d^-1, the mesophilic RALF failed. However, in general, vinasse and glycerin co-digestion were stable in one or two stages. Therefore, the gains of co-digestion of vinasse in two stages compared to one stage are only evident for maximizing production and future extraction of metabolites in the acidogenic reactor and for cases of significant variations in the composition of vinasse influent to the reactors.