Neste trabalho, avaliou-se a produção de biohidrogênio (bioH₂), ácidos orgânicos (AO) e solventes, por fermentação escura a partir de três resíduos agroindustriais: o soro de queijo, a vinhaça de cana-de-açúcar e a água residuária do cozimento de atum em conserva. No primeiro estudo, foram utilizados reatores UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo) e de leito fixo estruturado (LE) sem ajuste de pH para o processamento do soro, em condição mesofílica. Este primeiro estudo foi dividido em 3 etapas. A etapa 1 foi conduzida como um experimento controle com substrato constituído de sacarose e apresentou um rendimento médio de H₂ (HY) respectivo de 1,9 ± 1,9 e 1,1 ± 0,7 mol H₂ mol^-1 sacarose_consumida para o reator UASB e LE. A etapa 2 foi realizada com soro como substrato e não houve produção de bioH₂, porém uma alta concentração máxima de ácido láctico foi obtida (9,6 g L^-1). A etapa 3 foi operada com uma estratégia de adaptação da biomassa alimentando inicialmente os reatores com sacarose e substituindo-a gradativamente por soro, e trouxe melhores resultados de bioH₂ em comparação à etapa 2. Valores acima de 50% nas concentrações de H₂ no biogás foram obtidos para o UASB ao longo de toda a etapa, no entanto, a produção de bioH₂ a longo prazo não pôde ser alcançada. No próximo estudo, dois reatores UASB, em condição mesofílica (30°C) (U30) e termofílica (55°C) (U55) foram operados com vinhaça sem ajuste de pH e a mesma estratégia de adaptação da biomassa com sacarose e introdução gradativa do substrato foi utilizada. A produção de bioH2 foi viável apenas com sacarose e pH abaixo de 3,0, com valores médios respectivos de 1,5 ± 0,7 e 1,5 ± 1,1 mol H₂ mol^-1 sacarose_consumida para o U30 e U55, os quais cessaram com a substituição da sacarose pela vinhaça. Quando o soro e a vinhaça eram os únicos substratos, as bactérias não produtoras de hidrogênio substituíram as hidrogenogênicas encontradas com sacarose, conforme o valor de pH nos reatores aumentou naturalmente. Resultados promissores de produção de AO e solventes foram obtidos com vinhaça, com um rendimento médio de 376 ± 52 e 248 ± 122 mg DQO_AO g^-1 DQOt_ent para os reatores U30 e U55, respectivamente. No último estudo, um reator contínuo de mistura alimentado com água residuária de cozimento de atum em conserva foi avaliado. Foram obtidos resultados extremamente satisfatórios de conversão do substrato a AO com um grau máximo de acidificação de 73%. No entanto, não foi possível a obtenção de uma alta seletividade de produtos. A composição do substrato se mostrou tão importante quanto o pH, pois alguns aminoácidos (AA) podem ter diferentes produtos de degradação dependendo das condições operacionais ou das interações com outros AA, dificultando a obtenção de alta seletividade no processo. Os três substratos avaliados neste estudo mostraram um grande potencial para a produção de AO por fermentação escura e vale destacar que resultados extremamente promissores foram obtidos mesmo nas etapas sem ajuste de pH.

In this work, the production of biohydrogen (bioH₂), organic acids (OA) and solvents was evaluated through dark fermentation of three agroindustrial wastes: cheese whey, sugarcane vinasse and wastewater from canned tuna cooking. In the first study, an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor and a structured fixed bed (FB) reactor without pH adjustment were used for whey processing, in mesophilic condition. This first study was divided into 3 stages. Stage 1 was conducted as a control experiment with sucrose substrate and showed an average H₂ yield (HY) of respectively 1.9 ± 1.9 and 1.1 ± 0.7 mol H₂ mol^-1 sucrose_consumed for UASB and FB reactor. Stage 2 was performed with whey as substrate and there was no production of bioH₂, however a high maximum lactic acid concentration was obtained (9.6 g L^-1). Stage 3 was operated with a biomass adaptation strategy, initially feeding the reactors with sucrose and gradually replacing it with whey and it brought better bioH₂ results compared to stage 2. Values above 50% of H₂ concentrations in biogas were obtained for UASB reactor throughout the entire stage, however, long-term bioH₂ production could not be achieved. In the next study, two UASB reactors, in mesophilic (30°C) (U30) and thermophilic (55°C) (U55) conditions were operated with vinasse without pH adjustment and the same strategy of biomass adaptation with sucrose and gradual introduction of the substrate was used. BioH₂ production was viable only with sucrose and pH below 3.0, with respective average values of 1.5 ± 0.7 and 1.5 ± 1.1 mol H₂ mol^-1 sucrose_consumed for U30 and U55, which ceased with the replacement of sucrose by vinasse. When whey and vinasse were the only substrates, non-hydrogen-producing bacteria replaced the hydrogenogenic ones found with sucrose, as the pH value in the reactors naturally increased. Promising results for the production of OA and solvents were obtained with vinasse, with an average yield of 376 ± 52 and 248 ± 122 mg COD_AO g^-1 CODt_in for U30 and U55 reactors, respectively. In the last study, a continuous mixing reactor fed with wastewater from cooking of canned tuna was evaluated. Extremely satisfactory results of substrate conversion to OA were obtained with a maximum acidification degree of 73%. However, it was not possible to obtain a high selectivity of products. Substrate composition proved to be as important as pH, as some amino acids (AA) may have different degradation products depending on operational conditions or interactions with other AA, making it difficult to obtain high selectivity in the process. The three substrates evaluated in this study showed great potential for OA production through dark fermentation and it is worth noting that extremely promising results were obtained even in the stages with no pH adjustment.