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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2020.tde-15102021-114111
Documento
Autor
Nombre completo
Beatriz Egerland Bueno
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Pirassununga, 2020
Director
Tribunal
Tommaso, Giovana (Presidente)
Damianovic, Marcia Helena Rissato Zamariolli
Pessoa, Sávia Gavazza dos Santos
Ribeiro, Rogers
Saia, Flavia Talarico
Zaiat, Marcelo
Título en inglés
Continuous treatment of aqueous phase of hydrothermal liquefaction of Spirulina in horizontal fixed bed anaerobic reactor using biostimulated sludge
Palabras clave en inglés
Anaerobic digestion
Hydrothermal liquefaction
Methane
Microalgae
Toxic effluent
Resumen en inglés
Hydrothermal liquefaction is a process that converts wet biomass into biofuels, more specifically bio-crude oil. Nevertheless, along with this process, a wastewater is generated rich in nutrients and organic matter content, however presenting large amount of toxic compounds. Anaerobic digestion is a promising option for post-hydrothermal liquefaction wastewater (PHWW) treatment. In this study, the anaerobic digestion of PHWW from Spirulina, was evaluate using biostimulated sludge as strategy to optimize the process. The biostimulation was conducted in a sequential batch reactor fed with an organic acids solutions and methanol aiming the development of acetogenic and methanogenic microorganisms. Two PHWW anaerobic biodegradability assays were performed, one with biostimulated sludge and another with non-biostimulated sludge. Biostimulated sludge was able to reach higher methane yields at higher organic matter concentrations (11 and 16 g COD.L-1) in relation to the non-biostimulated sludge (7 g COD.L-1) and presented a lower degree of inhibition under the inhibitory conditions tested. Therefore, the biostimulation was a key process to select and favor potential microorganisms involved in a specialized uptake of recalcitrant compounds, such as Mesotoga and Methanomethylovorans genera, which were fundamental to the bioconversion of PHWW. An interesting strategy for the treatment of toxic compounds is the use of biomass adhered to inert supports forming biofilms. In this work, the use of immobilized biomass was evaluated for the anaerobic degradation of PHWW in batch assays and continuous treatment. Small lag phase periods and volatile fatty acids balance showed the advantages of the use of biomass immobilized in polyurethane foam. Continuous treatment in a horizontal anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor reached chemical organic demand (COD) removal efficiencies from 40 to 69%, operating with 0,8 e 1,6 g COD.L. d-1. A second HAIB reactor was operated for evaluating the benefits of using methanol as co-substrate in the anaerobic degradation PHWW from Spirulina. However, methanol did not present positive contribution for degrading the PHWW.
Título en portugués
Tratamento contínuo da fase aquosa da liquefação hidrotermal de Spirulina em reator anaeróbio horizontal de leito fixo utilizando lodo bioestimulado
Palabras clave en portugués
Digestão anaeróbia
Efluentes tóxicos
Liquefação hidrotermal
Metano
Microalgas
Resumen en portugués
A liquefação hidrotérmica é um processo que converte a biomassa úmida em biocombustíveis, mais especificamente o bio-óleo bruto. No entanto, juntamente com esse processo, é gerada uma fase aquosa (PHWW) rica em nutrientes e conteúdo de matéria orgânica, porém com grande quantidade de compostos tóxicos. A digestão anaeróbia é uma opção promissora para o tratamento da PHWW. Neste estudo, a digestão anaeróbia de PHWW da Spirulina foi avaliada usando lodo enriquecido como estratégia para otimizar o processo. O enriquecimento foi realizado em um reator sequencial em batelada alimentada com ácidos orgânicos e metanol, visando a bioestimulação de microrganismos acetogênicos e metanogênicos. Foram realizados ensaios de biodegradabilidade anaeróbia de PHWW, com lodo não-bioestimulado e bioestimulado O lodo bioestimulado foi capaz de atingir valores superior de rendimento de metano em concentrações mais altas de matéria orgânica (11 e 16 g DQO.L-1) em relação ao lodo não bioestimulado (7 g DQO.L-1) e apresentou menor grau de inibição nas condições inibitórias testadas. Portanto, a bioestimulação foi um processo fundamental para selecionar e favorecer potenciais microrganismos envolvidos na degradação especializada de compostos recalcitrantes, como os gêneros Mesotoga e Methanometethylovorans, que foram fundamentais para a bioconversão do PHWW. Uma estratégia interessante para o tratamento de compostos tóxicos é o uso de biomassa aderida a suportes inertes formando biofilmes. Neste trabalho, o uso de biomassa imobilizada em espuma de poliuretano foi avaliado para a degradação anaeróbia do PHWW. Maior velocidade de produção de metano e menor acúmulo de ácidos voláteis graxos mostraram as vantagens do uso de biomassa imobilizada em espuma de poliuretano em ensaios em batelada. O tratamento contínuo em um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) alcançou a eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO), de 40 a 69%, quando operado com carga orgânica de 0,8 e 1,6 g DQO.L. d-1, respectivamente. Metanol foi avaliado como co-substrato na degradação anaeróbia PHWW da Spirulina e sua adição na proporção de 1:1, resultou em maior produção de metano em relação em ensaios em batelada.
 
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Fecha de Publicación
2021-10-15
 
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