Effect of pH on the anaerobic acidogenesis of agroindustrial wastewaters for maximization of bio-hydrogen production: A lab-scale evaluation using batch tests

Biodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração

“…Há também um número crescente de estudos a partir de águas residuárias complexas, buscando-se definir as melhores condições e o potencial destas para recuperação de energia via BioH 2 . Estudos incluem o uso de soro de leite (Davila-Vazquez et al, 2011;Perna et al, 2013;Dareioti et al, 2014), efluentes da produção de refrigerantes (Peixoto et al, 2011) e do processamento de alimentos Scoma et al, 2013), melaço de beterraba (Li et al, 2009), manipueira (Amorim et al, 2014;Rosa et al, 2014;Andreani et al, 2015;Gomes et al, 2016), dentre outras. Entretanto, a literatura científica ainda pode ser considerada escassa em termos da produção de BioH 2 a partir de vinhaças 14 , especialmente ao 14 Embora o termo "vinhaça" seja aplicado para designar o efluente da destilação de etanol, seja para produção de combustível ou de bebidas, o tipo de matéria-prima, o processo produtivo empregado e o produto final influenciam significativamente a composição da vinhaça, especialmente em relação ao teor de açúcares.…”

“…Vários são os fatores potencialmente associados à ocorrência de instabilidades na produção de H 2 em reatores de leito fixo, tendo em vista condições operacionais inadequadas, tais como: acúmulo excessivo de biomassa nos reatores (Hafez et al, 2010;Peixoto et al, 2011;Anzola-Rojas et al, 2015), estabelecimento de condições inadequadas de pH (Antonopoulou et al, 2010;Infantes et al, 2011;Dareioti et al, 2014) e aplicação de sub-ou sobrecargas orgânicas (Searmsirimongkol et al, 2011;Ferraz Jr. et al, 2014b).…”

“…Sistemas acidogênicos operados sem o devido controle do pH são vulneráveis a perdas de desempenho devido a inúmeros fatores que dependem estritamente deste parâmetro, tais como a atividade das hidrogenases, as rotas metabólicas predominantes e fenômenos de floculação e aderência microbiana (Antonopoulou et al, 2010;Dareioti et al, 2014). Por sua vez, o acúmulo de biomassa impacta negativamente a carga orgânica volumétrica específica (COVe), parâmetro que se aproxima da razão alimento/micro-organismo aplicada no reator.…”

“…Entretanto, esta estratégia pode levar a condições de sobrecarga orgânica nos reatores, uma vez que concentrações elevadas de substrato são aplicadas em TDHs relativamente curtos. O acúmulo de ácidos orgânicos, especialmente os ácidos butírico e propiônico, é frequentemente relatado em sistemas acidogênicos operados com vinhaça submetidos a cargas superiores a 100 kgDQO m -3 d -1 (Searmsirimongkol et al, 2011;Santos et al, 2014aSantos et al, , 2014bSantos et al, e 2014c (Karlsson et al, 2008;Luo et al, 2010a;Show et al, 2011;Braga et al, 2016 (Antonopoulou et al, 2010;Dareioti et al, 2014). Quanto à eficácia dos descartes, Anzola-Rojas e concluíram que sua realização propiciou a eliminação de micro-organismos não associados à produção de hidrogênio em reatores de leito fixo estruturado alimentados com sacarose; ou seja, tal constatação sugere a potencialidade dos descartes como estratégia operacional nos sistemas alimentados com vinhaça.…”

“…(OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA Embora a literatura aponte diversos valores ótimos de pH associados à produção de hidrogênio (Antonopoulou et al, 2010;Dareioti et al, 2014), tendo em vista a influência de fatores como os tipos de inóculo e substrato, condições operacionais e até mesmo a faixa de pH estudada, os estudos normalmente associam baixas produções de hidrogênio a valores de pH inferiores a 5,0, tanto em sistemas em batelada quanto em sistemas contínuos, independentemente do tipo de água residuária (Hwang et al, 2004;Antonopoulou et al, 2010;Dareioti et al, 2014 estiveram associados ao predomínio de ácido propiônico em detrimento do acético no meio, de modo que a rota fermentativa do ácido butírico não mostrou-se adequada para manter níveis satisfatórios da produção de hidrogênio. Embora a rota fermentativa butírica seja comumente observada em sistemas acidogênicos 57 (Hwang et al, 2009a;Dong-Jie et al, 2011;Mariakakis et al, 2011;Ferraz Jr. et al, 2014b;Santos et al, 2014c;Ferraz Jr. et al, 2015a), a geração de metabólitos mais reduzidos, tais como o próprio HBu e o etanol, implica prejuízos à produção de hidrogênio, tendo em vista a retenção deste nas moléculas mais reduzidas (Fernandes et al, 2010).…”