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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83094| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Rendimento de bio-hidrogênio a partir da fermentação escura do bagaço de malte hidrolisado: pré-tratamentos por explosão a vapor e termo-alcalino |
| Título em inglês: | Biohydrogen yield from dark fermentation of hydrolyzed malt bagasse: pre-treatments by steam and thermo-alkaline explosion |
| Autor(es): | Kanheski, Guilherme Luiz Izoton |
| Orientador: | Santos, André Bezerra dos |
| Coorientador: | Silva, Amanda de Sousa e |
| Palavras-chave em português: | Fermentação anaeróbica;Bagaço de malte;Termo-alcalino;Hidrogênio verde;Explosão a vapor |
| Palavras-chave em inglês: | Anerobic fermentation;Malt bagasse;Thermo-alkaline;Green hydrogen;Steam explosion |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | KANHESKI, Guilherme Luiz Izoton. Rendimento de bio-hidrogênio a partir da fermentação escura do bagaço de malte hidrolisado: pré-tratamentos por explosão a vapor e termo-alcalino. 2025. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | A crescente demanda energética, aliada aos impactos ambientais da utilização de combustíveis fósseis, tem impulsionado a busca por fontes alternativas e sustentáveis de energia. Nesse cenário, o bio-hidrogênio surge como uma opção promissora, podendo ser obtido por diferentes rotas, inclusive a partir da conversão biológica de resíduos agroindustriais, pelo processo de fermentação escura. O bagaço de malte (Brewer’s Spent Grain – BSG), principal subproduto da indústria cervejeira, apresenta elevado potencial para valorização energética por meio desse bioprocesso, desde que submetido a pré- tratamentos adequados para aumentar sua biodisponibilidade. Este trabalho teve como objetivo avaliar a produção de bio-hidrogênio via fermentação escura do BSG hidrolisado, submetido a dois diferentes pré-tratamentos: explosão a vapor e termo- alcalino. A metodologia foi estruturada em experimentos para cada pré-tratamento, envolvendo a variação da relação substrato/inóculo (S/I), o aumento da concentração orgânica, aplicação de diferentes graus de severidade de explosão a vapor e a adição de materiais condutores. Os ensaios foram conduzidos em reatores em batelada, sob condições controladas de temperatura e agitação. Os rendimentos de bio-hidrogênio foram analisados em conjunto com os perfis de ácidos graxos voláteis (AGVs), visando compreender a dinâmica fermentativa e a seletividade metabólica dos sistemas avaliados. Os resultados demonstraram que o pré-tratamento por explosão a vapor apresentou rendimento superior (142 mL H2/gDQO), cerca de 165% maior que o termo-alcalino (54 mL H2/gDQO), favorecendo rotas hidrogenogênicas com menor atuação de vias desviantes. Já o termo-alcalino, apesar da alta solubilização e baixa formação de inibidores, teve desempenho limitado principalmente pela atuação de rotas desviantes e por possíveis desequilíbrios redox induzidos pela agressividade química do pré- tratamento. A adição de materiais condutores não resultou em ganhos expressivos em nenhum dos tratamentos, especialmente sob condições já otimizadas, no caso do pré- tratamento por explosão a vapor, ou metabolicamente instáveis, no caso do termo- alcalino. Os resultados reforçam a importância da otimização integrada entre tipo de pré- tratamento e condições operacionais para o avanço tecnológico na produção de bio- hidrogênio em biorrefinarias sustentáveis. |
| Abstract: | The increasing global energy demand, coupled with the environmental impacts of fossil fuel use, has driven the pursuit of alternative and sustainable energy sources. In this context, biohydrogen emerges as a promising option, which can be obtained through various routes, including the biological conversion of agro-industrial residues via dark fermentation. Brewer’s Spent Grain (BSG), the main by-product of the brewing industry, holds considerable potential for energy valorization through this bioprocess, as long as it is subjected to suitable pretreatment methods that enhance its biodegradability. This study aimed to evaluate biohydrogen production via dark fermentation of hydrolyzed BSG subjected to two distinct pretreatment methods: steam explosion and thermo-alkaline processing. Batch experiments were conducted for each pretreatment, testing different substrate/inoculum (S/I) ratios, organic concentrations, steam explosion severities, and the addition of conductive materials. Biohydrogen yields were analyzed alongside volatile fatty acids (VFAs) profiles to assess fermentative dynamics and metabolic selectivity. Results showed that steam explosion led to superior performance, reaching a maximum yield of 142 mL H2/gCOD, approximately 165% higher than the thermo- alkaline process (54 mL H2/gCOD), due to a stronger predominance of hydrogenogenic pathways and reduced occurrence of metabolic deviations. Conversely, despite high carbohydrate solubilization and low formation of classical inhibitors, the thermo-alkaline pretreatment was limited by deviant routes and potential redox imbalances induced by the chemical severity of the process. The addition of conductive materials did not significantly improve biohydrogen yields in either scenario, especially under already optimized conditions (steam explosion) or metabolically unstable environments (thermo- alkaline). Overall, the findings highlight the importance of an integrated optimization between pretreatment strategy and operational conditions to advance biohydrogen production in sustainable biorefinery frameworks. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83094 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/5754191052612552 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-3395-8878 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/3626519258208111 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0001-6744-3795 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/9041266605472493 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2025_dis_glikanheski.pdf | 7,95 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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