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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Processamento anaeróbio de um substrato complexo usando clostridium acetobutylicum, clostridium beijerinckii e cultura mista
Title Alternative: Anaerobic processing of a complex substrate using clostridium acetobutylicum, clostridium beijerinckii and mixed culture
Author: Mattiello-Francisco, Luísa, 1988-
Advisor: Mockaitis, Gustavo, 1979-
Abstract: Resumo: O presente trabalho avaliou de forma exploratória a produção de ácidos e solventes a partir de um substrato complexo em reatores anaeróbios (frascos de 500 mL) operados em tréplicas à temperatura de 35°C. Três diferentes inóculos foram estudados: Clostridium acetobutylicum, Clostridium beijerinckii e biomassa anaeróbia proveniente de reator UASB pré-tratada com choque ácido e térmico. O substrato complexo, contendo sacarose como carboidrato sem adição de vitaminas, solução tampão e micronutrientes, visa a futura substituição do mesmo por vinhaça da cana de açúcar. O ensaio foi conduzido em duas etapas distintas nas quais foram investigadas a influência do inóculo e a variação das relações S/M (substrato/micro-organismo), por meio do aumento da concentração de substrato. As concentrações de sacarose no substrato complexo foram de 2,6 g.L-1 (condições de 5.000 mg O2.L-1 em termos de DQO), 5,2 g.L-1 (condições de 10.000 mg O2.L-1 em termos de DQO) e 10,5 g.L-1 (condições de 20.000 mg O2.L-1 em termos de DQO), mantendo a concentração de inóculo inicial em 500 mg SVT?L-1. A produção dos ácidos ocorreu de forma distinta entre as culturas puras e a cultura anaeróbia mista. As culturas puras (C. acetobutylicum e C. beijerinckii) resultaram em elevada produção de ácido lático. Concentrações de DQO de 10.000 mg O2.L-1 e 20.000 mg O2.L-1 produziram respectivamente máximas de ácido lático de 3.331 mg.L-1 e 6.417 mg.L-1 com C. acetobutylicum e máximas de 5.709 mg.L-1 e 7.136 mg.L-1 com C. Beijerinckii. Em contrapartida, os reatores com cultura anaeróbia mista produziram ácido butírico com máxima de 1.092 mg.L-1 em concentrações de DQO de 10.000 mg O2.L-1 e máxima de 4.695 mg.L-1 em concentrações de DQO de 20.000 mg O2.L-1. Os solventes detectados foram etanol e butanol principalmente quando utilizado cultura anaeróbia mista, com máximas de etanol de 3.644 mg.L-1 (0,9 g-etanol.g-sacarose-1) e butanol de 22,3 mg.L-1 (0,007 g-butanol.g-sacarose-1) em concentrações de DQO de 20.000 mg O2.L-1. Houve repetibilidade nos reatores ao considerar nível de significância de 0,05, independente da concentração e inóculo utilizado. Desta forma, o presente estudo identificou adaptabilidade dos três inóculos ao substrato complexo e variabilidade na produção de ácidos e solventes nas diferentes relações S/M trabalhadas

Abstract: This study investigated the production of acids and solvents from a complex substrate in anaerobic reactors (500 mL bottles) operated in triplicates at 35°C temperature. Three different inoculum were studied: Clostridium acetobutylicum, Clostridium beijerinckii and anaerobic biomass from UASB pretreated with acid and thermal shock. The nutrient medium had as carbon source a complex substrate containing sucrose without addition of vitamins, buffer solution and micronutrients. This complex substrate is expected to be replaceable in the future by vinasse of sugar cane. The experiment was conducted in two distinct stages in which were investigated the influence of the inoculum used and the variation of F/M-ratio(food-to-microorganisms) by increasing substrate concentration. The concentration of sucrose in the complex substrate were 2.6 g.L-1 (conditions of 5,000 mg O2.L-1 in terms of COD), 5.2 g.L-1 (conditions of 10,000 mg O2.L-1 in terms of COD) and 10.5 g.L-1 (conditions of 20,000 mg O2.L-1 in terms of COD), keeping the initial concentration of inoculum in 500 mg SVT?L-1. Pure culture and mixed anaerobic culture produced different acid concentration. Pure cultures (C. acetobutylicum and C. beijerinckii) resulted in high lactic acid production. Concentrations of COD of 10,000 mg O2.L-1 and 20,000 mg O2.L-1 respectively produced optimum lactic acid of 3,331 mg.L-1 and 6,417 mg.L-1 with C. acetobutylicum and optimum of 5,709 mg.L-1 and 7.136 mg.L-1 with C. Beijerinckii. On the other hand, reactors with mixed anaerobic culture produced optimum of 1,092 mg.L-1 butyric acid in COD concentrations of 10,000 mg O2.L-1 and a maximum of 4,695 mg.L-1 in concentrations of COD of 20,000 mg O2.L-1. The solvents ethanol and butanol were detected mainly with mixed anaerobic cultures. The optimum ethanol production reached 3,644 mg.L-1 (0.9 g-ethanol.g-sucrose-1) and butanol reached 22.3 mg.L-1 (0.007 g-butanol.g-sucrose-1) at conditions of 20,000 mg O2.L-1 in terms of COD. There was repeatability in the reactors when considering level of significance of 0.05, independent of the concentration and inoculum used. Therefore, the present study identified the adaptability of all three inoculums to the complex substrate and the variability production of acids and solvents in the different F/M-ratio
Subject: Ácidos orgânicos
Clostridium
Solventes
Metabolismo anaeróbio
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MATTIELLO-FRANCISCO, Luísa. Processamento anaeróbio de um substrato complexo usando clostridium acetobutylicum, clostridium beijerinckii e cultura mista. 2018. 1 recurso online (86 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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