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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2010.tde-11052010-173601
Document
Author
Full name
Mélida Del Pilar Anzola Rojas
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2010
Supervisor
Committee
Zaiat, Marcelo (President)
Monteggia, Luiz Olinto
Silva, Edson Luiz
Title in Portuguese
Influência da relação C/N na produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo
Keywords in Portuguese
Fermentação
Produção de hidrogênio
Relação carbono/nitrogênio
Sacarose
Abstract in Portuguese
O presente trabalho avaliou o efeito da relação 'C'/'N' na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose. Reatores de leito fixo e fluxo ascendente, com polietileno de baixa densidade reciclado para adesão da biomassa, foram operados a 25°C e com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 horas. Analisaram-se diferentes relações 'C'/'N' (40, 90, 140 e 190), usando a sacarose e a uréia como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente. Os valores médios de produtividade de 'H IND.2' foram de 0,6 mol-'H IND.2'/mol-sac, 1,3 mol-'H IND.2'/mol-sac, 2,2 mol-'H IND.2'/mol-sac e 1,7 mol-'H IND.2'/mol-sac quando operados os reatores com relações 'C'/'N' iguais a 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Encontrou-se um valor ótimo para 'C'/'N' de 137, que resultaria em produtividade de 'H IND.2' de 3,5 mol-'H IND.2'/mol-sac, valor igual ao alcançado na relação 'C'/'N' de 140. O biogás produzido foi composto de 'H IND.2' e 'CO IND.2', com valores médios porcentuais para o 'H IND.2' de 53%, 49%, 61% e 52% para as relações 'C'/'N' de 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Os principais produtos intermediários produzidos durante a produção de 'H IND.2' foram similares em todas as relações 'C'/'N', sendo principalmente detectados ácido acético, ácido butírico e etanol. Sob excesso de nitrogênio, o crescimento da biomassa foi maior com efeitos negativos sobre a produção de hidrogênio, enquanto carência de nitrogênio permitiu o controle do crescimento da biomassa e resultou em maiores produtividades de hidrogênio. Durante os experimentos observou-se queda na produção do biogás provavelmente por atuação de bactérias hidrogênio-oxidantes.
Title in English
Influence of the carbon/nitrogen ratio on the hydrogen production in a fixed-bed anaerobic reactor
Keywords in English
Carbon/nitrogen ratio
Fermentation
Hydrogen production
Sucrose
Abstract in English
This study evaluated the effect of the carbon/nitrogen ('C'/'N') ratio on the hydrogen production from a sucrose-based synthetic wastewater. Up-flow fixed-bed anaerobic reactors with recycled low-density polyethylene for biomass attachment, were operated at 25ºC and with a 2 hours time of hydraulic detention. Several 'C'/'N' relationship were studied (40, 90, 140 and 190), using sucrose and urea as carbon and nitrogen sources, respectively. The average value of the hydrogen productivity were 0,6 mol-'H IND.2'/mol-suc, 1,3 mol-'H IND.2'/mol-suc, 2,7 mol-'H IND.2'/mol-suc e 1,7 mol-'H IND.2'/mol-suc they were reached when the reactors were operated with 'C'/'N' of 40, 90, 140 and 190, respectively. It was found an optimal value for 'C'/'N' of 137, which would result in productivity of 3,5 mol-'H IND.2'/mol-suc, an amount equal to that achieved in the 'C'/'N' relationship of 140. Biogas produced was composed of 'H IND.2' and 'CO IND.2', with average 'H IND.2' content 53%, 49%, 61% and 52% for 'C'/'N' of 40, 90, 140 e 190, respectively. The mainly intermediary products during 'H IND.2' fermentation were similar for all the 'C'/'N' ratios, being specially detected acetic acid, butyric acid and ethanol. Under excess of nitrogen the biomass growth is higher with negative effects on hydrogen production while deprivation of nitrogen permits the control of biomass growth and results in higher hydrogen productivity. During the experiments it was been observed decline in the biogas production, probably because of the action of the hydrogen-oxidizing bacteria.
 
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ROJAS_MPA.pdf (1.64 Mbytes)
Publishing Date
2010-05-20
 
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  • ANZOLA-ROJAS, Mélida del Pilar, et al. The use of the carbon/nitrogen ratio and specific organic loading rate as tools for improving biohydrogen production in fixed-bed reactors [doi:10.1016/j.btre.2014.10.010]. Biotechnology Reports [online], 2015, vol. 5, p. 46-54.
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