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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-29032017-150302
Documento
Autor
Nome completo
Willame de Araújo Cavalcante
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2016
Orientador
Banca examinadora
Santaella, Sandra Tédde (Presidente)
Sarti, Arnaldo
Van Haandel, Adrianus Cornelius
Título em português
Fermentação anaeróbia para formação de ácido caproico a partir de produtos e subprodutos da cadeia produtiva da cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
Clostridium Kluyveri
Ácidos orgânicos
Alongamento de cadeia carboxílica
Indústria sucroalcooleira
Processo caprogênico
Resumo em português
O ácido caproico é derivado da cadeia petroquímica e, tem diversas aplicações na indústria química. No entanto, este ácido pode ser produzido de forma mais ambientalmente adequada, a partir da fermentação anaeróbia. O objetivo dessa pesquisa foi investigar condições operacionais para a formação anaeróbia de ácido caproico a partir de produtos e subprodutos da indústria sucroalcooleira. Utilizou-se um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB - Upflow Anerobic Sludge Blanked), com volume útil de 13,8 L, alimentado com substratos simples (etanol e ácido acético) ou com substrato complexo (fermentado alcoólico de melaço de cana). Durante a operação do reator UASB, a COV variou de 2,0 a 5,5 gDQO.L-1.d-1 em pH ácido (5,3). A taxa de produção volumétrica de ácido caproico a partir de substrato simples (1,0 gC6.L-1.d-1) em reator UASB foi superior àquela com substrato complexo (0,2 gC6.L-1.d-1). Em pH de aproximadamente 5,3, a produção de ácido caproico ficou limitada a um valor de aproximadamente 2,8 gC6. L-1 devido a maior presença de ácidos não dissociados. Utilizando fermentado de melaço de cana contendo etanol (150 mM de etanol), é possível atingir uma produção de até 4,0 gC6. L-1 em pH com adição clorofórmio como inibidor seletivo para organismos metanogênicos. A presença de ácido acético acelera a formação de ácido butírico, resultando no acúmulo deste devido à ausência de etanol como doador de elétrons. Dessa forma, a formação de ácido caproico a partir de fermentado de melaço de cana não necessita da adição externa de ácido acético. É necessária extração seletiva do ácido caproico, evitando o acumulo indesejado.
Título em inglês
Anaerobic fermentation for caproic acid training from products and by-products of the sugarcane industry
Palavras-chave em inglês
Clostridium kluyveri
Caprogenic process
Carboxylic chain elongation
Organics acids
Sugar-cane industry
Resumo em inglês
Caproic acid is derived from the petrochemical production chain and has many applications in the chemical industry. However, this acid can be produced in a more environmental friendly technological route, using the anaerobic fermentation. The objective of this research was to investigate the operational conditions for anaerobic caproic acid formation using the products and by-products of the sugarcane industry. We used an upflow anaerobic sludge blanket and upflow (UASB - Upflow Sludge anerobic Blanked), with a working volume of 13.8 L, fed with simple substrates (ethanol and acetic acid) or complex substrate (undistilled fermented molasses). During the UASB reactor operation, OLR ranged from 2.0 to 5.5 gDQO.L-1.d-1 at acid pH (5.3). The volumetric production rate of caproic acid from simple substrates (1.0 gC6.L-1.d-1) in UASB reactor was superior to that from complex substrate (0.2 gC6.L-1.d-1). At pH of approximately 5.3, caproic acid production was limited to a value of approximately 2.8 gC6.L-1 due to the greater presence of non-dissociated acids. Using fermented sugar cane molasses containing ethanol (150 mM ethanol), can be achieved a production of up to 4.0 gC6.L-1 in pH by adding chloroform as a selective inhibitor for methanogenic organisms. The presence of acetic acid accelerates the formation of butyric acid, resulting in the accumulation of this due to the absence of ethanol as an electron donor. Thus, the formation of caproic acid from fermented molasses does not require the external addition of acetic acid. It is necessary selective extraction of caproic acid, preventing unwanted accumulation.
 
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Data de Publicação
2017-04-12
 
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