Anais do I Seminário do Projeto Temático - Escola de Engenharia ...

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O Brasil é um dos maiores produtores de etanol, processo que é responsável pela
geração de um resíduo denominado vinhaça. Este resíduo apresenta valores elevados de DQO
(Demanda Química de Oxigênio), presença de matais pesados, e baixo pH. A vinhaça deixa a
coluna de destilação a elevadas temperaturas (85°C - 90°C), sendo necessário seu
resfriamento para que processos mesófilos ocorram. Assim, a possibilidade de realizar a
produção de hidrogênio em condições termofílicas poderia ser mais viável. (ROSSETTO,
1987; Wilkie et al. 2000).
Os microrganismos envolvidos na produção de hidrogênio podem atuar em ampla
faixa de temperatura. A maioria dos estudos tem sido realizada em temperaturas mesófilas.
Entretanto, o emprego de bactérias termófilas no processo pode ser bastante atrativo, pois
esses microrganismos são capazes usar ampla faixa de resíduos e produzir menor variedade de
metabólitos durante o processo de geração de H 2 . Além disso, temperaturas mais elevadas
podem favorecer o a termodinâmica das reações.
Microrganismos mesófilos, os quais são capazes de produzir hidrogênio via fermentação,
incluem bactérias anaeróbias estritas, como, por exemplo, bactérias do gênero Clostridium, e
anaeróbias facultativas, como Enterobacter (Ntaikou et al. 2010).
Estudos recentes têm reportado a produção biológica de hidrogênio em temperaturas
termófilas e hipertemófilas. Os microrganismos termófilos que têm sido empregados nesses
processos incluem espécies pertencentes aos gêneros Caldicellulosiruptor,
Thermoanaerobacterium, Thermotaga, Caloramator (Sigurbjörnsdóttir, 2009; Ntaikou et al.
2010).
Diante do exposto, o objetivo desse trabalho foi enriquecer consórcios microbianos
capazes de crescer e produzir hidrogênio a partir de vinhaça de cana-de-açúcar a 37°C e 55°C.
Material e Métodos
Inóculo
O inóculo utilizado para o enriquecimento dos consórcios microbianos foi lodo granular de
reator anaeróbio utilizado no tratamento de água residuária de abatedouro de aves (Avícola
Dakar, Tiête, SP/Brasil). O lodo anaeróbio foi previamente cultivado em meio de cultivo
sintético com sacarose (2 g DQO.L -1 ) em pH inicial 5,5 a 37°C e 55°C. Quando foi observado
produção de hidrogênio no biogás, o lodo foi submetido ao tratamento térmico (90º C –
10 minutos), according Kim et al. (2006). O tratamento térmico foi realizado por duas vezes
para a completa eliminação das arquéias metanogênicas. Estes ensaios foram realizados em
frasco de 0,5 L com volume reacional de 0,25 L e 20 % de lodo (v/v). Todos os ensaios foram
realizados em triplicata. Os frascos foram incubados à 37°C e 55°C, sem agitação.
Enriquecimento dos consórcios microbianos mesófilos e termófilos
Após o tratamento térmico, o lodo foi cultivado em meio de cultura com vinhaça diluída
(2 g DQO.L -1 ). Os ensaios foram realizados em frascos de 1 L, com volume reacional de 0,8 L
e 20 % (v/v) de lodo pré-tratado. N 2 (100%) foi fluxionado no headspace dos frascos para
manter as condições anaeróbias. Nesta fase, foram usados dois frascos: um deles foi mantido
a 37°C e o outro a 55°C. Esta etapa do trabalho, de aumento da biomassa e adaptação da
mesma à vinhaça durou aproximadamente 2 meses. Durante este período, o meio de cultivo
dos reatores foi trocado duas vezes por semana com a finalidade de suprir os microrganismos
com substrato e remover os metabólitos produzidos.
O substrato – vinhaça de cana-de-açúcar
A vinhaça utilizada como substrato para os ensaios de produção de hidrogênio foram
coletadas na Destilaria Nova Era, localizada no município de Ibaté, Ibaté, SP/Brasil. Depois
da coleta, a vinhaça foi mantida congelada. Antes de ser utilizada, a vinhaça foi centrifugada a
10.000 rpm a 4°C por 5 minutos com objetivo de separar a fração sólida da líquida. O