Browsing by Author "Passos, Fabiana Lopes Del Rei"

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    Avaliação da co-digestão anaeróbia como alternativa para valorização de resíduos do processamento de mandioca e dejetos de gado leiteiro.
    (2022) Martins, Raissa Machado Maluf; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Aquino, Sergio Francisco de
    No presente estudo realizou-se a co-digestão anaeróbia de três diferentes substratos para a produção de biogás. Tal processo tem por objetivo mitigar dois dos principais problemas ambientais que enfrentamos atualmente: os malefícios desencadeados na obtenção de energia de fontes não renováveis e no descarte inadequado de resíduos e efluentes, principalmente pela agropecuária. Os substratos utilizados foram a manipueira, o bagaço de mandioca e o esterco de gado leiteiro. A manipueira e o bagaço são gerados no processamento da mandioca, já o esterco de gado leiteiro resulta da criação do gado leiteiro. Ambos os setores são encontrados no sul do estado de Minas Gerais. Para a determinação das proporções de mistura experimentais realizou-se um planejamento de mistura em função da massa total de substratos no reator, a digestão ocorreu em batelada, à 35°C. Os melhores rendimentos de metano obtidos foram de 150,33 NmLCH4.gSV-1 (114,46 NmLCH4.gDQO-1 e 169,59 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% manipueira (relação C/N = 14,04), 130,43 NmLCH4.gSV-1 (93,84 NmLCH4.gDQO-1 e 147,13 mLCH4.gSV-1 ), para a condição contendo 66,7% de esterco, 16,7% de bagaço e 16,7% de manipueira (relação C/N = 34,84) e 71,25 NmLCH4.gSV-1 (48,57 N mLCH4.gDQO-1 e 80,38 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% de esterco (relação C/N = 17,28). Condições contendo uma proporção de bagaço elevada (acima de 33%) apresentaram relações C/N muito elevadas (acima de 52) desencadeando pH’s abaixo de 5,44, elevadas produções de ácidos, com predominância de acético e butírico e falha no processo. Foram realizadas as modelagens cinéticas e a avaliação energética das condições que forneceram os melhores rendimentos de metano acumulado. Ambas as condições obtiveram os melhores ajustes cinéticos no modelo de multi estágios de Groot, provavelmente devido à composição mista dos substratos e ao formato sigmoidal da curva que melhor descreve as fases de crescimento dos microrganismos. A condição de codigestão contendo maior proporção de esterco (66,7%) apresentou o maior rendimento energético (452,86 MJ.tonsubstrato-1 ), sendo capaz de suprir 20% da demanda energética de uma indústria de processamento de mandioca.
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    Fotobiorreatores tubulares com microalgas aplicados ao tratamento terciário de esgotos sanitários.
    (2019) Vassoler, Fábio; Santiago, Aníbal da Fonseca; Santiago, Aníbal da Fonseca; Aquino, Sergio Francisco de; Passos, Fabiana Lopes Del Rei
    Fotobiorreatores iluminados artificialmente podem ser utilizados para remover nitrogênio e fósforo e inativar Escherichia coli de esgoto sanitário, avançando para o tratamento terciário de efluente e minimizando os impactos da eutrofização e contaminação do corpo hídrico receptor por patógenos. O esgoto sanitário pode ser utilizado como meio de cultivo para as microalgas e bactérias, com a vantagem de aplicação da biomassa algal. Fotobiorreatores tubulares iluminados artificialmente por diodos emissores de luz com comprimento de onda específico - luz monocromático azul e vermelho - foram avaliados quanto a aplicabilidade de tratar o efluente de UASB - filtro biológico percolador da estação de tratamento de esgoto de Marzagão, no município de Itabirito-MG. A remoção de nitrogênio amoniacal foi maior que 99% em todos os fotobiorreatores avaliados enquanto que a remoção de fósforo dissolvido variou entre 48% e 97%. A taxa máxima de remoção de nitrogênio amoniacal foi de 10,60 mg L-1 d-1 no fotobiorreator irradiado com luz vermelha, enquanto que o fósforo dissolvido foi removido a 3,28 mg L-1 d-1 no fotobiorreator irradiado com luz azul. A inativação de E. coli foi de 2,8 e 3,7 unidades logarítmicas nos fotobiorreatores irradiados com luz vermelha e azul, respectivamente, a uma taxa de decaimento de -2,12 d-1 e -1,89 d-1, mesmo sem emissão de comprimentos de onda ultravioleta pelos diodos emissores de luz. Uma avaliação meticulosa nas transformações de nutrientes e inativação de E. coli indicou a assimilação como o principal mecanismo de transformação de nitrogênio e fósforo nos fotobiorreatores, principalmente devido a interação de consórcio entre microalgas e bactérias e a injeção artificial de CO2. A inativação de E. coli foi possivelmente influenciada pela ação conjunta de fatores secundários como fotossensibilizadores, espécies reativas de oxigênio e pH, e relatou que é possível inativar E. coli sem emissão de onda ultravioleta. O teor de lipídeos foi semelhante em todos os fotobiorreatores, variando entre 10,3% e 10,6%. Todavia, devido a maior produção de biomassa algal no fotobiorreator irradiado com luz vermelha, a produtividade lipídica neste foi a mais elevada, de 21,02 mg L-1 d-1, que indicou melhor uso como coproduto.
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    Steam explosion pretreatment improved the biomethanization of coffee husks.
    (2017) Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Cordeiro, Paulo Henrique de Miranda; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aquino, Sergio Francisco de; Fdz-Polanco, Fernando
    This study evaluated the potential of energy generation using a combined heat and power co-generation system (CHP) from biogas produced during the anaerobic digestion of coffee husks (CH) pretreated with steam explosion. Pretreatment conditions assessed were time (1, 5, 15 and 60 min) and temperature (120, 180 and 210 °C). Polysaccharides solubilisation and biogas production were not correlated. While pretreatment with severities higher than 4 resulted in a highest solubilisation of cellulose, hemicelluloses and lignin; however, furans concentration in those cases hindered biomass biodegradation. Considering a CHP, all pretreatment conditions were worthwhile when compared to non-pretreated CH. The best condition was 120 °C for 60 min, in which a 2.37 severity showed the highest methane yield (144.96 NmL CH4 g COD−1) and electricity production (0.59 kWh kg CH−1). However, even better results could be achieved using 120 °C for only 5 min, which would lead to a larger amount of CH daily processed.
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    Uso de polímeros molecularmente impressos (MIP) para recuperação seletiva de ácidos graxos voláteis (AGV) produzidos no tratamento anaeróbio.
    (2019) Tonucci, Marina Caldeira; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Tarley, César Ricardo Teixeira; Santiago, Aníbal da Fonseca; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
    Os ácidos graxos voláteis (AGVs) produzidos durante o metabolismo anaeróbio podem levar ao mal funcionamento de reatores acarretando em baixa produção de biogás e menor remoção de demanda química de oxigênio (DQO). Por outro lado, alguns AGVs possuem elevado valor de mercado e, ao serem removidos poderiam, além de beneficiar o desempenho dos reatores anaeróbios, serem utilizados em diversas aplicações industriais. Pelo exposto, esta pesquisa objetivou sintetizar e caracterizar adsorventes seletivos, os polímeros molecularmente impressos (MIP), para serem aplicados como adsorventes de AGVs em sistemas anaeróbios operados em batelada ou sob alimentação contínua. Foram sintetizados diversos materiais e devido aos valores do parâmetros de eficiência de impressão (IF˃1,5) foram selecionados 5 materiais (dos quais: dois foram sintetizados via bulk em diferentes condições de síntese - MIP4 e MIP5 – e três foram sintetizados em síntese híbrida: um foi sintetizado em superfície magnética – MMIP - e dois foram sintetizados na presença de sílica, sendo um sem partículas magnéticas – HMIP – e um com partículas magnéticas - HMMIP. Com tais materiais realizou-se estudos de cinética, de isoterma, equilíbrio termodinâmicos, de seletividade, aplicabilidade e regeneração/reuso. Por fim, alguns materiais foram aplicados de diferentes formas a fim de avaliar a eficiência dos polímeros para remover os AGVs gerados em reatores anaeróbios. Os resultados evidenciam que o MMIP apresentou maior superfície específica e que todos os materiais sintetizados são mesoporosos, com exceção do MIP4 e HMIP. Os dados de cinética mostraram que os processos seguem o modelo de pseudo n ordem e que as constantes cinéticas (kn) dos MIPs foram sempre superiores às dos respectivos NIPs. O modelo de Sips foi o que melhor descreveu os dados e obteve valores de capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 209,72;156,09; 68,89; 61,08 e 33,76 mg.g-1 para MIP5, MIP4, HMIP, HMMIP e MMIP, respectivamente à 25oC. Os dados termodinâmicos demonstraram que todos os processos são espontâneos, endotérmicos e entropicamente dirigidos. Os dados de seletividade apresentaram valores de coeficiente de seletividade relativa (k’) superiores a unidade, logo são materiais seletivos à ácido isovalérico (template escolhido para gerar uma cavidade seletiva não apenas a ele, mas aos principais AGVs) mesmo em meios com moléculas estruturalmente parecidas. As análises de aplicação dos adsorventes em batelada em efluente de reator anaeróbio apresentaram valores de Qe superiores para os polímeros quando comparados aos valores dos materiais comerciados analisados (resina de troca iônica e quitosana). Ao analisar a influência na produção de metano em reator anaeróbio na presença de HMMIP, foi possível notar um acréscimo de 66% na produção desse biogás. Tal resultado comprova que a remoção dos AGVs gerados e acumulados em reatores anaeróbios melhora a remoção da DQO e contribui para aumento da geração de biogás. Ademais foram analisados os tempos de sedimentabilidade convencional e imantada para o MMIP e HMMIP. O MMIP demandaria menor tanque de decantação devido à maior velocidade de sedimentação (~ 3 m.h-1 ), no entanto ambos os materiais apresentaram boa sedimentação. O processo imantado destaca-se por possibilitar a separação dos adsorventes magnéticos tanto da parte líquida quanto do lodo gerado no fundo dos reatores. Os testes de coluna de adsorção foram realizados em diversas concentrações e vazões para os polímeros híbridos e resina de troca iônica. O processo mais eficiente, de acordo com eficiência total do processo de adsorção em coluna (EPads), foi o HMMIP com valor de 74%. Por fim, concluiu-se que foram sintetizados materiais com potencial para ampliar os estudos em larga escala, uma vez que os resultados foram extremamente satisfatórios.
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    Valorização do bagaço de malte através do pré-tratamento hidrotérmico em uma ou duas etapas : perspectivas para a obtenção de biometano e açúcares fermentescíveis.
    (2019) Camargos, Adonai Bruneli de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Brandão, Rogélio Lopes
    O presente trabalho teve como objetivo principal comparar as produções de metano, advindas da digestão aneróbia dos hidrolisados obtidos a partir da autohidrólise do bagaço de malte bruto e do bagaço de malte submetido a um prétratamento preliminar de baixa severidade como etapa prévia. Considerando que a biomassa pode conter açúcares provenientes do processo de produção de cerveja, o tratamento preliminar objetivou a remoção desses açúcares para uma solução aquosa, que foi conduzida a avaliação de seu potencial de geração de metano. As frações sólidas resultantes do pré-tratamento da biomassa foram submetidas à hidrólise enzimática para a obtenção de açúcares fermentescíveis. Ferramentas estatísticas foram utilizadas para a definição de cenários favoráveis à obtenção de biometano e etanol celulósico. Um planejamento experimental Doehlert foi realizado, utilizando como variáveis independentes, os parâmetros operacionais da auto-hidrólise do bagaço de malte. Dessa forma, avaliou-se as remoções dos componentes da biomassa e os rendimentos da hidrólise enzimática a fim de otimizar o pré-tratamento do bagaço de malte. Foram estabelecidos dois cenários para a produção de biogás e um cenário para a obtenção de etanol. Em cada cenário definido foram realizados os prétratamentos do bagaço de malte bruto e do bagaço de malte tratado previamente em uma baixa severidade. Os resultados foram comparados para avaliar a viabilidade ou não do uso do pré-tratamento em duas etapas. Verificou-se que no cenário para a produção de etanol, a biomassa tratada em duas etapas apresentou uma maior acessibilidade enzimática. O maior rendimento da hidrólise enzimática (86%) e a maior produção de metano (302,4 NL.kg-1 bs) foram obtidos com a biomassa tratada em dois estágios no segundo cenário para a produção de biogás, na condição mais severa (180°C, 60 min, 5,5 mL.g-1). Porém, os maiores valores de recuperação energética foram obtidos com a biomassa tratada em uma única etapa nos dois cenários para a produção de biogás. A máxima recuperação de energia térmica (1,88 MJ.kg-1 bs) e energia elétrica (0,403 kWh.kg-1) foi obtida no primeiro cenário para a produção de biogás (180°C, 31 min, 5 mL.g-1).