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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Valorização da biomassa residual da indústria de açaí (Euterpe oleracea Martius) através da valorização entre as tecnologias hidrotérmica e digestão anaeróbia
Title Alternative: Value of the residual biomass of the açai industry (Euterpe oleracea Martius) through the integration between hydrothermal and anaerobic digestion technologies
Author: Silva, Francisco Weshley Maciel, 1994-
Advisor: Forster-Carneiro, Tânia, 1971-
Abstract: Resumo: No processamento dos frutos de açaí (Euterpe oleracea Martius) para produção de polpas o rendimento é muito baixo, pois apenas 10% em massa é aproveitado, o restante trata-se da biomassa residual (caroços e borra), não existindo na atualidade adequada utilização deste resíduo sólido com alto potencial energético. O objetivo deste trabalho foi estudar a valorização da biomassa residual e das águas residuárias procedentes do processamento do fruto açaí para obtenção de produtos de maior valor agregado e energia através da integração entre as tecnologias Hidrotérmica e Digestão Anaeróbia. Através da tecnologia hidrotérmica foram realizados ensaios de hidrólise como pré-tratamento da biomassa residual nas temperaturas de 170 e 200 °C e com as seguintes condições operacionais fixas: vazão de água de 20 mL.min-1, tempo cinético de 20 min, pressão do sistema de 15 Mpa, alimentação de 5 g de resíduo de açaí no reator e razão mássica de solvente por biomassa (S.B-1) de 80 gramas de água por grama de resíduo de açaí, em duplicata. Na continuação, a biomassa residual foi submetida a dois processos de digestão anaeróbia, em reator com pré-tratamento (Integração) e sem pré-tratamento (controle), ambos em regime semi-contínuo e sob condições mesofílicas de temperatura (35 °C). O caroço de açaí apresentou alta concentração de carboidratos 43,81% de celulose e 25,89% de hemicelulose. O pré-tratamento de hidrólise subcrítica de 200 °C foi aquele que apresentou os melhores resultados quanto ao rendimento de açúcares redutores, açúcares redutores totais e concentração de monossacarídeos. Os ensaios posteriores de digestão anaeróbia obtiveram resultados de alcalinidade entre 150 a 1.537 mgCaCO3.L-1 para o reator controle e 249 a 491 mgCaCO3.L-1 para o reator integração. O reator integração apresentou valores mais elevados de nitrogênio amoniacal que o reator controle, devido a uma provável hidrólise/extração das proteínas no processo hidrotérmico de pré-tratamento aplicado na biomassa de açaí. O ácido acético foi o principal ácido graxo volátil produzido em ambos reatores, porém o ácido butírico também apresentou concentração bastante elevada no reator controle. A composição de metano no biogás para o reator integração na fase de estabilização esteve entre 60-80, enquanto o reator controle apresentou composição de metano entre 40-60%. O rendimento acumulado de biogás foi de 7,79 e 791,81 L.KgSVT-1 para o reator controle e integração, respectivamente. Portanto a digestão anaeróbia utilizando o hidrolisado de açaí com pré-tratamento obteve significativa vantagem em relação a digestão controle, com 30% a mais de metano no biogás e rendimento 100 vezes maior

Abstract: In the processing of the fruit of açai (Euterpe oleracea Martius) for pulp production, the yield is meager, because only 10% in mass is used, the rest is the residual biomass (lumps and sludge), and there is currently no adequate use of this solid residue with high energetic potential. The objective of this work was to study the valorization of residual biomass and wastewater from açaí fruit processing to obtain products of higher added value and energy through the integration between Hydrothermal and Anaerobic Digestion technologies. Hydrothermal technology was performed as pretreatment of the residual biomass at temperatures of 170 and 200 ° C and with the following fixed operating conditions: water flow of 20 mL.min-1, kinetic time of 20 min, the pressure of the 15 Mpa system, feeding of 5 g of açai waste in the reactor and mass ratio solvent by biomass (SB-1) of 80 grams of water per gram of açai waste, in duplicate. Then, the residual biomass was submitted to two processes of anaerobic digestion, in a reactor with pre-treatment (Integration) and without pre-treatment (control), both in a semi-continuous regime and under mesophilic conditions of temperature (35 °C). The açai stone had a high carbohydrate concentration of 43.81% cellulose and 25.89% hemicellulose. The pre-treatment of subcritical hydrolysis of 200 °C was the one that presented the best results regarding the yield of reducing sugars, total reducing sugars and monosaccharide concentration. The subsequent anaerobic digestion assays obtained alkalinity results between 150 to 1537 mgCaCO3.L-1 for the control reactor and 249 to 491 mgCaCO3.L-1 for the reactor integration. The integration reactor had higher values of ammonium nitrogen than the control reactor, due to a probable hydrolysis/extraction of the proteins in the hydrothermal process of pre-treatment applied in the biomass of açai. Acetic acid was the main volatile fatty acid produced in both reactors, but butyric acid also had a very high concentration in the control reactor. The methane composition in the biogas for the reactor integration into the stabilization phase was between 60-80%, while the control reactor had methane composition between 40-60%. The accumulated biogas yield was 7.79 and 791.81 L.KgSVT-1 for the control and integration reactor, respectively. Therefore, the anaerobic digestion using the pre-treatment açai hydrolyzed obtained a significant advantage over the control digestion, with 30% more methane in the biogas and 100 times greater yield
Subject: Resíduo lignocelulosico
Água subcrítica
Biogás
Metano
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: SILVA, Francisco Weshley Maciel. Valorização da biomassa residual da indústria de açaí (Euterpe oleracea Martius) através da valorização entre as tecnologias hidrotérmica e digestão anaeróbia . 2019. 1 recurso online (88 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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