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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Avaliação de pré-tratamentos físico-químicos em macrófitas aquáticas na produção de energia
Title Alternative: Evaluation of physical-chemical pretreatments in aquatic macrophytes in energy production
Author: Dutra, Joyce da Cruz Ferraz, 1988-
Advisor: Mockaitis, Gustavo, 1979-
Abstract: Resumo: A utilização de materiais lignocelulásicos para obtenção de biogás tem sido amplamente discutido na comunidade científica, em razão da sua alta disponibilidade no ambiente. As macrófitas aquáticas, apesar de apresentarem um papel importante no ecossistema, podem povoar os corpos aquáticos de forma desordenada, em razão de desequilíbrios ocasionados por ações humanas, assim causar danos ao meio aquático. Dessa forma, o aproveitamento desse material para a produção de metano pode ser uma alternativa sustentável. Existem diversas espécies de macrófitas aquáticas, cada qual com diferentes níveis de constituintes químicos. No entanto, geralmente necessitam de pré-tratamentos para aumentar a disponibilidade dos componentes de interesse (celulose) e remover os compostos indesejáveis (hemicelulose e lignina). Assim, o objetivo do presente estudo foi comparar diferentes espécies de macrófitas aquáticas na produção de energia (metano) e descrever as transformaçãoes ocorridas após pré-tratamentos físico-quimicos e sua influência na produção de metano. Para realização desse trabalho, foram realizados ensaios metanogênicos em batelada com diferentes espécies de macrófitas aquáticas ( Egeria densa, Eichhornia crassipes, typha domingensis e Cyperus papyrus var. nanus), para avaliar o rendimento de metano e as reações bioquímicas ocorridas nos primeiros dias de digestão anaeróbia. Em seguida foram testados diferentes pré-tratamentos físico-químicos nas transformações morfoestruturais, constituição química, perda de massa por processo térmico e a consequente influência desses componentes no rendimento de metano. Os resultados mostraram que a biomassa mais promissora para a produção de metano foi a Egeria densa. Os pré-tratamentos hidrotérmicos nessa biomassa aumentaram os teores de carboidratos e a estabilidade térmica. Causaram aumento nos rendimentos de metano, no entanto não provocaram melhora na taxa de hidrólise. Os pré-tratamentos com hidróxido de sódio, de forma geral, provocaram acréscimos nos rendimentos de carboidratos, deslignificação e aumentaram a cristalinidade do material, resultando em um aumento nos rendimentos de metano, comparado ao material bruto e pré-tratado com ácido sulfúrico. Mas, não acarretou em aumento na taxa de hidrólise. Nos pré-tratamentos com ácido sulfúrico, em linhas gerais, houve aumento no teor de carboidratos e remoção de lignina comparado ao material bruto, no entanto com níveis bem inferiores comparado ao pré-tratamento com hidróxido de sódio. Causou aumento no teor de extrativos, o que favoreceu a perda de massa por processos térmicos. Apesar de ter proporcionado um aumento no rendimento de metano, causou diminuição da taxa de hidrólise do material. Portanto, os resultados mostraram que a Egeria densa dispõe de alto potencial na produção de energia renovável (biogás) e os pré-tratamentos físico-químicos causaram transformações significativas no material, resultando em melhores rendimentos de biogás, com satisfatório teor de metano

Abstract: The use of lignocellulosic materials to obtain biogas has been widely discussed in the scientific community, due to its high availability in the environment. Aquatic macrophytes, although they play an important role in the ecosystem, can inhabit aquatic bodies in a disorderly way, due to imbalances caused by human actions, thus causing damage to the aquatic environment. Thus, the use of this material for the production of methane can be a sustainable alternative. There are several species of aquatic macrophytes, each with different levels of chemical constituents. However, they generally require pre-treatments to increase the availability of the components of interest (cellulose) and remove the undesirable compounds (hemicellulose and lignin). Thus, the objective of the present study was to compare different species of aquatic macrophytes in the production of energy (methane) and to describe the transformations that occurred after physico-chemical pre-treatments and their influence on methane production. In order to evaluate the methane yield and the biochemical reactions occurring in the first days of digestion, a batch methanogenic assay with different species of aquatic macrophytes (Egeria densa, Eichhornia crassipes, typha domingensis and Cyperus papyrus var. Nanus) anaerobic. After that, different physical-chemical pretreatments were tested in the morphostructural transformations, chemical constitution, loss of mass by thermal process and the consequent influence of these components on the methane yield. The results showed that the most promising biomass for the production of methane was Egeria densa. The hydrothermal pre-treatments in this biomass increased the carbohydrate contents and the thermal stability. They caused an increase in methane yields, but did not cause an improvement in the rate of hydrolysis. Pretreatments with sodium hydroxide generally resulted in increases in carbohydrate yields, delignification, and increased crystallinity of the material, resulting in an increase in methane yields compared to raw and pre-treated sulfuric acid material. But, it did not lead to an increase in the rate of hydrolysis. In the pre-treatments with sulfuric acid, in general lines, there was increase in the carbohydrate content and lignin removal compared to the raw material, however with levels much lower compared to the pre-treatment with sodium hydroxide. It caused increase in the extractive content, which favored the loss of mass by thermal processes. Although it provided an increase in methane yield, it caused a decrease in the rate of hydrolysis of the material. Therefore, the results showed that Egeria densa has high potential in the production of renewable energy (biogas) and the physical-chemical pretreatments caused significant transformations in the material, resulting in better biogas yields with satisfactory methane content
Subject: Metano
Macrófitas
Digestão anaeróbica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: DUTRA, Joyce da Cruz Ferraz. Avaliação de pré-tratamentos físico-químicos em macrófitas aquáticas na produção de energia. 2018. 1 recurso online ( 140 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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