Resumo: O uso de combustíveis fósseis tem sido apontado como uma das principais causas das mudanças climáticas. Como alternativa, há um aumento no uso de biocombustíveis, como o biogás, nos últimos anos. O biogás é gerado por meio da digestão anaeróbia, um processo realizado por comunidades de microrganismos que convertem matéria orgânica principalmente em metano. Embora a digestão anaeróbia de cultivos energéticos apresente um grande potencial de produção de bioenergia, surgem preocupações relacionadas ao uso da água, da terra e à competição com a produção de alimentos. Para lidar com essas preocupações, algumas plantas do gênero Agave têm sido destacadas como potenciais cultivos energéticos. Elas se mostram promissoras por exigirem menos irrigação e por serem capazes de crescer em terras marginais, evitando assim a competição com a produção de alimentos. No entanto, a utilização dessas plantas para a produção de metano ainda é pouco explorada. Neste contexto, este estudo avaliou a produção de metano a partir do suco de agave, investigando aspectos como caracterização físico-química e composição do suco, potencial de produção de metano e energia, ampliação de escala do processo em reator ASBR e identificação da comunidade microbiana envolvida. Os resultados indicaram que o suco de agave possui pH ácido, concentrações elevadas de matéria orgânica e uma alta proporção C/N. Os principais compostos quantificados incluem glicose, frutose, ácidos succínico, cítrico e lático, além dos elementos potássio, cálcio e magnésio. O potencial máximo de produção de metano, obtido por ensaios de potencial bioquímico de metano, foi de 237,58 NmL CH4 · g DQO-1, com um potencial de produção de energia elétrica estimado em 80 GWh · ano-1 no Brasil. Nos testes em reator ASBR, a produção média de metano alcançou 773,61 mL CH4 · g COTremovido-1. Embora a comunidade de microrganismos tenha se mantido constante ao longo de cada ciclo do reator, houve variações ao longo do período total de operação. O microrganismo dominante identificado foi a arqueia Methanothrix soehngenii, indicando uma predominância de metanogênese acetoclástica. Este trabalho representa a primeira exploração do processo de digestão anaeróbia do suco de agave integrando os aspectos de composição do substrato, rendimentos do processo e composição microbiana Ver menos

Abstract: The use of fossil fuels has been identified as one of the main causes of climate change. As an alternative, there has been an increase in the use of biofuels, such as biogas, in recent years. Biogas is generated through anaerobic digestion, a process carried out by communities of microorganisms that convert organic matter primarily into methane. Although anaerobic digestion of energy crops has significant potential for bioenergy production, concerns arise regarding water and land use, as well as competition with food production. To address these concerns, certain plants of the Agave genus have been recognized as potential energy crops. They show promise because they require less irrigation and can grow in marginal lands, avoiding competition with food production. However, the use of these plants for methane production is still underexplored. In this context, this study evaluated methane production from agave juice, investigating aspects such as physicochemical characterization and composition of the juice, methane and energy production potential, scale-up of the process in an ASBR reactor, and identification of the involved microbial community. The results indicated that agave juice has an acidic pH, high concentrations of organic matter, and a high C/N ratio. The main quantified compounds include glucose, fructose, succinic, citric, and lactic acids, along with the elements potassium, calcium, and magnesium. The maximum methane production potential obtained from biochemical methane potential assays was 237,58 NmL CH4 · g COD-1, with an estimated potential for electricity production of 80 GWh · year-1 in Brazil. In ASBR reactor tests, the average methane production reached 773,61 mL CH4 · g TOCremoved-1. Although the microbial community remained constant throughout each cycle of the reactor, there were variations over the total operating period. The dominant microorganism identified was the archaeon Methanothrix soehngenii, indicating a predominance of acetoclastic methanogenesis. This work represents the first exploration of the anaerobic digestion process of agave juice integrating aspects of substrate composition, process yields, and microbial composition Ver menos