Ethanol production from the fermentation of sterilized wort by electron beam followed by methane production from its vinasse (2021)
- Authors:
- Autor USP: CALEGARI, RUBENS PEREZ - CENA
- Unidade: CENA
- DOI: 10.11606/T.64.2021.tde-20052022-122741
- Subjects: BIOCOMBUSTÍVEIS; BIOGÁS; CANA-DE-AÇÚCAR; DIGESTÃO ANAERÓBIA; OLIGOELEMENTOS; ETANOL; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA; METANO
- Keywords: Acelerador de elétrons; Alcoholic fermentation; Anaerobic co-digestion; Biofuel; Codigestão anaeróbia; Electron accelerator; Sugarcane
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A contaminação microbiana presente no processo de fermentação alcoólica afeta negativamente a eficiência e a produtividade de etanol. Atualmente, para controlar a contaminação bacteriana, as indústrias sucroenergéticas realizam o tratamento ácido do fermento, porém, este causa prejuízos para a fermentação, pois causa estresse ao fermento, permite a presença de bactérias e a substituição da levedura selecionada durante a fermentação. Além disso, o tratamento ácido é responsável por altos teores de sulfato na vinhaça, que ao ser digerida, gera H2S, composto tóxico e que interfere negativamente no processo de metanogênese. Por esses motivos, o presente trabalho propõe a produção de etanol a partir de mosto esterilizado por feixe de elétrons em substituição ao tratamento ácido e a biodigestão anaeróbia da vinhaça proveniente do processo. O presente estudo foi conduzido em três etapas, na primeira foram realizados testes de esterilização com feixe de elétrons, na segunda a fermentação de mosto irradiado e na terceira etapa foi avaliada a digestão anaeróbia (DA) de vinhaça e a codigestão anaeróbia (CA) de vinhaça com torta de filtro e palha de cana-de-açúcar. Imprevistos não permitiram a geração de volume de vinhaça suficiente para a condução da terceira etapa, portanto, optou-se por utilizar vinhaça rica em sulfato proveniente da indústria, e testar sua DA e CA com adição dos elementos traço (ET) Fe, Ni, Co, Se, Mo e Zn, com objetivo de contornar os problemas causados pela altaconcentração de sulfato. Na primeira fase apenas a dose de radiação de 80kGy foi capaz de esterilizar o mosto, no entanto, 40 kGy foi suficiente para inativar >99.99% dos micro-organismos contaminantes. Além disso, não houve inversão de açúcares nem formação dos compostos inibitórios flavonoides, furfural e 5-HMF. Na fermentação do mosto irradiado, a dose de 20 kGy promoveu o maior rendimento alcóolico entre os mostos testados (0,10, 20 e 40 kGy), evidenciando a possibilidade do uso do feixe de elétrons para o tratamento do mosto, o que possibilita redução nas perdas causadas pela contaminação microbiana, além de permitir aumento no rendimento e produtividade fermentativa. Nos ensaios de DA e CA o ferro desempenhou um papel importante na diminuição da produção de H2S, ademais, os outros metais possibilitaram aumentar o rendimento de metano. O reator de DA de vinhaça e ET (R2) atingiu rendimento entre 222,29-411,39 NmLCH4g-1VS, e o H2S no biogás permaneceu abaixo de 500 ppm. Já o reator controle que não recebeu ET (R1) chegou a 36,000ppm de H2S e apresentou falha devido acidificação. No entanto, após a correção do pH e adição de ET foi possível restabelecer a DA em R1. Nos reatores de CA R3 e R4 após a adição de todos os ET observou-se rendimentos entre 54,61-109,14 NmLCH4g-1VS em R3 e entre 54,15-110,21 NmLCH4g-1VS em R4. Além disso, a concentração de H2S manteve-se abaixo de 186,42 ppm em R3 e abaixo de 70,74 em R4. De forma geral, a codigestão anaeróbia com adição dosmetais manteve maior estabilidade ao longo dos 238 dias de ensaio, com baixo acúmulo de ácidos graxos voláteis e H2S
- Imprenta:
- Publisher place: Piracicaba
- Date published: 2021
- Data da defesa: 06.07.2021
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- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
CALEGARI, Rubens Perez. Ethanol production from the fermentation of sterilized wort by electron beam followed by methane production from its vinasse. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-20052022-122741/. Acesso em: 29 dez. 2025. -
APA
Calegari, R. P. (2021). Ethanol production from the fermentation of sterilized wort by electron beam followed by methane production from its vinasse (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-20052022-122741/ -
NLM
Calegari RP. Ethanol production from the fermentation of sterilized wort by electron beam followed by methane production from its vinasse [Internet]. 2021 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-20052022-122741/ -
Vancouver
Calegari RP. Ethanol production from the fermentation of sterilized wort by electron beam followed by methane production from its vinasse [Internet]. 2021 ;[citado 2025 dez. 29 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-20052022-122741/ - Produção de biogás a partir de vinhaça concentrada
- Vinasse from the Brazilian lignocellulosic ethanol process: chemical composition and potential for bioprocesses
- Biogas production from second generation ethanol vinasse
- Biodigestão anaeróbia em substrato com altas concentrações de sulfato
- Recuperação e aproveitamento da água proveniente da biodigestão da vinhaça em processos industriais
- Effects of energy cane (Saccharum spp.) juice on corn ethanol (Zea mays) fermentation efficiency: integration towards a more sustainable production
- Wort disinfection treatment with electron beam for bioethanol production
- Ability of the Saccharomyces cerevisiae Y904 to tolerate and adapt to high concentrations of selenium
- Integration of corn and cane for ethanol production: effects of lactobacilli contamination on fermentative parameters and use of ionizing radiation treatment for disinfection
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.64.2021.tde-20052022-122741 (Fonte: oaDOI API)
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