Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estruturado (2021)
- Authors:
- Autor USP: NASCIMENTO, THIAGO RAVANINI DO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- DOI: 10.11606/D.18.2021.tde-27012023-085834
- Subjects: REATORES ANAERÓBIOS; GEOMETRIA E MODELAGEM COMPUTACIONAL; SORO DE LEITE; FERMENTAÇÃO
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Águas residuárias e subprodutos da indústria agroalimentar brasileira são mal geridos, no que diz respeito à possibilidade de recuperação energética e produção de compostos de valor agregado a partir da fração orgânica presente. Como exemplo, o soro de leite, subproduto da indústria de laticínios, pode ser aproveitado de várias formas, dentre elas, a produção biológica de hidrogênio e ácidos orgânicos por vias fermentativas, como as de alongamento de cadeia. Paralelamente, avanços computacionais permitem a representação de bioprocessos, buscando predizer eficiência, detectar falhas de projeto, propor condições operacionais e variar configurações de biorreatores. O presente trabalho busca validar um método computacional que comtemple um modelo biológico descrito por equações matemáticas que representem as etapas fermentativas de bateladas realizadas sobre a fermentação de soro de leite reconstituído. Para isso, utilizar-se-á simulações de Monte Carlo associadas a Cadeia de Markov (MCMC) para minimização de parâmetros cinéticos livres que irão compor o modelo biológico, contendo a rota da β-oxidação reversa, representativa do alongamento de cadeia, calibrando-se o modelo com dados da fermentação obtidos em batelada. Paralelamente foi concebido um modelo 3-D do reator anaeróbio de leito fixo estruturado (AnSTBR) em software comercial COMSOL Multiphysics®, no qual foram realizados estudos de fluidodinâmica computacional simulando a operação de um AnSTBR com os parâmetrosobtidos nas bateladas, calibrando-se o modelo com dados experimentais. Por fim, propõe-se acoplar o ADM1 modificado ao modelo 3-D projetado, buscando representar computacionalmente a etapa fermentativa ocorrida no AnSTBR operado continuamente. Os modelos desenvolvidos para representar os experimentos em batelada apresentaram bons ajustes aos dados experimentais, principalmente os modelos com a proposta de reações de alongamento de cadeia, com ressalvas às simulações de biomassa. Os modelos de melhor ajuste foram implementados no software COMSOL Multiphysics®, porém mostraram resultados diferentes do esperado devido mal funcionamento das equações de pH. O modelo 3-D que representou o processo contínuo foi validado em relação a sua hidrodinâmica, porém por divergências de ativação de rotas metabólicas não se obteve bons ajustes aos dados experimentais, impossibilitando a validação do acoplamento das equações bioquímicas
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 07.10.2021
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
NASCIMENTO, Thiago Ravanini do. Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estruturado. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-27012023-085834/. Acesso em: 21 fev. 2026. -
APA
Nascimento, T. R. do. (2021). Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estruturado (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-27012023-085834/ -
NLM
Nascimento TR do. Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estruturado [Internet]. 2021 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-27012023-085834/ -
Vancouver
Nascimento TR do. Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estruturado [Internet]. 2021 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-27012023-085834/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2021.tde-27012023-085834 (Fonte: oaDOI API)
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