Hydrogen generation via anaerobic fermentation of paper mill wastes

Valdez‐Vazquez, Idania; Sparling, Richard; Risbey, Derek; Rinderknecht-Seijas, N.; Poggi‐Varaldo, Héctor M.

doi:10.1016/j.biortech.2005.01.036

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“…Biological H 2 production by dark fermentation must overcome several hurdles before industrial scale applications are plausible. Continuous fermentation has been found to significantly increase H 2 production (Brosseau and Zajic, 1982), but barriers due to end-product inhibition, stability of the system and methanogenic bacteria contamination still pose problems (Valdez-Vazquez et al, 2005). Indeed, the main goal of the current research on biohydrogen production by fermentation is to increase H 2 yield.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Continuous hydrogen production during fermentation of α‐cellulose by the thermophillic bacterium Clostridium thermocellum

Magnusson

Çiçek

Sparling

2008

Biotech & Bioengineering

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Continuous hydrogen (H2) production during fermentation of alpha-cellulose was established using the thermophillic, anaerobic bacterium Clostridium thermocellum ATCC 27405. The objectives of this work were to characterize growth of C. thermocellum, quantify H2 production and determine soluble end-product synthesis patterns during fermentation of a cellulosic substrate under continuous culture conditions. A 5 L working volume fermentor was established and growth experiments were maintained for over 3,000 h. Substrate concentrations were varied from 1 to 4 g/L and the feed was introduced with continuous nitrogen gas sparging to prevent clogging of the feed-line. The pH and temperature of the reactor were maintained at 7.0 and 600 degrees C, respectively, throughout the study. At concentrations above 4 g/L, the delivery of alpha-cellulose was impaired due to feed-line clogging and it became difficult to maintain a homogenous suspension. The highest total gas (H2 plus CO2) production rate, 56.6 mL L(-1) h(-1), was observed at a dilution rate of 0.042 h(-1) and substrate concentration of 4 g/L. Under these conditions, the H2 production rate was 5.06 mmol h(-1). Acetate and ethanol were the major soluble end-products, while lactate and formate were greatly reduced compared to production in batch cultures. Concentrations of all metabolites increased with increasing substrate concentration, with the exception of lactate. Despite a number of short-term electrical and mechanical failures during the testing period, the system recovered quickly, exhibiting substantial robustness. A carbon balance was completed to ensure that all end-products were accounted for, with final results indicating near 100% carbon recovery. This study shows that long-term, stable H2 production can be achieved during direct fermentation of an insoluble cellulosic substrate under continuous culture conditions.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Continuous hydrogen production during fermentation of α‐cellulose by the thermophillic bacterium Clostridium thermocellum

Magnusson

Çiçek

Sparling

2008

Biotech & Bioengineering

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“…The fermentation broth resulting from the biohydrogen process contains a variety of suspended and dissolved organic and inorganic compounds that must be removed for water recovery and reuse. The dissolved organic species typically include C1 to C6 mono-or dicarboxylic acids (in both salt and acid forms) and alcohols (Lay et al, 1999;Chen and Lin, 2003;Valdez-Vazquez et al, 2005). In biohydrogen production experiments conducted in the batch mode, total organic carbon (TOC) of the fermentation broth was typically as high as 20,000 mg/ L. Of this TOC total, the volatile acids and alcohols contribute about 30% and 10%, respectively.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Reverse osmosis processing of organic model compounds and fermentation broths

Diltz¹,

Marolla

Henley³

et al. 2007

Bioresource Technology

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“…41 Inúmeros materiais residuais têm sido utilizados como substrato para as bactérias fermentativas na produção de H 2 , tais como resíduos alimentícios industriais ou domésticos, resíduos da indústria de papel, resíduos lácteos, resíduos do processamento do óleo de palma, dentre outros. 51,[102][103][104] Dois materiais residuais tipicamente brasileiros merecem destaque com relação ao grande potencial de produção de H 2 . São eles os resíduos lignocelulósicos oriundos do processo de produção de etanol e a glicerina do processo de produção do biodiesel.…”

Section: Potenciais Substratos Para Produção De Hunclassified

“…51,[102][103][104] No entanto, o elevado potencial poluidor destes resíduos não é completamente reduzido durante o processo de produção de H 2 . 132,133 Estima-se que a redução da demanda química de oxigênio (DQO) neste estágio de produção de H 2 seja menor que 20%.…”

Section: Produção Sequencial De H 2 E Chunclassified

Hydrogen Production by Anaerobic Fermentation - General Aspects and Possibility of Using Brazilian Agro-Industrial Wastes

Sá¹,

Cammarota²,

Ferreira-Leitão³

2014

Química Nova

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INTRODUÇÃOO aumento das necessidades energéticas mundiais, o esgotamento das reservas de combustíveis fósseis e os problemas ambientais relacionados ao uso contínuo destes combustíveis, definem um novo panorama para o século XXI e determinam que novas políticas referentes a fontes de energia sejam adotadas. O alarmante crescimento da procura por fontes de energia, associado à incerteza quanto à disponibilidade e preço do petróleo, conduzem à adoção de práticas para o desenvolvimento e exploração de novos recursos energéticos. 1 Assegurar a geração de energia, com as devidas precauções em relação ao meio ambiente, tem sido um dos mais relevantes desafios atuais. O debate sobre o aquecimento global vem se acentuando nas últimas décadas, resultando no estudo e na utilização de fontes alternativas de energia, menos poluentes que as atuais. É neste contexto que a produção de hidrogênio surge como uma alternativa bastante atraente.O uso do hidrogênio como vetor energético tem sido considerado tanto para a geração de energia elétrica, a partir de sua utilização em células a combustível, quanto para o transporte, por meio de células a combustível ou motores de combustão interna.2,3 Uma das maiores motivações para tal é o nível muito reduzido de emissões associadas à sua utilização. No entanto, ao se analisar os ganhos ambientais efetivos, deve-se considerar a matéria prima utilizada no processo de geração do hidrogênio, uma vez que diferentes fontes, renováveis ou não, podem ser utilizadas. 4 O desenvolvimento de tecnologias para produção biológica de hidrogênio a partir de biomassa constitui uma área bastante promissora. Dentre os sistemas biológicos para produção de H 2 , a fermentação anaeróbia tem se destacado, devido principalmente à maior produção de H 2 quando comparada aos outros processos biológicos e a possibilidade de utilização de diferentes materiais residuais como substrato.A utilização de materiais residuais e o seu processamento com tecnologias pouco poluidoras são uma tendência mundial. Questões ambientais têm alavancado o interesse por fontes renováveis e os resíduos agroindustriais tornaram-se uma importante fonte para a produção de novos materiais, produtos químicos e energia.5 O desenvolvimento e implementação de processos sustentáveis, capazes de converter biomassa em vários produtos com alto valor agregado, é uma necessidade absoluta para o aproveitamento dos resíduos agroindustriais brasileiros e redução do impacto ambiental associado ao descarte inadequado dos mesmos.Deste modo, este trabalho tem como objetivo mostrar os principais aspectos envolvidos na produção biológica de hidrogênio por processo de fermentação anaeróbia utilizando diferentes resíduos agroindustriais brasileiros. HIDROGÊNIO -VETOR ENERGÉTICOAtualmente, as intensas mudanças climáticas globais e o fornecimento futuro de energia têm estimulado o desenvolvimento de pesquisas baseadas em combustíveis alternativos. Dentro deste contexto, o hidrogênio (H 2 ) tem despertado grande interesse, visto que a sua combustão direta produz um...

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Hydrogen generation via anaerobic fermentation of paper mill wastes

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Continuous hydrogen production during fermentation of α‐cellulose by the thermophillic bacterium Clostridium thermocellum

Continuous hydrogen production during fermentation of α‐cellulose by the thermophillic bacterium Clostridium thermocellum

Reverse osmosis processing of organic model compounds and fermentation broths

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