Improving EGSB reactor performance for simultaneous bioenergy and organic acid production from cheese whey via continuous biological H2 production

Abstract

The EGSB reactor was evaluated as a viable acidogenic step in the two-stage anaerobic treatment of CW for the increase of COD removal efficiency and biomethane production.

Syntrophy between bacteria and archaea enhances methane production in an EGSB bioreactor fed by cheese whey wastewater

“…Anaerobic digestion (AD) in the expanded granular sludge bed (EGSB) bioreactor has been satisfactorily evaluated on a laboratory scale as a low-cost bioremediation alternative for the treatment of CWW (Lopes et al, 2017;Ramos and Silva, 2017;Cruz-Salomón et al, 2017aRamos et al, 2020). The EGSB bioreactor shows technical feasibility due to its low operating costs, simplicity in design and customization, robust technology, and easy operation for biofuel production from different wastewater.…”

Avaliação da produção de biohidrogênio e ácidos orgânicos em reatores acidogênicos a partir de soro de queijo e vinhaça de cana-de-açúcar sem ajuste de pH e de água residuária rica em proteínas gerada em indústria de processamento de atum

“…Os ácidos láctico, etanol, acético e butírico podem ser associados à produção de hidrogênio enquanto os ácidos propiônico e valérico são produzidos com o consumo de hidrogênio e de ácido láctico (SAADY, 2013;ZIARA et al, 2019). A fermentação escura do tipo propiônica não está associada à produção de hidrogênio (PERNA et al, 2013;RAMOS et al, 2019;ROSA et al, 2014), pois é uma via consumidora deste (CASTELLÓ et al, 2020;MOTA et al, 2018;RAMOS;SILVA, 2017) que produz principalmente propionato, acetato e algum valerato, sem produção significativa de biogás (CABROL et al, 2017). Outros problemas que podem ser citados é a lavagem de biomassa, controle de pH e homoactogênese que devem ser cuidadosamente monitorados junto com os parâmetros operacionais (tempo de detenção hidráulica (TDH), carga orgânica volumétrica (COV) e temperatura).…”

“…Para sistemas anaeróbios com biomassa autoimobilizada empregados no tratamento de efluentes de lacitínio, há uma mudança da biomassa granular para a floculenta ao longo do tempo. Outro problema frequentemente relatado na literatura é uma redução expressiva do rendimento de conversão real do soro a H2 em relação ao rendimento teórico (CASTELLÓ et al, 2018;MARQUES et al, 2019;MONTECCHIO;YUAN;MALPEI, 2018;PERNA et al, 2013;RAMOS;SILVA, 2017;.…”

“…No entanto, a existência de produtos finais reduzidos do processo de fermentação, competindo pelas rotas metabólicas com consumo de H2, bem como frações de substrato não degradadas reduzem significativamente o rendimento de conversão real em comparação com o rendimento teórico (GIOANNIS et al, 2014). Diversas pesquisas apontam o potencial do soro de queijo para a produção de hidrogênio a partir da sua fermentação escura (ANTONOPOULOU et al, 2008;ASUNIS et al, 2019;CASTELLÓ et al, 2009;CHATZIPASCHALI et al, 2012;COLOMBO et al, 2019;DAVILA-VAZQUEZ et al, 2009;GIOANNIS et al, 2014;GOMEZ-ROMERO et al, 2014;LIMA et al, 2015;LOPES;RAMOS;SILVA, 2017;LOVATO et al, 2017;MARQUES et al, 2019;MONTECCHIO;YUAN;MALPEI, 2018;RAMOS et al, 2019;ROSA et al, 2014;VENETSANEAS et al, 2009). Ramos et al (2019) avaliaram os efeitos do TDH (8 -0,25 h) na produção simultânea de hidrogênio e metano a partir do soro de queijo (5000 mg de carboidratos L -1 ) em um reator de leito de lodo granular expandido mesofílico (30°C).…”

“…Conforme relatado por Colombo et al (2019) e Asunis et al (2019), além do grande potencial do soro de queijo para a produção de bioH2 na etapa acidogênica, a produção de AO e solventes a partir deste efluente também pode ser vantajosa. Outros estudos também mostram a viabilidade da produção de AO e solventes a partir da fermentação escura do soro de queijo (ARASARATNAM; SENTHURAN e BALASUBRAMANIAM, 1996; LAGOA-COSTA; KENNES e VEIGA, 2020; LOPES; RAMOS e SILVA, LUONGO et al, 2019;RAMOS;SILVA, 2017;TANGO e GHALY, 1999;YU e HWANG, 2003) Lagoa-Costa; Kennes e Veiga ( 2020) exploraram a otimização da produção de ácidos graxos voláteis (AGV) a partir de soro de queijo em um reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais. Para tanto, foram aplicadas alterações dos tempos de detenção de sólidos (TDS) e TDHs.…”