Efeito da adição de rúmen e de esterco bovino na composição microbiana de inóculo anaeróbio, utilizado para a produção de biogás a partir do bagaço de cana-de-açúcar.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Assis, Nathália Vercelli de
Orientador(a): Silva, Silvana de Queiroz
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Digestão anaeróbia
Bagaço de cana-de-açúcar
Esterco bovino
Rúmen bovino
Esgoto sanitário
Link de acesso: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14599
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Assis, Nathália Vercelli deSilva, Silvana de QueirozGarcia, Camila Carrião MachadoOliveira Júnior, Ênio Nazaré deSilva, Silvana de Queiroz2022-03-03T17:01:47Z2022-03-03T17:01:47Z2021VERCELLI de ASSIS, Nathália. Efeito da adição de rúmen e de esterco bovino na composição microbiana de inóculo anaeróbio, utilizado para a produção de biogás a partir do bagaço de cana-de-açúcar. 2021. 105 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14599Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa de Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.A busca por biotecnologias para produção de biogás a partir de fontes renováveis tem sido cada vez maior para garantir um futuro sustentável e redução dos gases do efeito estufa. Os gases metano e hidrogênio, gerados microbiologicamente durante a digestão anaeróbia, podem ser utilizados como biocombustíveis e na geração de energia elétrica e térmica. Uma alternativa para alcançar esse objetivo de interesse global é o uso de bagaço de cana-de-açúcar de segunda geração e esgoto sanitário na digestão. Entretanto, para obter maiores rendimentos nessa produção é importante compreender os micro-organismos no meio e suas funções metabólicas. Dessa forma, é necessário selecionar o melhor inóculo produtor de biogases e definir o consórcio microbiano responsável por tal produção. Neste estudo, foi comparado três diferentes consórcios microbianos de inóculos aplicados em amostras de esgoto sanitário retirado de um biorreator de fluxo ascendente de leito de lodo anaeróbico (UASB). Além disso também foi feita a comparação das funções metabólicas de cada micro-organismo identificado, atribuindo assim o papel microbiano no desempenho da produção de metano. Neste trabalho também foi avaliado a eficiência do tratamento térmico do inóculo, visando a eliminação de arqueias metanogênicas, para posterior produção de hidrogênio; e discutiu-se como esse tratamento afetou o consórcio microbiano nesse inóculo. Assim sendo os inóculos estudados foram nomeados como: UASB, contendo 100% de lodo proveniente de um tratamento anaeróbio de esgoto sanitário; UASB+FM, contendo 50% de lodo do esgoto sanitário e 50% de esterco bovino; UASB+R, contendo 50% de lodo do esgoto sanitário e 50% de rúmen bovino. Resultados prévios revelaram que o biorreator com maior produção de metano foi aquele inoculado com esterco bovino, UASB+FM. De acordo com a identificação microbiana, esse melhor desempenho deuse devido a sintrofia entre as espécies microbianas Clostridium disporicum, Methanobacterium kanagiense, Pseudomonas stutzeri, Anaerobaculum mobile, Anaerobaculum hydrogenifromans, Alcaligenes faecalis, Bacillus acidicola, Soehngenia saccharolytica e membros não identificados do gênero Peptoclostridium. Dentro desse consórcio microbiano se destaca os gêneros exclusivos desse biorreator: Pseudomonas, que é detoxificante e aumentou consideravelmente sua abundância no final da produção de metano; e Bacillus, com sua atividade degradadora de amido e celulose, que apesar da relativa baixa abundância, também aumentou consideravelmente no final do ensaio. Outro destaque se dá a espécie Alcaligenes faecalis, capaz de remover biogás metano do meio e está em menor abundância nessa amostra. Os micro-organismos que estavam ausentes ou pouco abundantes nos inóculos foram: Aminobacterium, Asaccharospora, Bosea, Ensifer, Gemmobacter, Leucobacter, Leuconostoc, Methanoculleus, Mycobacterium, Oscillatoria, Paracoccus, Peptoclostridium, Pleomorphomonas, Pseudoclavibacter, Rhodoblastus, Rummeliibacillus, Sarcina, Shinella, Succiniclasticum, Treponema, Turicibacter e Weissela. Sendo assim, o consórcio do inóculo composto por lodo anaeróbio e esterco bovino proporcionou a melhor decomposição da biomassa lignocelulósica, potencial na degradação de inibidores e na geração de substratos para produção biogás metano. O tratamento térmico realizado no inóculo UASB+FM para produção de hidrogênio foi eficiente na remoção de arqueias como também de espécies que estavam abundantes no meio antes do tratamento: Anaerobaculum, Peptoclostridium, Pseudomonas e Soehngenia. Dentre os gêneros detectados após o tratamento foram: Burkholderia (mais abundante), Rummeliibacillus, Sphingobium, Sphingomonas, Brevundimonas, Ruminofilibacter e Clostridium. Somente o gênero Clostridium foi detectado antes e depois do tratamento, os outros foram detectados somente após o tratamento térmico. Os potenciais gêneros produtores de hidrogênio e detoxificantes nesse consórcio são Burkholderia, Brevundimonas e Clostridium.The search for biotechnologies for biogas production from renewable sources has been growing in order to guarantee a sustainable future and to reduce greenhouse gases. Methane and hydrogen gases generated microbiologically during anaerobic digestion can be used as biofuels and in the generation of electrical and thermal energy. An alternative to achieve this goal of global interest is the use of second-generation sugarcane bagasse and sanitary sewage in the digestion. However, to obtain better yields on this production, it is important to understand microorganisms in the media and their metabolic functions. Thus, it is necessary to select the greatest biogas producer inoculum and to define the microbial consortium responsible for such production. In this study, it was compared three different microbial consortia from different inoculants added to sanitary sewage taken from an anaerobic sludge bed upflow bioreactor (UASB). In addition, the metabolic function effect of each identified microorganism was compared, assigning the microbial role on the methane production performance. In this work, it was also evaluated the efficiency of the thermal treatment on the inoculum aiming the elimination of methanogenic archaea for subsequent production of hydrogen; it was discussed how this treatment affected the microbial consortium from this bioreactor. Therefore, the samples were labeled as: UASB, containing 100% of sludge from an anaerobic treatment of sanitary sewage; UASB + FM, containing 50% of sludge of sanitary sewage and 50% cattle manure; UASB + BR, containing 50% sludge of sanitary sewage and 50% bovine rumen. Previous results revealed that the bioreactor with the highest methane production was the one enriched with bovine manure, UASB + FM. According to the microbial identification, such performance was due to the syntrophy between the microbial species Clostridium disporicum, Methanobacterium kanagiense, Pseudomonas stutzeri, Anaerobaculum mobile, Anaerobaculum hydrogenifromans, Alcaligenes faecalis, Bacillus acidicola, Soehngenia saccharolytica, and members non-identified from the genera Peptoclostridium. Within this microbial consortium, the following exclusive genera from this bioreactor stood out: Pseudomonas, which is detoxifying and increases its abundance at the end of methane production; and Bacillus with its starch and cellulose degrading activity, which despite the relative low, also increased considerably at the end of the experiment. Another highlight is the species Alcaligenes faecalis, capable of removing biogas methane from the medium and it is in lower abundance in this sample. The microorganisms that were absent or not very abundant in the inocula were Aminobacterium, Asaccharospora, Bosea, Ensifer, Gemmobacter, Leucobacter, Leuconostoc, Methanoculleus, Mycobacterium, Oscillatoria, Paracoccus, Peptoclostridium, Pleomorphomonas, Pseudoclavibacter, Rhodoblastus, Rummeliibacillus, Sarcina, Shinella, Succiniclasticum, Treponema, Turicibacter, and Weissela. Therefore, the inoculum consortia composed by anaerobic sludge and bovine manure provided the best decomposition of lignocellulosic biomass, potential for the degradation of inhibitors and the use of substrates generated for the production of methane biogas. The thermal treatment carried out in the inoculum UASB+FM for hydrogen production was efficient in removing archaea as well as species that were abundant in the environment before the treatment: Anaerobaculum, Peptoclostridium, Pseudomonas, and Soehngenia. Among the genera detected after treatment were: Burkholderia (most abundant), Rummeliibacillus, Sphingobium, Sphingomonas, Brevundimonas, Ruminofilibacter, and Clostridium. Only Clostridium genus was detected before and after treatment, the others were detected after. The potential hydrogen producers and detoxifying genera in this consortium were Burkholderia, Brevundimonas and Clostridium.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 22/02/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessDigestão anaeróbiaBagaço de cana-de-açúcarEsterco bovinoRúmen bovinoEsgoto sanitárioEfeito da adição de rúmen e de esterco bovino na composição microbiana de inóculo anaeróbio, utilizado para a produção de biogás a partir do bagaço de cana-de-açúcar.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdfDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdfapplication/pdf2477619https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/522d5a08-63d7-4939-bd48-d02593e279bc/download0763e7f1fa565d051ed1faf74da0a492MD54trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/d33a1049-4031-4601-859b-4a82bb9a6d2c/download9868ccc48a14c8d591352b6eaf7f6239MD52falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/d5da3fdf-d751-44a8-8ab2-8e0813d56a5e/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdf.txtDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdf.txtExtracted texttext/plain191901https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/aedc3dcc-c984-4449-8454-15e75478c726/downloada9c92a5d018c8a9643c199253cab2575MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_EfeitoAdiçãoRúmen.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3909https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/f0f67984-4481-4d34-b5ee-a4595071f69d/download59fb0d9ecf191223de4e9f8fcaaf878cMD56falseAnonymousREAD123456789/145992024-11-10 21:55:20.443http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/abertoopen.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/14599https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332024-11-11T00:55:20Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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