Fermentação anaeróbica bacteriana: Uma estratégia para a produção de hidrogênio
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.48081Palavras-chave:
Resíduos orgânicos, Fermentação, Microrganismos anaeróbios, Fontes alternativas de energia, Sustentabilidade.Resumo
A dependência global de combustíveis fósseis, tem gerado consequências ambientais significativas, como o aumento das emissões de gases do efeito estufa, a poluição do ar e as mudanças climáticas. Em resposta a esses desafios, há um crescente interesse por fontes alternativas de energia que sejam mais sustentáveis e menos prejudiciais ao meio ambiente. O hidrogênio emerge como uma alternativa promissora devido à sua alta capacidade energética e ao fato de que sua combustão direta gera apenas água como subproduto, sem a emissão de poluentes atmosféricos. O objetivo deste artigo é explorar a viabilidade e os benefícios da fermentação anaeróbica bacteriana como uma estratégia eficaz para a produção de hidrogênio. Os dados da literatura destacam que essa abordagem não apenas fornece uma fonte de energia limpa, mas também contribui para a gestão sustentável de resíduos. Esse tipo de fermentação oferece uma alternativa econômica e acessível para a produção de hidrogênio, utilizando resíduos orgânicos que são subprodutos de atividades industriais ou agrícolas, reduzindo os custos de produção e reduzindo os impactos ambientais. O estudo abordou os fundamentos teóricos e práticos dessa tecnologia, seus desafios e oportunidades, e como ela pode ser integrada a estratégias mais amplas para um futuro energético mais sustentável.
Referências
Abdin, Z., Zafaranloo, A., Rafiee, A., Mérida, W., Lipiński, W., & Khalilpour, K. R. (2020). Hydrogen as an energy vector. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 120, 109620. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109620.
Agyekum, E. B., Nutakor, C., Agwa, A. M., & Kamel, S. (2022). A critical review of renewable hydrogen production methods: factors affecting their scale-up and its role in future energy generation. Membranes, 12(2), 173.
Almeida, A. S., de Souza, J. G., Madeiro, L. C. N., da Costa, M. L. A., Cunha, A. L., Rodrigues, M. A., & dos Santos, A. F. (2019). Hidrogênio, o combustível do futuro. Diversitas Journal, 4(2), 356-366.
Amaral, A. C., Steinmetz, R. L. R., & Kunz, A. (2019). O processo de biodigestão. In: PINGOSSO et al. Fundamentos da Digestão Anaeróbia, Purificação do Biogás, Uso e Tratamento do Digestato. Sbera Embrapa Suínos e Aves Concórdia, SC p. 13-26.
Araújo, A. P. (2017). Produção de biogás a partir de resíduos orgânicos utilizando biodigestor anaeróbico. (Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Engenharia Química). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Brasil.
Assemany, P. A. Valorização energética de biomassa algal cultivada em águas residuárias via digestão anaeróbica. (Tese de Doutorado em Engenharia Civil). Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasil.
Baeyens, J., Zhang, H., Nie, J., Appels, L., Dewil, R., Ansart, R., & Deng, Y. (2020). Reviewing the potential of bio-hydrogen production by fermentation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 131, 110023. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110023.
Bolatkhan, K., Kossalbayev, B. D., Zayadan, B. K., Tomo, T., Veziroglu, T. N., & Allakhverdiev, S. I. (2019). Hydrogen production from phototrophic microorganisms: Reality and perspectives. International Journal of Hydrogen Energy, 44(12), 5799-5811. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.092.
Bouchareb E. M., Derbal. k., Bedri R., Slimani K., Menas, S., Lazreg, H., Maaref F., Ouabdelkader, S., Saheb, A., Bouaita, R., Bouchareb, R., & Dizge N. (2023). Improving Biohydrogen Production by Dark Fermentation of Milk Processing Wastewater by Physicochemical and Enzymatic Pretreatments. Applied Biochemistry and Biotechnology, 196(5), 2741–2756. https://doi.org/10.1007/s12010-023-04619-2
Brito, G. P. S. (2023). Avaliação e Produção de Hidrogênio por Via Biológica Utilizando a Glicerina Industrial. (Trabalho de Conclusão de Curso Bacharelado em Engenharia Química). Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil.
Carotenudo, C., Guariano, G., Morrone, B., & Minale, M. (2016). Temperature and pH effect on methane production from buffalo manure anaerobic Digestion. International Journal of Heat and Technology, 34(S2), S425-S429. https://doi.org/10.18280/ijht.34s233.
Cordeiro, A. M., Oliveira, G. M. D., Rentería, J. M., & Guimarães, C. A. (2007). Revisão sistemática: uma revisão narrativa. Revista do colégio brasileiro de cirurgiões, 34, 428-431.
Ercole, F. F., de Melo, L. S., & Alcoforado, C. L. G. C. (2014). Revisão integrativa versus revisão sistemática. REME-Revista Mineira de Enfermagem, 18(1).
Felipe, T. J. S. (2014). Energia eólica no estado do Ceará: impactos gerados e contribuição para o desenvolvimento sustentável. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente), Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Ceará.
Filete C. A., et al. (2020). Fermentação Anaeróbica no Café Arábica e seu Impacto no Perfil Sensorial. Semantic Scholar. https://doi.org/10.36524/ric.v6i3.859.
Gautam, R., Nayak, J. K., Ress, N. V., Steinberger-Wilckens, R., & Ghosh, U. K. (2023). Bio-hydrogen production through microbial electrolysis cell: Structural components and influencing factors. Chemical Engieering Journal, 455, 140535. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140535.
Hosseini, S. E., & Wahid, M. A. (2016). Hydrogen production from renewable and sustainable energy resources: Promising green energy carrier for clean development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 850–866. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.112.
Lara, D. M., Richter, M. F. (2023). Novos Cadernos NAEA. Hidrogênio verde: A fonte de energia do futuro. Novos Cadernos NAEA. (V. 26, n. 1). Universidade Estadual do Rio Grande do Sul.
Leitão, G. C. S. Produção de Hidrogênio por Digestão Anaeróbia Utilizando o Hidrolisado da Semente de Açaí. (Tese de Doutorado em Ciências). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil.
Manoharan, Y., Hosseini, S. E., Butler, B., Alzhahrani, H., Senior, B. T. F., Ashuri, T., & Krohn, J. (2019). Hydrogen Fuel Cell Vehicles; Current Status and Future Prospect. Applied Sciences, 9(11), 2296. https://doi.org/10.3390/app9112296.
Okolie, J. A., Patra, B. R., Mukherjee, A., Nanda, S., Dalai, A. K., & Kozinski, J. A. (2021). Futuristic applications of hydrogen in energy, biorefining, aerospace, pharmaceuticals and metallurgy. International Journal of Hydrogen Energy, 46(13), 8885-8905. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.014.
Oliveira, R. C. de. (2022). TD 2787 - Panorama do hidrogênio no Brasil. Texto Para Discussão, 1-59. https://doi.org/10.38116/td2787.
Prado, V. B. C. (2021) Produção de hidrogênio como fonte de energia e estratégia de gestão de resíduos e mudanças climáticas. (Trabalho de Conclusão de Curso Graduação em Engenharia Química). Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, São Paulo.
Pereira A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [free e-book]. Editora UAB/NTE/UFSM.
Ribeiro-Filho, S.S. (2022). Avaliação dos impactos econômicos, sociais e ambientais da produção de hidrogênio verde com ênfase no processo de fermentação anaeróbia. (Trabalho de Conclusão de Curso em Graduação em Engenharia Química). Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil.
Rodella, F. H. C. (2024). A energia do hidrogênio e suas rotas tecnológicas: explorando o potencial da suinocultura catarinense para a transição energética. (TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental) Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil.
Rother, E. T. (2007). Revisão sistemática x revisão narrativa. Acta Paul. Enferm. 20 (2). https://doi.org/10.1590/S0103-21002007000200001.
Sá, L. R. V. de Cammarota, M. C., & Ferreira-Leitão, V. S. (2014). Hydrogen production by anaerobic fermentation - general aspects and possibility of using brazilian agro-industrial wastes. Química Nova. https://doi.org/10.5935/0100-4042.20140138.
Saha, R., Bhattacharya, D., &Mukhopadhyay, M. (2022). Enhanced production of biohydrogen from lignocellulosic feedstocks using microorganisms: A comprehensive review. Energy Conversion and Management: X, 13, 100153. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2021.100153.
Santos, E. C. L. (2019). Produção biológica de hidrogênio a partir de efluente de suinocultura suplementado com sacarose. (Dissertação de Mestrado em Recursos Hídricos e Saneamento). Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, Brasil.
Santos, S. B. (2020). Produção de Hidrogênio e Metano em Processo Sequencial Utilizando o Preparo Enzimático Sólido Residual (PESR). Dissertação de Mestrado em Engenharia Química). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Brasil.
Sarma, S. J., Pachapur, V., Brar, S. K., Le Bihan, Y., & Buelna, G. (2015). Hydrogen biorefinery: Potential utilization of the liquid waste from fermentative hydrogen production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 50, 942–951. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.191.
Silva, I. A. (2016). Hidrogênio: Combustível do Futuro. Ensaios E Ciência: C. Biológicas, Agrárias E Da Saúde, 20(2), 122. https://doi.org/10.17921/1415-6938.2016v20n2p122-126.
Silva, K. C. R. O., Duda, R. M. (2023). Produção de Hidrogênio via Fermentação Anaeróbia. Simpósio de Tecnologia Fatec Jaboticabal. https://doi.org/10.52138/citec.v13i1.307.
Silva, M. C. A., Monteggia. L. O. (2019). Comparação dos substratos glicerol e sacarose na produção de biohidrogênio. Ufrgs. Br. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/213658.
Siqueira, M. R. (2015). Efeito dos produtos de hidrólise de materiais lignocelulósicos sobre a produção de H 2 por fermentação. (Dissertação de Mestrado em Ciências). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brasil.
Sivaramakrishnan, R., Shanmugam, S. Sekar, M., Mathimani, T., Incharoensakdi, A., Kim, S-H., Parthiban, A., Edwin Geo, V., Brindhadevi, K., & Pugazhendhi, A. (2021). Insights on biological hydrogen production routes and potential microorganisms for high hydrogen yield. Fuel, 291, 120136. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120136.
Souza, I. T. (2017) Produção de hidrogênio por fermentação anaeróbia: Enriquecimento nutricional e influência da luminosidade. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Brasil.
Staffell, I., Scamman, D., Velazquez Abad, A., Balcombe, P., Dodds, P. E., Ekins, P., Shah, N., & Ward, K. R. (2019). The Role of Hydrogen and Fuel Cells in the Global Energy System. Energy & Environmental Science, 12(2), 463-491. https://doi.org/10.1039/c8ee01157e.
Vargas, S. R. (2016). Produção de hidrogênio por Chlamydomonas spp. e Anabaena spp. (Tese de Doutorado). Curso de Engenharia Hidráulica e Saneamento, Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil.
Vasconcelos, E. A. F., Leitão, R. C., & Santaella, S. T. (2016). Factors that affect bacterial ecology in hydrogen-producing anaerobic reactors. BioEnergy Research, 9(4), 1260-1271. https://doi.org/10.1007/s12155-016-9753-z.
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