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Ana Laura Gomes da Silva

Eng. Hídrica

01/11/2025
31/10/2027

Intensificação da fermentação escura de resíduos orgânicos medida por DIET com materiais carbonáceos condutivos (feltro de carbono e carvão ativado granular).

A fermentação escura (dark fermentation, DF) de resíduos orgânicos é uma rota promissora para produção de hidrogênio de baixo carbono, alinhada à economia circular e à valorização de resíduos agroalimentares. A intensificação da DF por transferência direta interespécies de elétrons (direct interspecies electron transfer, DIET), com materiais condutivos tem se destacado como estratégia para elevar rendimentos de biohidrogênio e estabilidade do processo. Materiais carbonáceos como feltro de carbono e carvão ativado granular (GAC) atuam como “pontes eletrônicas” entre microrganismos, favorecendo comunidades sintróficas e rotas metabólicas mais eficientes. Esta pesquisa propõe estudar a DF de resíduos orgânicos mediada por DIET, empregando feltro de carbono e GAC, isolados e combinados, em reatores em batelada, avaliando a produção e a taxa de biohidrogênio, a remoção de matéria orgânica e o perfil de ácidos graxos voláteis (AGVs). A metodologia inclui caracterização de substrato e inóculo, ensaios com diferentes configurações e dosagens de materiais, análise estatística (ANOVA e testes de comparação de médias) e discussão à luz da literatura sobre materiais condutivos e DIET. Adicionalmente, será conduzida uma avaliação simplificada de ciclo de vida (life cycle assessment, LCA), comparando cenários com e sem aditivos carbonáceos, para estimar o potencial de aquecimento global por unidade de biohidrogênio produzido. Espera‑se gerar subsídios para o desenho de sistemas DF–DIET tecnicamente robustos e ambientalmente vantajosos, apoiando decisões futuras de aplicação em escala maior.

GHIMIRE, Anil; FRUNZO, Lucia; PANOPOULOS, Konstantinos D.; ALSINA, Xavier; ESCOBAR, Beatriz. A review on dark fermentative biohydrogen production from organic biomass: Process parameters and use of by‑products. International Journal of Hydrogen Energy, v. 40, n. 52, p. 15439‑15471, 2015. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.09.028.

LOVLEY, Derek R. Happy together: microbial communities that hook up to swap electrons. ISME Journal, v. 11, n. 2, p. 327‑336, 2017. DOI: 10.1038/ismej.2016.136.

Kong, T.; Zhang, W. Enhanced Anaerobic Digestion Using Conductive Materials through Mediation of Direct Microbial Interspecies Electron Transfer: A Review. Fermentation 2023, 9, 884. https://doi.org/10.3390/fermentation9100884

PALANIVEL, Priya Dharshini; MOHAMED, Samsudeen Naina. Augmenting dark fermentation with carbonaceous material for enhanced biohydrogen yield and substrate conversion in whey wastewater treatment. International Journal of Hydrogen Energy, v. 145, p. 45‑56, 2025. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.06.007.

WU, Yu; WANG, Shu; LIANG, Danhui; LI, Nan. Conductive materials in anaerobic digestion: From mechanism to application. Bioresource Technology, v. 298, 122403, 2020. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122403