Implementação e Otimização de Sistemas de Controlo do Reator de Acumulação para a Produção de PHA

• Autor(a) principal: Liebermann, David Montes
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/36362
• topic: Ácidos gordos voláteis; automação; controlo de processos; culturas microbianas mistas; polihidroxialcanoatos; produção; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Química

Um dos principais problemas que afeta a sociedade na atualidade é a dependência da industria petroquímica. Os polihidroxialcanoatos (PHA) são biopolímeros, totalmente biodegradáveis, provenientes da atividade metabólica de alguns microrganismos e, atualmente, apresentam-se como uma das alternativas para os plásticos provenientes do petróleo. No entanto, o elevado preço (2-6 €/kg) impede que estes sejam competitivos com outros biopolímeros e com os plásticos em geral. A utilização de culturas mistas e fontes de carbono derivadas de resíduos permitirá tornar este bioplástico competitivo para aplicações, nomeadamente no sector das embalagens e filmes. Esta dissertação tem como objetivo a automação e implementação de estratégias de controlo para um reator de produção de polihidroxialcanoatos, à escala piloto, utilizando culturas mistas e ácidos gordos de cadeia curta como fonte de carbono, bem como avaliar o seu desempenho. Foram programados e testados dois algoritmos de controlo da alimentação de substrato baseados na monitorização do pH e do oxigénio dissolvido. Realizaram-se sete ensaios à escala laboratorial, num reator de 600 mL, e dez ensaios à escala piloto, num reator de 60 L. Relativamente à automação o algoritmo baseado na monitorização do oxigénio dissolvido apresentou autonomia total, enquanto o algoritmo baseado na monitorização do pH obrigou à alteração de parâmetros de controlo durante o processo. Observou-se uma média de produção de 253 gramas e uma % PHA média de 65% (gPHA/gTSS). Foi adicionada uma média de 449 gCQO de ácidos gordos de cadeia curta e concluiu-se que o algoritmo de monitorização do oxigénio dissolvido obteve melhores resultados em praticamente todos os parâmetros estudados, com destaque para a produtividade volumétrica média de 1,06 gPHA/L.h, para a % ácidos gordos de cadeia curta consumida de 94% e para o rendimento de conversão médio de 0,82 gCQO PHA/gCQO VFA. Concluiu-se ainda, que os resultados obtidos nesta dissertação estão em linha com os divulgados por outros autores, obtendo-se em certos casos valores superiores. Em relação às produtividades volumétricas médias observou-se uma média para os ensaios deste trabalho de 0,84 gPHA/L.h, ou seja, 2,5 vezes superior à média dos resultados retirados de trabalhos de outros autores utilizando MMC. Já o valor médio de % PHA de 65% obtido nesta dissertação foi 12% superior à média dos valores retirados do levantamento bibliográfico.