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dc.creatorMelchiors, Emeline-
dc.date.accessioned2025-11-06T21:45:43Z-
dc.date.available2025-11-06T21:45:43Z-
dc.date.issued2025-06-06-
dc.identifier.citationMELCHIORS, Emeline. Analysis of the recovery of energy and high-added value chemicals from winery wastewater. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38866-
dc.description.abstractThe growing global demand for energy, water, and chemicals, driven by population growth and industrialization, underscores the urgent need for sustainable technologies to address resource scarcity and environmental degradation. This thesis explores two independent innovative approaches for transforming winery wastewater (WWW) to energy and high-value products through, respectively, microbial fuel cells (MFCs) and chain elongation (CE). Two singlechamber MFCs were operated in parallel. The cells were adapted to domestic wastewater as substrate and then operated with synthetic WWW. The maximum power output was 1238.4 mW/m³, 3.3% of Coulombic efficiency, and 0.09% of Normalized energy recovery based on the treated volume. The headspace gas composition showed methane production as a side reaction when WWW was introduced. Stable carbon isotope analysis points to potential characteristics of environments dominated by acetate-dependent methanogenesis. For the CE essays, nine fed-batch bioreactors were operated. Acetic (C2) and/or butyric acid (C4) were added as source of electron acceptors for e- from ethanol oxidation, and after only real WWW was added as substrate. Heating shocks and 2-bromoethanesulfonate were tested to limit methanogenic activities. The best conversion of short- to medium-chain carboxylic acids was in a reactor without controlling methanogens, while fed with WWW and previously fed with only C2, leading to a high concentration of 15.0 g C6/L. Additionally, a model for chain elongation was proposed. By exploring the potential of MFCs and CE, this thesis contributes to advancing in sustainable practices in viticulture, transforming waste into valuable resources.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/pt_BR
dc.subjectCélulas à combustívelpt_BR
dc.subjectÁguas residuais - Aspectos ambientaispt_BR
dc.subjectVinícolas - Eliminação de resíduospt_BR
dc.subjectVinho e vinificação - Microbiologiapt_BR
dc.subjectÁguas residuais - Purificação - Tratamento biológicopt_BR
dc.subjectFermentaçãopt_BR
dc.subjectEnergia - Fontes alternativaspt_BR
dc.subjectDesenvolvimento sustentávelpt_BR
dc.subjectFuel cellspt_BR
dc.subjectSewage - Environmental aspectspt_BR
dc.subjectWineries - Waste disposalpt_BR
dc.subjectWine and wine making - Microbiologypt_BR
dc.subjectSewage - Purification - Biological treatmentpt_BR
dc.subjectFermentationpt_BR
dc.subjectRenewable energy sourcespt_BR
dc.subjectSustainable developmentpt_BR
dc.titleAnalysis of the recovery of energy and high-added value chemicals from winery wastewaterpt_BR
dc.title.alternativeAnálise da recuperação de energia e químicos de alto valor agregado do efluente de vinícolapt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoA crescente demanda global por energia, água e produtos químicos, impulsionada pelo crescimento populacional e pela industrialização, ressalta a necessidade urgente de tecnologias sustentáveis para lidar com a escassez de recursos e a degradação ambiental. Esta tese explora duas abordagens inovadoras e independentes para transformar águas residuais de vinícolas (WWW) em energia e produtos de alto valor por meio, respectivamente, de células de combustível microbianas (MFCs) e alongamento de cadeia (CE). Duas células MFCs de câmara única foram operadas em paralelo. As células foram adaptadas à água residuária de uma planta de tratamento de esgotos como substrato e, em seguida, operadas com WWW sintético. A potência máxima produzida foi de 1.238,4 mW/m³, 3,3% de eficiência Coulombiana e 0.09% de energia normalizada pelo volume. A composição do gás do espaço livre mostrou a produção de metano como uma reação secundária quando o WWW foi introduzido. A análise de isótopos mostrou características de ambientes dominados pela metanogênese dependente de acetato. Para os ensaios de CE, foram operados nove biorreatores em batelada alimentada. O ácido acético (C2) e/ou o ácido butírico (C4) foram adicionados como fonte de aceptores de elétrons (e-) para o e- da oxidação do etanol e, depois, apenas o WWW real foi adicionado como substrato. O 2-bromoetanossulfonato e os choques de aquecimento foram testados para limitar as atividades metanogênicas. A melhor conversão de ácidos carboxílicos de cadeia curta a média ocorreu em um reator sem controle de metanogênicas, enquanto alimentado com WWW e anteriormente alimentado apenas com C2, levando a uma alta produção de 15,0 g C6/L. Além disso, foi proposto um modelo para o alongamento da cadeia. Ao explorar o potencial das MFCs e da CE, a tese contribui para o avanço das práticas sustentáveis na viticultura, transformando resíduos em recursos com valor agregado.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-9729-3046pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9203164433482791pt_BR
dc.contributor.advisor1Freire, Flavio Bentes-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5459-5578pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5516837837393064pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Gehring, Tito Augusto-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-7260-9868pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4460063100388603pt_BR
dc.contributor.referee1Freire, Flavio Bentes-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5459-5578pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5516837837393064pt_BR
dc.contributor.referee2Passig, Karina Querne de Carvalho-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-4577-7537pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/8055585859691419pt_BR
dc.contributor.referee3Döll, Maria Magdalena Ribas-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-6648-1607pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5397443465043560pt_BR
dc.contributor.referee4Pagioro, Thomaz Aurélio-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-2169-6989pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttps://lattes.cnpq.br/3143740455413448pt_BR
dc.contributor.referee5Cavalcante, Willame de Araujo-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0003-0059-7428pt_BR
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/6280578102510629pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Civilpt_BR
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