Álcool e Açúcar (usinas)

Geração de Bioenergia (H2 e CH4) com resíduos industriais (glicerol e vinhaça)

Quimica e Derivados
27 de maio de 2015
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    Entre as águas residuárias estudadas no LEB, destacam-se a glicerina e a vinhaça. A glicerina é o coproduto gerado na etapa de transesterificação no processo de produção de biodiesel (de 10% a 18% em base mássica). Ressalta-se que, com a crescente produção do biocombustível pretendida para os próximos anos, dificilmente ela poderá ser vendida na sua totalidade como matéria-prima para as indústrias. Assim, há a necessidade de tratamento desse efluente, mas a degradação do resíduo bruto é de grande dificuldade. Já a vinhaça é o resíduo da produção de bioetanol por fermentação de caldo de cana de açúcar, obtida na etapa de destilação do meio líquido fermentado, possuindo elevado poder poluente (20-50 gDQO/L) e geração de 12 a 16 litros de vinhaça por litro de etanol anidro produzido.

    Resultados recentes de uma pesquisa focada em tratamento do glicerol no LEB/EEM/IMT mostram que é possível chegar a uma produção de mais de 1760 litros de metano por dia para cada m³ de reator (L-CH4/d•m³), com remoção de 87% da matéria orgânica que entra no sistema. Em relação ao hidrogênio, é possível gerar aproximadamente 220 L-H2/d•m³ com o resíduo bruto e mais de 2260 L-H2/d•m³ com o glicerol purificado.

    Química e Derivados, Dois dos reatores usados atualmente no Laboratório de Engenharia Bioquímica.

    Dois dos reatores usados atualmente no Laboratório de Engenharia Bioquímica.

    Além disso, há um estudo em andamento sobre a possibilidade de codigestão entre glicerina e soro de queijo (efluente da indústria de laticínios) para produção de metano e, futuramente, hidrogênio no LEB/EEM/IMT. O processo de codigestão é uma técnica relativamente nova que consiste em misturar resíduos com características complementares para elevar a velocidade de digestão do reator e aumentar sua eficiência. O reator alimentado com essa mistura chegou a produzir mais de 2280 L-CH4/d•m³, o que representa um aumento de quase 30% em relação à digestão apenas com glicerina.

    Pesquisas realizadas com a vinhaça no LEB/EEM/IMT mostram que é possível chegar a uma geração de aproximadamente 1000 L-CH4/d•m³, com 82% de remoção de matéria orgânica que entra no sistema. Por se tratar de um resíduo de biodegradação extremamente difícil, para produzir hidrogênio, a vinhaça tem sido codigerida com melaço ou sacarose. A codigestão de vinhaça com sacarose chegou a produzir mais de 400 L-H2/d•m³ e a de vinhaça com melaço, 84 L-H2/d•m³.

    Os processos biológicos de produção de biohidrogênio e biometano ainda estão sendo pesquisados e desenvolvidos e representam uma peça-chave na geração de energia limpa e na construção de um mundo mais sustentável.

     

    Referências

    CHANDRA, R.; TAKEUCHI, H.; HASEGAWA, T. Methane production from lignocellulosic agricultural crop wastes: A review in context to second generation of biofuel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.16, p. 1462-1476, 2012.

    KHANAL, S. K. Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production: Principles and Applications. John Wiley & Sons, New York, 2008.

    LEITE, J. A. C.; FERNANDES, B. S.; POZZI, E.; BARBOZA, M.; ZAIAT, M. Application of an anaerobic packed-bed bioreactor for the production of hydrogen and organic acids. International Journal of Hydrogen Energy, v. 33, p. 579-586, 2008.

    WU, X.; ZHU, J.;MILLER, C. Kinetics study of fermentative hydrogen production from liquid swine manure supplemented with glucose under controlled pH, Journal of Environmental Science and Health, Part B: Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes, v. 48, n. 6, p. 477-485, 2013.

    Texto: Giovanna Lovato; Suzana Maria Ratusznei; José Alberto Domingues Rodrigues

     

    Os Autores

    Giovanna Lovato, graduada em Engenharia Química pelo Instituto Mauá de Tecnologia, mestra em Ciências pela Universidade de São Paulo e aluna de doutorado em Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo. Tem experiência profissional em pesquisa, na área de processos anaeróbios aplicados ao tratamento de águas residuárias (com ênfase em glicerol) com reatores operados em batelada alimentada aplicados à produção de bioenergia (metano e hidrogênio).

    Dra. Suzana Maria Ratusznei, graduada em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Maringá, mestra em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos e doutora em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos. Atualmente é Professora Titular do Instituto Mauá de Tecnologia. Tem experiência profissional em docência de Engenharia Química nas áreas de conhecimento relacionadas a reatores químicos/bioquímicos; e pesquisa na área de conhecimento Engenharia de Processos Biológicos com ênfase em estudos e caracterização de efluentes industriais. Atua principalmente em temas ligados a processos anaeróbios de tratamento biológico relacionados à análise e otimização de reatores biológicos, em configurações convencionais e avançadas, aplicados à produção de bioenergia (metano e hidrogênio) e à adequação ambiental de efluentes industriais e domésticos.

    Dr. José Alberto Domingues Rodrigues, graduado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos, mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos, doutor em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas e livre-docente pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Atualmente é Professor Titular da Escola de Engenharia Mauá do Instituto Mauá de Tecnologia. Tem experiência profissional em docência de Engenharia Química nas áreas de conhecimento relacionadas a fundamentos de processos, reatores químicos/bioquímicos, e modelagem/controle de processos; e pesquisa na área de conhecimento Engenharia de Processos Biológicos com ênfase em processos anaeróbios aplicados ao tratamento de águas residuárias, desenvolvendo projetos com reatores operados em batelada e/ou batelada alimentada sequenciais aplicados à produção de bioenergia (metano e hidrogênio) e à adequação ambiental de efluentes industriais e domésticos.
    Contato: Escola de Engenharia Mauá (EEM), Instituto Mauá de Tecnologia (IMT), Praça Mauá 1, CEP 09.580-900, São Caetano do Sul-SP, Brasil. (e-mail rodrigues@maua.br)



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