Estudo da utilização do Modelo ADM1 como plataforma de modelagem para diferentes configurações de reatores usados no tratamento anaeróbio da Vinhaça

Resumo

Ao longo dos anos é cada vez mais crescente a busca por medidas capazes de mitigar e até mesmo eliminar os efeitos negativos dos rejeitos dos processos produtivos das indústrias,buscando alternativas viáveis para que estes resíduos ambientais não afetem o ambiente e a saúde humana. A vinhaça, resíduo resultante do processo de fabricação de etanol, apresenta um alto potencial poluidor devido as suas características físico-químicas, tais como altas concentrações de matéria orgânica, alta concentração de sólidos suspensos, elevada demanda bioquímica de oxigênio (DBO), baixos valores de pH, alta corrosividade e altas concentrações de potássio, nitrogênio, fósforo e sulfato. Essa água residuária pode ser tratada biologicamente usando reatoresanaeróbios, que apresentam como vantagem o menor gasto energético quando comparado comsistemas aeróbios, menores taxas de geração de lodo e possibilidade de recuperação de energiana forma do aproveitamento de biogás (hidrogênio; metano). Porém, a tecnologia empregado no aproveitamento de biogás depende do sistema de tratamento empregado, ou seja, para um sistema composto por reator acidogênico seguido por reator metanogênico (sistema de duas fases), serão geradas duas correntes de biogás, uma constituída predominantemente de hidrogênio e outra por metano. Já no sistema composto apenas por um reator metanogênico (sistema de fase única), como o próprio nome diz, a corrente gasosa será formada prioritariamente por metano. A partir dos dados experimentais coletados para diferentes condições, é importante conceber modelos matemáticos baseados nos processos de transferência de momento, massa e energia, ena cinética microbiana de modo a possibilitar previsões e simulações do tratamento em diferentes cenários e avaliar quais condições iniciais são mais relevantes para o processo de tratamento. Para isto será usado a plataforma de modelagem ADM1 que abrange muitos processosbioquímicos e físico-químicos da digestão anaeróbia. A modelagem dos dados do tratamentoanaeróbio da vinhaça usando a plataforma ADM1 será com o uso do software Matlab, na qualprimeiramente será verificada a produção de hidrogênio (reator acidogênico), na sequência será feita a modelagem objetivando a produção de metano (reator metanogênico) e ao final a produção de hidrogênio e metano (reator acidogênico seguido de reator metanogênico). Na sequência, uma análise de sensibilidade local e global será feita visando otimizar os parâmetros de entrada ou desprezar os que não exercem influência sobre o resultado final, para cada um dos modelos. Depois, com o modelo final em mãos, este passará por uma etapa de validação estatística usando o Método da Máxima Verossimilhança e o Teste de Chi-Quadrado, a fim de verificar se ele representa fidedignamente os dados reais. Finalmente, serão avaliadas as previsões do modelopara diferentes condições e, com isso, será possível prever quais os cenários levam a uma maior produção de metano, hidrogênio ou ambos.