Waste2energy: integração das tecnologias supercrítica e digestão anaeróbia através de um sistema automatizado para produção de precursores de biocombustíveis

• Processo: 18/14938-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos - Engenharia de Alimentos
• Pesquisador responsável: Tânia Forster Carneiro
• Beneficiário: Tânia Forster Carneiro
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ackmez Mudhoo ; Maurício Ariel Rostagno ; Michael Timko ; MONTSERRAT PEREZ GARCIA ; Rosana Goldbeck Coelho ; Solange Inês Mussatto Dragone
• Vinculado ao auxílio: 11/19817-1 - Biorefinaria na indústria agroalimentar: reaproveitamento de resíduos para produção de novos compostos químicos e biohidrogênio, AP.BIOEN.JP
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/06628-6 - Produção sustentável de produtos químicos de plataforma com uma abordagem de economia circular: potencializando o papel dos subprodutos de coco (Cocos nucifera) em um contexto de biorrefinaria, BP.DR; 23/02064-8 - Bioprocessos sustentáveis para a valorização do bagaço de caju (Anacardium occidentale): integração do pré-tratamento hidrotérmico e processos fermentativos para produção de compostos de valor agregado em um conceito de biorrefinaria, BP.DR; 23/04479-0 - EXTRAÇÃO E HIDRÓLISE EM REATOR AUTOMATIZADO IN-LINE COMO TECNOLOGIA PARA VALORIZAÇÃO DA CASCA DE CAMBUCI (Campomanesia phaea Berg.), BP.MS; + mais bolsas vinculadas 21/07986-5 - Valorização do bagaço de maçã pela tecnologia de digestão anaeróbia em um conceito de biorrefinaria, BP.DR; 22/11690-7 - Avaliação da extração de betanina em folhas de beterraba (beta vulgaris l.) utilizando água subcrítica em reator automatizado com análise in-line, BP.MS; 22/02305-2 - Avaliação da hidrólise em água subcrítica em reator automatizado com análise in-line de compostos de maior valor agregado de cascas de pitaia (Hylocereus undatus), BP.MS; 21/03950-6 - Hidrólise subcrítica e digestão anaeróbia para produção de açucares e biogás a partir do bagaço de maçã proveniente do processamento de suco, BP.PD; 22/00950-8 - Valorização das cascas de frutas procedentes das indústrias de suco através da tecnologia de digestão anaeróbia, BP.IC; 22/01567-3 - Caracterização química-analítica dos resíduos procedentes da indústria de alimentos, BP.IC; 21/08696-0 - Biorrefinarias no contexto das indústrias alimentarias e sua abordagem para sustentabilidade: análises energético, técnico-econômico e ambiental baseado na produção de biogás e biometano (ZeWaFFI), BP.PD; 21/04096-9 - Integração dos processos extração/hidrólise em água subcrítica e purificação para a valorização de bagaço de uva em um conceito de biorrefinaria, BP.DR; 20/10323-5 - Avaliação de ciclo de vida e técnico-financeira da integração das tecnologias de digestão anaeróbia e hidrotérmica para reaproveitamento de resíduos, BP.PD; 20/16248-5 - Purificação de extratos de resíduos de jabuticaba por adsorventes e biochar usando tecnologia supercrítica, BP.MS; 19/26925-7 - Desenvolvimento de um sistema automatizado para produção de precursores de biocombustíveis através da tecnologia subcrítica, BP.DD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Bioeconomia Extração supercrítica Bioenergia Biorrefinarias Biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biochar | bioeconomia | bioenergia | Biomassa | biorrefinaria | Ethanol 2G | Tecnologia Supercrítica

Resumo

Diversas tecnologias de conversão de biomassa e reaproveitamento de resíduos para a produção de novos produtos com aproveitamento energético estão emergindo. Entre estas se destacam a tecnologia supercrítica, que utiliza água como solvente em processo limpo e sustentável, e a tecnologia de digestão anaeróbica termofílica seca, que valoriza águas residuárias e resíduos sólidos ao mesmo tempo em que produz biogás (bio-hidrogênio/metano). Com o intuito de avaliar a integração destas tecnologias propõe-se a construção de uma unidade experimental composta por reatores em série e em paralelo de hidrólise em água subcrítica e de digestão. A inovação deste projeto consiste na integração de tecnologias no conceito de biorrefinaria levando a um desenvolvimento tecnológico sustentável, onde diversos subprodutos de alto valor agregado serão obtidos através de uma unidade de reatores com sistema automatizado acoplado em linha com a etapa de análise química. A etapa de otimização do pré-tratamento da biomassa permitirá determinar o rendimento dos produtos químicos desta plataforma química tais como os açúcares C5 e C6, etanol, butanol, furfural, hidroximetilfurfural, ácidos levulínico e seus derivados, succinico. Por outro lado, as etapas de digestão irão permitir a produção de biogás, biohidrogênio e/ou biometano um substituto do gás natural e/ou biocombustível, assim como análises de aspetos técnico-econômicos e ciclo de vida permitirão avaliar os impactos na saúde humana e no ambiente. Adicionalmente, a obtenção de um hidrolisado final de alta qualidade será obtido através de ensaios inéditos com biocarvão (biochar), ou seja o resíduo obtido no reator de hidrólise será empacotado e reutilizado como filtro com alto poder de seletividade de compostos. Por outro lado, dependendo do resíduo líquido ou sólido, o reator de digestão também irá inovar esta pesquisa trabalhando em linha com o reator de hidrólise para produção de biogás no caso de resíduos lignocelulólicos. Assim, este projeto propõe uma unidade experimental capaz de realizar processos de valorização e tratamento utilizando ambas as tecnologias de forma independente ou de forma integrada. Todos os subprodutos obtidos serão avaliados técnico-economicamente, seja para a produção de biocombustíveis (etanol 2G) e/ou biogás rico em biohidrogênio e/ou metano, e por outro lado biochar de alto valor agregado. Pretende-se desenvolver um processo capaz de valorizar as águas residuárias e os resíduos orgânicos e lignocelulósicos, ao mesmo tempo em que se obtém produtos finais de alto valor agregado, além de produzir bioenergia, relevante quando se considera o desenvolvimento sustentável das indústrias e cidades, diversificação da rede energética do país, promovendo pesquisa com inovação e gerando conhecimento ao combinar rotas de conversão bioquímica e energia. (AU)

Publicações científicas

(72)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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