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

Processo: 18/14938-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
Vigência: 01 de dezembro de 2019 - 30 de novembro de 2024
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
Pesq. associados: Ackmez Mudhoo ; Maurício Ariel Rostagno ; Michael Timko ; 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):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
22/01567-3 - Caracterização química-analítica dos resíduos procedentes da indústria de alimentos, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 22/00950-8 - Valorização das cascas de frutas procedentes das indústrias de suco através da tecnologia de digestão anaeróbia, 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 

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)

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Publicações científicas (23)
(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)
TORRES-MAYANGA, PAULO C.; LACHOS-PEREZ, DANIEL; MUDHOO, ACKMEZ; KUMAR, SUNIL; BROWN, AVERY B.; TYUFEKCHIEV, MAKSIM; DRAGONE, GIULIANO; MUSSATTO, I, SOLANGE; ROSTAGNO, MAURICIO A.; TIMKO, MICHAEL; et al. Production of biofuel precursors and value-added chemicals from hydrolysates resulting from hydrothermal processing biomass: A review. BIOMASS & BIOENERGY, v. 130, . (13/04304-4, 18/14938-4, 18/05999-0, 11/19817-1)
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AMPESE, LARISSA CASTRO; BULLER, LUZ SELENE; MONROY, YANETH MACHACA; GARCIA, MONTESERRAT PEREZ; RAMOS-RODRIGUEZ, ANTONIO R.; FORSTER-CARNEIRO, TANIA. Macauba's world scenario: a bibliometric analysis. BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, . (18/14938-4, 18/05999-0)
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SGANZERLA, WILLIAM GUSTAVO; DA ROSA, CLEONICE GONCALVES; GOMES DA SILVA, ALINE PRISCILLA; FERRAREZE, JOCLEITA PERUZZO; AZEVEDO, MONIA STREMEL; FORSTER-CARNEIRO, TANIA; NUNES, MICHAEL RAMOS; DE LIMA VEECK, ANA PAULA. Application in situ of biodegradable films produced with starch, citric pectin and functionalized with feijoa (Acca sellowiana (Berg) Burret) extracts: An effective proposal for food conservation. International Journal of Biological Macromolecules, v. 189, p. 544-553, . (19/26925-7, 18/14938-4)
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