Aplicação do conceito de biorrefinaria a estações de tratamento biológico de águas residuárias: o controle da poluição ambiental aliado à recuperação de matéria e energia

• Processo: 15/06246-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de julho de 2016 - 30 de junho de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• Beneficiário: Marcelo Zaiat
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Edson Luiz Silva ; Eduardo Cleto Pires ; Elisabete Moreira Assaf ; Eugenio Foresti ; José Alberto Domingues Rodrigues ; Jose Mansur Assaf ; Maria Bernadete Amâncio Varesche
• Pesquisadores associados: Alvaro José dos Santos Neto ; Claudio Augusto Oller do Nascimento ; Giovanna Lovato ; Juliano José Corbi ; Marcelo Loureiro Garcia ; Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic ; Paula Rúbia Ferreira Rosa ; Rogers Ribeiro ; Suzana Maria Ratusznei ; Valeria Maia Merzel ; Wu Hong Kwong
• Auxílios(s) vinculado(s): 19/05683-5 - 16th IWA World Congress on Anaerobic Digestion, AR.EXT; 18/12739-4 - LAAD XIII - 13o Simpósio e oficina latinoamericana de digestão anaeróbia, AR.EXT
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/15245-5 - Processamento da vinhaça de cana-de-açúcar em sistemas combinados: digestão anaeróbia em duas fases e evaporação, BP.DR; 21/09463-0 - Cotratamento de subprodutos lignocelulósicos e efluentes ricos em sulfato com geração de moléculas de valor agregado, BP.PD; 22/01425-4 - Produção de hidrogênio e metano em dois estágios pelo tratamento de resíduos do processamento da soja (melaço e okara) em condição termofílica e mesofílica, BP.DD; + mais bolsas vinculadas 21/10685-7 - Influência da relação C/N e condições nutricionais da codigestão anaeróbia de dejetos de suínos e resíduos da indústria cafeeira, BP.DR; 21/13797-0 - Produção de metano em AnSBBR termofílico pelo tratamento de melaço de soja, BP.IC; 19/24577-1 - Deposição de camada atômica como uma ferramenta para projetar a superfície de catalisadores e evitar sinterização, BE.PQ; 20/11042-0 - Antibióticos em água residuária sintética e hospitalar, pré e pós reatores anaeróbios: efeitos tóxicos para invertebrados aquáticos continentais, BP.DR; 21/05650-0 - Caracterização e diagnóstico da qualidade dos efluentes, afluentes e tecnologias sociais aplicadas em área de Mata Atlântica, BP.IC; 20/15988-5 - Biorrefinaria aplicada à gestão de resíduos do processamento do café codigeridos em resíduos industriais para a geração de biogás, BP.PD; 21/02507-1 - Produção de biohidrogênio e ácidos orgânicos pelo tratamento de resíduos do processamento da soja (melaço e okara) em condição termofílica e mesofílica, BP.MS; 21/01657-0 - Modelagem, simulação e otimização de reatores anaeróbios acidogênicos com regime de operação contínuo e escoamento pistonado, BP.PD; 20/09988-2 - Biodigestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em reator anaeróbio de membranas, BP.PD; 19/26477-4 - Produção de metano em AnSBBR pelo tratamento de melaço de soja, BP.MS; 19/04205-2 - Biodegradação simultânea de nonilfenol etoxilado e alquilbenzeno linear sulfonado em reator anaeróbio de leito fluidificado, BP.DR; 20/03429-1 - Investigação dos impactos da redução de sulfato na atividade hidrogenogênica durante a fermentação termofílica da vinhaça de cana-de-açúcar, BP.IC; 19/19152-1 - Modelagem e validação de método computacional da etapa acidogênica do processamento de soro de leite em reator anaeróbio de leito fixo estrutura, BP.MS; 18/16948-7 - Produção de hidrogênio por Anabaena sp. e Chlamydomonas sp. a partir de água residuária como alternativa para produção de combustível renovável, BP.PD; 19/25395-4 - Avaliação da produção de biohidrogênio em condição termofílica pelo tratamento do resíduo do processo de produção de biodiesel, BP.IC; 19/13847-8 - Utilização de glicerol em substituição da vinhaça de cana-de-açúcar no período de entressafra para manutenção da produção de metano em reator anaeróbio, BP.MS; 19/11012-6 - Produção de biohidrogênio em reator anaeróbio de leito estruturado a partir de águas residuárias: compreendendo o papel do leito fixo e sua influência na microbiota acidogênica, BP.MS; 19/10980-9 - Acoplamento oxidativo do metano utilizando catalisadores do tipo A2B2O7, BP.PD; 18/26470-7 - Influência da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por lacase na produção fermentativa de biocombustíveis, BP.PD; 18/24269-2 - Descoloração de corante azo por fermentação e mineralização em sistema de reatores anaeróbio-aeróbio, BP.DR; 18/01334-3 - Produção de células ricas em proteínas a partir do cultivo de biomassa microbiana utilizando como substrato a vinhaça de cana-de-açúcar, BP.DR; 18/17744-6 - Sistema combinado para a degradação do Tetrabromobisfenol a (TBBPA) por digestão anaeróbia e processos oxidativos avançados, BP.DR; 18/25645-8 - Abordagens ômicas de reatores acidogênicos sem alcalinizantes para produção de ácidos orgânicos e hidrogênio, BP.PD; 18/17715-6 - Produção de biohidrogênio pelo tratamento de resíduos agroindustriais (soro e glicerina) em AnSBBR operado em condição termofílica, BP.PD; 17/22952-4 - Tratamento de água produzida em plataformas de petróleo e gás, com desnitrificação autotrófica com sulfeto, associada à lavagem de biogás produzido em reator anaeróbio, BP.DR; 18/04320-3 - Remoção de DQO e nitrogênio total em alagados construídos com aeração intermitente em relação ao tempo de detenção hidráulica, BP.IC; 18/00213-8 - Dinâmica de metais traço na digestão anaeróbia de vinhaça: Efeito da suplementação de Ba, BP.PD; 17/22850-7 - Caracterização microbiana da remoção e degradação de 4-nonilfenol em reator anaeróbio de leito fluidificado em escala aumentada, BP.MS; 17/23008-8 - Avaliação da influência de nanopartículas de Ferro e Níquel na produção fermentativa de hidrogênio em reatores em batelada e contínuo, BP.DR; 17/22108-9 - Influência dos elementos-traço cobre, ferro, e manganês na geração de biogás a partir do tratamento de vinhaça, BP.IC; 18/03334-0 - Estratégias para a produção de hidrogênio a partir do licor de pentoses gerado a partir do pré-tratamento do bagaço da cana-de-açúcar para produção de etanol de segunda geração, BP.DD; 17/18075-8 - Avaliação da eficiência e modelagem dinâmica de alagados construídos de fluxo subsuperficial horizontal com aeração intermitente, BP.PD; 17/10049-8 - Reator de biofilme fixo anóxico-aeróbio submetido a contra-difusão de aceptores e doadores de elétrons para remoção de compostos nitrogenados, BP.DR; 17/07194-6 - Análise integrada da degradação de bagaço de cana de açúcar e licor de pentoses em reator anaeróbio de leito fixo compartimentado termofílico, BP.PD; 17/18718-6 - Estudo e avaliação da influência de diferentes inóculos na remoção do antibiótico sulfametoxazol em reator anaeróbio de leito fixo ordenado, BP.IC; 17/06940-6 - Avaliação de reatores anaeróbios acidogênicos e metanogênicos no tratamento de vinhaça e soro de queijo sem alcalinazação, BP.DR; 17/09722-0 - Produção de biometano em AnSBBR pela codigestão de vinhaça e glicerina: efeito da carga orgânica, concentração afluente e tempo de ciclo, BP.IC; 17/12333-5 - Avaliação da hidrólise enzimática (Aspergillus niger) do bagaço da cana-de-açúcar aplicado na produção biológica de hidrogênio empregando Clostridium butyricum como inóculo fermentativo, BP.IC; 17/10154-6 - Estudo de catalisadores baseados em nanocompósitos do tipo metal-óxido dopados e encapsulados por revestimento mesoporoso para a obtenção do metanol a partir da hidrogenação do CO2, BP.DR; 17/05241-7 - Produção de álcoois C2+OH a partir da hidrogenação do CO2 em catalisadores polifuncionais à base de Cu, Rh e Fe, BP.DR; 17/09144-6 - Formação de biomassa acidogênica e produção biológica de hidrogênio a partir de vinhaça de cana-de-açúcar em termofilia extrema, BP.IC; 16/21478-4 - Valorização da vinhaça da indústria sucroalcooleira por meio de digestão anaeróbia: tratamento, recuperação de ácidos orgânicos e produção de biohidrogênio, BP.PD; 17/01722-0 - Obtenção de biogás e outros compostos de interesse biotecnológico a partir de resíduos do processamento de citros/laranja, BP.DR; 16/24526-0 - Influência de elementos-traço na geração de biogás a partir do tratamento de águas residuárias, BP.PD; 17/03623-0 - Catalisadores tipo perovskitas aplicados no acoplamento oxidativo do metano gerado no tratamento de águas residuárias, BP.DD; 16/21529-8 - Estudo da utilização do Modelo ADM1 como plataforma de modelagem para diferentes configurações de reatores usados no tratamento anaeróbio da Vinhaça, BP.DR; 16/20048-6 - Aplicação de bactérias celulolíticas e fermentativas isoladas a partir de resíduos de bananas (Musa spp.) na obtenção de compostos de interesse biotecnológico., BP.DR; 16/20047-0 - Avaliação das caraterísticas físico-químicas e filogenéticas da produção de hidrogênio e homoacetogênese a partir de resíduos do processamento de café, BP.DR; 16/16329-0 - Produção de gás de síntese a partir de catalisadores com estrutura do tipo pirocloro La2Ce2-xNi0,5xO7-´ através da reação de reforma seca do metano, BP.DR; 16/15003-3 - Modelagem e otimização de processos anaeróbios para remoção do antibiótico sulfametazina de águas residuárias, BP.PD; 16/11948-3 - Remoção de LAS por co-digestão com água residuária de lavanderia comercial e esgoto sanitário em reator EGSB escala piloto, BP.MS; 16/01253-8 - Produção de polihidroxialcanoatos por culturas mistas a partir de vinhaça de cana-de-açúcar, BP.PD; 14/25366-0 - O uso de um sistema híbrido fermentativo/célula de electrolise microbiana para melhorar a produção de hidrogênio a partir de vinhaça de cana de açucar, BP.PD; 15/18976-0 - Pós-tratamento de águas residuárias para remoção de compostos nitrogenados utilizando um reator misto horizontal anóxico-aeróbio alimentado com biogás e ar, BP.PD; 14/16426-0 - Metagenômica da microbiota de reatores anaeróbios aplicados na degradação de surfactante aniônico em água residuária de lavanderia comercial, BP.PD; 13/19025-3 - Ampliação da escala de reator anaeróbio de leito fluidificado para remoção de surfactantes aniônico e não ionico em água residuária de lavanderia comercial, BP.PD; 13/15665-8 - Estrutura e dinâmica funcional da comunidade microbiana de digestores anaeróbios, aplicados à recuperação de energia e adequação ambiental de resíduos gerados no processo produtivo do bioetanol de 1ª e 2ª geração, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Tratamento biológico de águas residuárias Reatores anaeróbios Metano Biogás Bio-hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biogás | Biohidrogênio | Biorreatores Anaeróbios | Metano | Processo Anaeróbio | Processos Catalíticos | Tratamento Biológico de Águas Residuárias

Resumo

O grande desafio desse projeto de pesquisa é estabelecer as bases para aplicar o conceito de biorrefinaria a uma estação de tratamento biológico de águas residuárias, com geração de biocombustíveis e de produtos de alto valor agregado. Tal concepção se baseia no emprego de reatores anaeróbios como unidades principais da estação, principalmente pelo fato desse processo ter como produtos finais uma grande variedade de ácidos orgânicos e solventes na fase líquida, além de hidrogênio e metano na fase gasosa. Nessa nova abordagem, águas residuárias predominantemente orgânicas são as matérias-primas do processo e a estação de tratamento, com seus equipamentos e reatores, constituem a rede de instalações para geração de produtos e subprodutos de alto valor agregado. Muitos desafios devem ser superados com essa nova concepção a começar pelas baixas concentrações de matéria orgânica encontradas em águas residuárias o que leva a geração de produtos também em baixas concentrações. A esse desafio se soma a complexidade da composição das águas residuárias, com variações temporais e espaciais. O uso de culturas microbianas mistas, embora seja uma grande vantagem para a biotecnologia anaeróbia, passa a ser um outro desafio para a concepção de biorrefinaria já que o controle do processo pode se tornar difícil. Para superar esses desafios, um grupo multidisciplinar de pesquisadores foi constituído com o objetivo de estabelecer os fundamentos de uma biorrefinaria alimentada com águas residuárias que gere energia e materiais de alto valor agregado além de cumprir com sua função principal de mitigação dos impactos ambientais de lançamento de despejos líquidos no ambiente. (AU)

Publicações científicas

(105)

(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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