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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

Processo: 13/15665-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2013
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Marcelo Zaiat
Beneficiário:Antônio Djalma Nunes Ferraz Júnior
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:15/06246-7 - 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, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):15/21650-9 - Metagenômica aplicada ao desenvolvimento de biocombustíveis e ao desenvolvimento sustentável das biorrefinarias baseadas na cana-de-açúcar, BE.EP.PD
Assunto(s):Vinhaça   Digestão anaeróbia   Metagenômica   Antibióticos

Resumo

Nos últimos anos são grandes os esforços de várias instituições de pesquisa e desenvolvimento, além de iniciativas do setor privado, no sentido de desenvolver soluções tecnológicas que aumentem a eficiência e a sustentabilidade (econômica, ambiental e social) do processo de obtenção de açúcar, etanol e bioeletricidade a partir da cana-de-açúcar. No entanto, para que a plena sustentabilidade do processo produtivo seja alcançada, o tratamento e utilização das correntes líquidas geradas no processo produtivo do bioetanol de primeira e segunda geração devem ser considerados. De um lado, a problemática da vinhaça gerada em grandes volumes durante a destilação do etanol e, de outro lado, o licor de pentoses resultante do pré-tratamento do bagaço da cana se constituem em grave problema ambiental, se não tiverem disposição adequada. A biodigestão anaeróbia se apresenta como opção sustentável de tratamento, aliando a adequação ambiental destes resíduos à geração de energia por meio da produção de hidrogênio e metano, além da geração de subprodutos de valor agregado. Esta concepção é adequada ao conceito de uma biorrefinaria, integrando a produção de etanol e a recuperação energética e de subprodutos. Entretanto, as lacunas existentes a respeito da biodigestão anaeróbia da vinhaça e do licor de pentoses dificultam a aplicação e expansão desta tecnologia. Os obstáculos são ainda maiores com relação aos estudos das comunidades microbianas produtora de biogás, não havendo informações disponíveis na literatura, sobre a estrutura e a dinâmica dos consórcios que atuam na biodigestão destas correntes. A análise metagenômica de consórcios microbianos produtores de biogás é uma nova abordagem. Dessa forma, o presente plano de pesquisa visa estudar a complexa interação dos microrganismos em biodigestores anaeróbios aplicados à recuperação de energia e adequação ambiental de resíduos gerados no processo produtivo do bioetanol de primeira e segunda geração, sendo uma ferramenta de extrema importância para a pesquisa básica, quanto para a pesquisa aplicada no aspecto de melhoria da produção de energia renovável e estabilidade dos sistemas.

Publicações científicas (8)
(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)
NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; PAGES, CLEMENCE; LATRILLE, ERIC; BERNET, NICOLAS; ZAIAT, MARCELO; TRABLY, ERIC. Biogas sequestration from the headspace of a fermentative system enhances hydrogen production rate and yield. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 45, n. 19, p. 11011-11023, APR 3 2020. Citações Web of Science: 0.
MOTA, V. T.; FERRAZ JUNIOR, A. D. N.; TRABLY, E.; ZAIAT, M. Biohydrogen production at pH below 3.0: Is it possible?. WATER RESEARCH, v. 128, p. 350-361, JAN 1 2018. Citações Web of Science: 8.
FUESS, LUCAS TADEU; NUNES FERRAZ, JR., ANTONIO DJALMA; MACHADO, CARLA BOTELHO; ZAIAT, MARCELO. Temporal dynamics and metabolic correlation between lactate-producing and hydrogen-producing bacteria in sugarcane vinasse dark fermentation: The key role of lactate. Bioresource Technology, v. 247, p. 426-433, JAN 2018. Citações Web of Science: 14.
FUESS, LUCAS TADEU; MAZINE KIYUNA, LUMA SAYURI; NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; PERSINOTI, GABRIELA FELIX; SQUINA, FABIO MARCIO; GARCIA, MARCELO LOUREIRO; ZAIAT, MARCELO. Thermophilic two-phase anaerobic digestion using an innovative fixed-bed reactor for enhanced organic matter removal and bioenergy recovery from sugarcane vinasse. APPLIED ENERGY, v. 189, p. 480-491, MAR 1 2017. Citações Web of Science: 43.
KOYAMA, MIRIAN HARUMI; ARAUJO JUNIOR, MOACIR MESSIAS; ZAIAT, MARCELO; NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA. Kinetics of thermophilic acidogenesis of typical Brazilian sugarcane vinasse. ENERGY, v. 116, n. 1, p. 1097-1103, DEC 1 2016. Citações Web of Science: 2.
NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; KOYAMA, MIRIAN H.; DE ARAUJO JUNIOR, MOACIR M.; ZAIAT, MARCELO. Thermophilic anaerobic digestion of raw sugarcane vinasse. RENEWABLE ENERGY, v. 89, p. 245-252, APR 2016. Citações Web of Science: 31.
NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; ETCHEBEHERE, CLAUDIA; ZAIAT, MARCELO. Mesophilic hydrogen production in acidogenic packed-bed reactors (APBR) using raw sugarcane vinasse as substrate: Influence of support materials. Anaerobe, v. 34, p. 94-105, AUG 2015. Citações Web of Science: 18.
NUNES FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA; ETCHEBEHERE, CLAUDIA; ZAIAT, MARCELO. High organic loading rate on thermophilic hydrogen production and metagenomic study at an anaerobic packed-bed reactor treating a residual liquid stream of a Brazilian biorefinery. Bioresource Technology, v. 186, p. 81-88, JUN 2015. Citações Web of Science: 27.

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