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

• Processo: 14/25366-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2016
• Data de Término da vigência: 15 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• Beneficiário: Melida Del Pilar Anzola Rojas
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , 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): 16/14377-7 - Célula de eletrólise microbiana: montagem, operação e avaliação do desempenho, BE.EP.PD
• Assunto(s): Águas residuárias Produção de hidrogênio Digestão anaeróbia Biogás
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: águas residuárias | bioelectroquímico | Biogás | Digestão Anaeróbia | Produção de hidrogênio | Sistema híbrido fermentativo | Produção de energia a partir de águas residuárias

Resumo

O crescimento econômico do Brasil e suportado fortemente pela produção de bioetanol, sendo um biocombustível obtido a partir de material renovável, e cuja combustão é menos agressiva com o meio ambiente quando comparado com outros combustíveis. No entanto, cada litro de bioetanol gera aproximadamente entre 10 e 15 L de vinhaça, a qual contem uma quantidade elevada de matéria orgânica, assim como compostos antibacterianos e recalcitrantes. Atualmente, a vinhaça é usada como fertilizante nos cultivos de cana de açúcar, causando impactos negativos nos microrganismos, plantas e água subterrânea. Desta forma, face à necessidade de melhorar a sustentabilidade das biorefinarias, pesquisas apontadas ao tratamento dos resíduos gerados por esta têm sido incrementadas. A digestão anaeróbia tem sido considerada um método atrativo para estabilizar a matéria orgânica da vinhaça, uma vez que produz energia sustentável, na forma de H2 e CH4, e outros produtos de interesse químico. Contudo, a produção de H2 é baixa e o rendimento esta termodinamicamente limitado a 4 mol H2 mol-1 glicose, ainda que o potencial estequiométrico seja de 12 mol H2 mol-1. Nesse contexto, as células de eletrólise microbiana (CEM), um tipo emergente de sistema bioeletroquímico que manipula o metabolismo redox mediante uma pequena aplicação de energia, tem sido usado para superar tal limite termodinâmico. Assim, este projeto de pesquisa de pós-doutorado propõe a aplicação de um sistema híbrido fermentativo/CEM. Na primeira etapa, em um reator acidogênico os carboidratos serão consumidos, formando ácidos orgânicos. Sequencialmente, na segunda etapa, o efluente rico em ácidos orgânicos será usado como substrato em uma CEM. De tal modo, este sistema permitirá melhorar a produção de energia na forma de H2 e/ou outros produtos de interesse químico, comparado com um processo fermentativo clássico.

Publicações científicas

(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)

ROJAS, MELIDA DEL PILAR ANZOLA; ZAIAT, MARCELO; GONZALEZ, ERNESTO RAFAEL; DE WEVER, HELEEN; PANT, DEEPAK. Enhancing the gas-liquid mass transfer during microbial electrosynthesis by the variation of CO2 flow rate. Process Biochemistry, v. 101, p. 50-58, FEB 2021. (14/25366-0, 16/14377-7)