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Aplicação de biocarvão na digestão anaeróbia de efluente de liquefação hidrotérmica da borra do café

Processo: 19/15663-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de março de 2020
Vigência (Término): 31 de dezembro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Giovana Tommaso
Beneficiário:Gabriel Zenatte Frugoli
Instituição-sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
Assunto(s):Digestão anaeróbia   Tratamento anaeróbio   Liquefação hidrotérmica   Biocarvão   Efluentes   Microscopia eletrônica de varredura

Resumo

A crescente demanda energética mundial traz à tona a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias para obtenção desse importante recurso. O avanço na produção de alimentos é a solução para o problema de segurança alimentar da população, todavia, uma quantidade também crescente de resíduos é gerada e deve ser tratada. Tecnologias que integrem o tratamento de resíduos e a produção de energia são, dessa forma, muito bem-vindas, uma vez que diversificam a matriz energética e previnem impactos negativos ao ambiente. A liquefação hidrotérmica é um processo de conversão de biomassa que pode ser aplicado a resíduos úmidos como borra de café, um dos resíduos alimentícios mais produzidos no mundo, para a geração de óleo bruto ainda carente de refino A liquefação hidrotérmica de biomassa gera, além do óleo bruto, uma fase aquosa com elevada concentração de matéria orgânica, e um subproduto sólido, o biocarvão. A fase aquosa advinda da conversão da borra de café, além de possuir elevada concentração de matéria orgânica, possui também compostos tóxicos fenólicos em sua composição, requerendo tratamento para sua disposição ou reúso. A digestão anaeróbia pode ser aplicada ao tratamento da fase aquosa, todavia componentes tóxicos presentes no efluente podem inibir o processo. O objetivo do presente projeto é estudar a aplicação do biocarvão produzido no processo de liquefação hidrotermal da borra de café como adsorvente coadjuvante no tratamento da fase aquosa produzida no processo. A liquefação hidrotermal será realizada em reator agitado com temperatura de 275º C por 10 minutos. O adsorvente será caracterizado fisicoquimicamente no que diz respeito à sua porosidade, densidade e teor de sólidos. Ensaios para verificação de liberação de matéria orgânica e compostos fenólicos também serão realizados. Será também conduzida análise de microscopia eletrônica de varredura do material. Posteriormente, a dosagem do adsorvente será determinada, assim como o tempo de reação até o equilíbrio. Ensaios de determinação de capacidade máxima adsortiva também serão conduzidos. O material será então aplicado em reatores anaeróbios acondicionados à 37ºC, sob agitação, com concentração crescente de matéria orgânica (três condições operacionais). Ensaios comparativos com carvão ativado e na ausência de adsorventes serão também realizados. À produção metanogênica acumulada será ajustado o modelo de Gompertz modificado e seus parâmetros cinéticos servirão de comparação entre os processos biológicos. Como resultados previstos pretende-se contribuir para a melhoria do tratamento anaeróbio da fase aquosa da liquefação hidrotérmica da borra de café utilizando um subproduto do próprio processo. (AU)