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Biodigestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em reator anaeróbio de membranas

Processo: 20/09988-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de julho de 2021
Vigência (Término): 30 de junho de 2023
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Marcelo Zaiat
Beneficiário:Beatriz Egerland Bueno
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
Assunto(s):Biogás   Digestão anaeróbia   Tratamento anaeróbio

Resumo

A vinhaça, um subproduto do processamento de cana-de-açúcar, é fonte de nutrientes como cálcio, magnésio e potássio, e por isso seu principal destino é a fertirrigação. No entanto, a vinhaça apresenta alta concentração de sólidos e de matéria orgânica, acidez e alto teor de sulfato, podendo comprometer a qualidade produtiva dos solos. Por isso, o tratamento prévio da vinhaça antes de seu uso na fertirrigação torna-se desejável. A biodigestão anaeróbia é uma alternativa para a redução da carga orgânica poluente e, simultaneamente, para a recuperação de bioenergia, devido à geração de biogás pelo processo. No entanto, melhorias na aplicação do tratamento anaeróbio da vinhaça ainda são necessárias para viabilizar a produção de bioenergia em plantas de grande porte uma vez que a vinhaça é gerada em grandes quantidades e apresenta altas concentrações de matéria-orgânica e de sulfato. Os principais reatores usados no processamento anaeróbio da vinhaça são de alta taxa, nos quais o processo de granulação do lodo é indispensável para o sucesso do tratamento. Presença de compostos recalcitrantes, altos teores de sólidos, alta acidez ou alta alcalinidade, salinidade, altas temperaturas, podem prejudicar o processo de formação de grânulos, causando lavagem da biomassa. Por isso, configurações de reatores anaeróbios de membrana devem ser considerados para o tratamento da vinhaça, uma vez que a granulação do lodo não é requerida, e a maior retenção de biomassa permite a aplicação de maiores cargas orgânicas. Neste estudo, o Biorreator Anaeróbio de Membrana (Anaerobic Membrane Bioreactor-AnMBR) com membrana externa acoplada é proposto para o tratamento da vinhaça. Essa configuração permite a utilização de reatores já utilizados no tratamento anaeróbio com o polimento da membrana. A completa retenção de biomassa pode ser alcançada pelo uso de AnMBR devido aos módulos de ultrafiltração, assim é possível obter uma retenção completa de todos os microrganismos, especialmente aqueles responsáveis pela degradação de poluentes específicos e permite obter uma melhor qualidade de efluente, sem sólidos em suspensão, em comparação com os processos anaeróbicos convencionais. Essa tecnologia representa uma inovação para o tratamento de águas residuárias, porém mais pesquisas utilizando essa configuração de reator e diferentes tipos de efluentes são necessárias. No caso da vinhaça, trabalhos relatados na literatura que abordem o tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar utilizando AnMBR são ainda escassos. Se bem-sucedido, esse trabalho espera contribuir ainda mais com a disseminação dessa tecnologia, principalmente no Brasil.

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