Digestão anaeróbia da vinhaça em dois estágios: avanços no tratamento de efluentes líquidos e gasosos em biorrefinarias de cana-de-açúcar

• Processo: 21/15245-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic
• Beneficiário: André do Vale Borges
• 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): 23/04885-9 - Tecnologias de biodessulfurização aplicadas aos efluentes gasosos de alta concentração de sulfeto proveniente da fermentação escura da vinhaça de cana-de-açúcar, BE.EP.DR
• Assunto(s): Digestão anaeróbia Agroindústria canavieira Vinhaça Cana-de-açúcar Cadeia produtiva Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Agroindústria Sucroalcooleira | Manejo da vinhaça de cana-de-açúcar | Reaproveitamento Energético | Sistemas acidogênico-sulfetogênicos | Tratamento de efluentes líquidos e gasosos | Digestão anaeróbia

Resumo

O adequado gerenciamento da vinhaça, principal efluente gerado na produção de etanol de cana-de-açúcar, é essencial para promover a recuperação de recursos e mitigar impactos ambientais no contexto das biorrefinarias. A digestão anaeróbia (DA) destaca-se como uma tecnologia consolidada para o tratamento de efluentes orgânicos, aliando a remoção de matéria orgânica à produção de biogás como fonte renovável de energia. A configuração da digestão em dois estágios - separando as fases acidogênica e metanogênica - tem se mostrado particularmente vantajosa por mitigar choques de carga orgânica, favorecer o controle seletivo de comunidades microbianas e reduzir a competição entre rotas metabólicas distintas, como a metanogênese e a sulfetogênese. Estudos recentes têm demonstrado a viabilidade da redução de sulfato durante a etapa acidogênica, abrindo novas frentes de investigação sobre o potencial de recuperação da alcalinidade da vinhaça acidificada e os mecanismos de stripping de sulfeto. Tais mecanismos são particularmente relevantes para otimizar a qualidade do biogás e impulsionar o desempenho da etapa metanogênica, tornando o processo mais robusto e eficiente. A presença de elevadas concentrações de sulfato na vinhaça in natura - frequentemente superiores a 1.000 mg L¿¹ - favorece a atividade de bactérias sulfetogênicas, resultando na liberação de quantidades expressivas de sulfeto de hidrogênio (H¿S) no gás acidogênico, com concentrações que podem ultrapassar 50.000 ppmv. Esse cenário representa um desafio significativo, tanto pela toxicidade do H¿S quanto por seus impactos ambientais e operacionais. Diante disso, o objetivo deste projeto é aprofundar o entendimento dos processos envolvidos na digestão anaeróbia da vinhaça em dois estágios, com ênfase no controle da sulfetogênese, na recuperação de recursos (energia e alcalinidade) e na mitigação de emissões gasosas.

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)

BORGES, ANDR DO VALE; FUESS, LUCAS TADEU; TAKEDA, PAULA YUMI; SAIA, FLAVIA TALARICO; ROGERI, RENAN COGHI; GREGORACCI, GUSTAVO BUENO; DAMIANOVIC, MARCIA HELENA RISSATO ZAMARIOLLI. Unleashing the full potential of vinasse fermentation in sugarcane biorefineries. RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, v. 208, p. 16-pg., 2025-02-01. (15/06246-7, 21/15245-5)