Novos dispositivos eletroquímicos para a produção de produtos de alto valor no setor sucroalcooleiro: produção de H2 e conversão de CO2

• Processo: 22/09860-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Acordo de Cooperação: BG E&P Brasil (Grupo Shell)
• Pesquisador responsável: Julio Romano Meneghini
• Beneficiário: Dawany Dionisio
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50279-4 - Brasil Research Centre for Gas Innovation, AP.PCPE
• Assunto(s): Energia Setor sucroenergético Dispositivos eletroquímicos Reatores eletroquímicos Produção de hidrogênio Dióxido de carbono Ácido oxálico Vinhaça Pegada de carbono Gases do efeito estufa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ácido oxálico | Eletroquímica | Hidrogênio | Pegada de carbono | vinhaça | Engenharia de Energia

Resumo

A vinhaça, um resíduo agroindustrial, pode representar uma alternativa econômica e de baixa pegada de carbono aos fertilizantes comerciais. Porém, quando aplicada ao plantio do campo in natura, a vinhaça pode causar problemas ambientais e econômicos associados à degradação da qualidade da água e solo, emissão de gases de efeito estufa e dificuldades na logística de transporte. Atualmente, uma forma adequada de se contornar tais problemas é através da concentração da vinhaça, geralmente por processos térmicos, mas que raramente são implementados na prática. Com isso em mente, é proposta a exploração da tecnologia eletroquímica para a concentração da vinhaça, através da eletrólise seletiva da água (que representa cerca de 93% deste efluente). Como resultado tem-se a obtenção da vinhaça concentrada (para aplicação como fertilizante) e subprodutos de alto valor agradado: os gases hidrogênio e oxigênio. Estes, por sua vez, podem ser comercializados ou reaproveitados dentro da própria indústria sucroalcooleira. Por exemplo, o O2 produzido pode ser utilizado para a oxi-combustão do bagaço de cana-de-açúcar resultando em energia limpa para o concentrador eletroquímico de vinhaça e CO2 de alta pureza - que pode ser convertido a produtos industriais como os ácidos fórmico e oxálico, diminuindo as emissões de carbono da indústria. Essa proposta envolve diferentes frentes de pesquisa através de uma abordagem experimental/modelagem multi-escala. Nesse sentido, através de um ciclo de feedback é previsto o desenvolvimento dos sistemas eletroquímicos desde catalisadores e eletrodos até o projeto dos eletrolisadores e suas propriedades de escala. Este projeto aborda especificamente o desenvolvimento dos reatores eletroquímicos para fins de concentração da vinhaça e de conversão de CO2 a ácido oxálico, assim como a aplicação dos mesmos para avaliação de suas eficiências. A nossa proposta é promover a indústria da cana-de-açúcar e a agricultura para a redução de gases do efeito estufa e a criação de novas commodities neste mercado estratégico nacional. (AU)