Produção integrada de etanol e biogás a partir de bagaço de cana-de-açúcar: obtenção de biogás a partir de licor de pré-tratamento e vinhaça

• Processo: 24/05274-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Júlio César dos Santos
• Beneficiário: Gabriela Baêta Borges de Abreu
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Assunto(s): Bagaço de cana-de-açúcar Biogás Biorrefinarias Etanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bagaço de cana-de-açúcar | Biogás | biorrefinaria | Etanol | aproveitamento de biomassa

Resumo

A busca por biocombustíveis alternativos aos combustíveis de origem fóssil é fundamental para a transição da sociedade para uma bioeconomia sustentável. Entre as possibilidades, bioetanol e biogás podem ser destacados, particularmente em países como o Brasil, nos quais há abundância de matérias primas para sua obtenção. O etanol de segunda geração tem sido alvo de diversos estudos nas últimas décadas, sendo que sua viabilidade tem sido associada à produção em biorrefinarias empregando os açúcares fermentescíveis presentes na biomassa lignocelulósica. Para a viabilidade econômica da biorrefinaria, no entanto, aspectos como a obtenção de múltiplos produtos a partir das correntes materiais geradas no processo devem ser considerados. Após as etapas de pré-tratamento e hidrólise enzimática, por exemplo, correntes contendo lignina são geradas, além da vinhaça obtida na destilação do álcool. A lignina, em função de seu elevado poder calorífico, pode ser empregada para geração de energia nas caldeiras, enquanto a vinhaça é usualmente empregada para fertirrigação da cana-de-açúcar. Alternativas para uso destas correntes podem resultar em maior rentabilidade do processo, favorecendo sua viabilidade econômica. Nos últimos anos, estão em andamento no Laboratório de Biopolímeros, Biorreatores e Simulação de Processos (LBBSIM), da Escola de Engenharia de Lorena-Universidade de São Paulo (EEL-USP), estudos visando à avaliação de pré-tratamentos da biomassa assistidos por cavitação hidrodinâmica, os quais apresentam vantagens como a obtenção de elevadas eficiências sob condições amenas de temperatura e pressão. Nestes pré-tratamentos, geralmente são obtidos licores ricos em produtos de degradação de lignina, os quais, no entanto, são de baixa concentração e baixa massa molar, não precipitando em meio ácido, desfavorecendo seu uso para geração de energia. Assim, neste projeto, propõe-se a avaliação da produção de biogás a partir dos compostos orgânicos presentes no licor obtido em pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar por processo assistido por cavitação hidrodinâmica, em mistura em diferentes proporções com vinhaça. Inicialmente, o licor será obtido em condições previamente definidas no grupo de pesquisa, sendo caracterizado com relação a sua composição, particularmente em relação a DBO, DQO, sólidos voláteis (SV) e razão C/N. Então, os licores serão estudados para conhecimento do potencial de produção de biometano, sendo os experimentos de produção de biogás realizados levando-se em conta a carga orgânica (DBO/DQO/SV) e considerando-se a codigestão do licor com a vinhaça. Espera-se, assim, com a execução do projeto, contribuir para o favorecimento de biorrefinarias de materiais lignocelulósicos, com o desenvolvimento de tecnologia nacional de obtenção de biocombustível.