Digestão Anaeróbia da Vinhaça de Cana-De-Açúcar em Duas Fases: Estratégias de Alcalinização e o Papel do Processo Fermentativo-Sulfetogênico

• Processo: 23/10733-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Saneamento Ambiental
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• Beneficiário: Renan Coghi Rogeri
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/10615-1 - Consolidação do conceito de biorrefinaria aplicado ao tratamento biológico de águas residuárias e de resíduos sólidos, AP.TEM
• Assunto(s): Biogás Biotecnologia ambiental
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análises técnico-econômicas | avaliação de ciclo de vida | Biogás | Biorrefinarias de cana-de-açúcar | Processo fermentativo-sulfetogênico | Recuperação Energética | Biotecnologia Ambiental

Resumo

A digestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em duas fases (i.e., fase fermentativa e metanogênica) tem sido amplamente estudada e aplicada a fim de potencialização da recuperação energética. No entanto, o alto custo vinculado à estratégia de alcalinização do processo metanogênico é uma das principais barreiras para a aplicação do processo em escala industrial. Ademais, a presença de sulfato (SO42-) nessa água residuária estimula a atividade sulfetogênica e implica em diversos inconvenientes para o processo metanogênico como a competição pelos mesmos substratos e a geração de sulfeto (H2S) em sua forma líquida e gasosa. Por outro lado, quando a sulfetogênese é estabelecida na fase fermentativa, pode-se reduzir o consumo de compostos alcalinizantes no processo metanogênico, considerando a faixa de pH neutra adequada para ambos os processos. Além de reduzir o potencial de competição, inibição e melhorar as características composicionais do biogás do reator metanogênico. Entretanto, estudos técnico-econômicos apontam para a necessidade de se adotar estratégias de alcalinização que substituam o uso de compostos químicos para consolidação e escalabilidade desta configuração nas biorrefinarias de cana-de-açúcar. Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa propõe avaliar estratégias de alcalinização alternativas para a fase fermentativa-sulfetogênica e metanogênica na biodigestão da vinhaça de cana-de-açúcar. A partir dos resultados obtidos na etapa experimental, serão realizadas analises técnico-econômicas e ambientais, considerando as distintas capacidades de processamento de carga orgânica, potencial de recuperação energética e características composicionais do biogás.