Integração de processos eletroquímicos oxidativos avançados com biológicos anaeróbios para o tratamento e recuperação energética de resíduos agroindustriais complexos

• Processo: 25/02633-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• Beneficiário: Brenda Clara Gomes Rodrigues
• 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 Eletroquímica Tratamento anaeróbio Resíduos agroindustriais Sistemas híbridos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biogás | Co-digestão | Eletroquímica | Processo Anaeróbio | resíduos agroindustriais | Sistemas Híbridos | Tratamento de efluentes agroindustriais e bioenergia

Resumo

Nas últimas décadas, a crescente preocupação global com as mudanças climáticas tem intensificado os debates sobre a gestão de resíduos agroindustriais, como vinhaça, melaço de soja e glicerol bruto, visando sua transformação em biocombustíveis. A produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, por exemplo, gera volumes significativos de vinhaça, um resíduo rico em compostos orgânicos e altamente poluente. No Brasil, a produção de etanol na safra 2023/2024 ultrapassou 35 bilhões de litros, resultando em aproximadamente 408 bilhões de litros de vinhaça. Paralelamente, na cadeia produtiva da soja, um dos principais subprodutos é o melaço de soja, gerado em torno de 30% durante o processo de concentração proteica do farelo de soja. Rico em carboidratos complexos, como rafinose e estaquiose, o melaço de soja requer pré-tratamentos para liberar monômeros fermentescíveis, permitindo seu aproveitamento eficiente em bioprocessos como fonte de carbono. Já o glicerol bruto, subproduto da produção de biodiesel derivado principalmente do óleo de soja, teve sua produção estimada em 644 mil m³ em 2023, representando cerca de 10% do volume total de biodiesel produzido no período. No entanto, o glicerol bruto enfrenta desafios devido à sua toxicidade, baixo teor de nutrientes e ao custo elevado de purificação, o que limita sua utilização em larga escala. Esses resíduos agroindustriais possuem um potencial energético significativo para a geração de biogás, contribuindo para uma matriz energética mais sustentável. Contudo, suas características físico-químicas complexas, como a presença de compostos tóxicos, recalcitrantes e elevada carga orgânica, exigem estratégias específicas para uma gestão adequada e eficiente. Técnicas como a co-digestão e pré-tratamentos têm sido amplamente estudadas para otimizar o processo de digestão anaeróbia (DA), aumentando a produção de biogás e a estabilidade do processo. Além disso, a combinação de processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs) como pré-tratamento, seguidos de DA e co-digestão, surge como uma abordagem integrada e promissora. Os PEOAs, em particular, destacam-se como uma tecnologia complementar e limpa, capaz de melhorar a biodegradabilidade dos resíduos e aumentar a eficiência dos sistemas anaeróbios. A integração dessas tecnologias alinha-se aos princípios da gestão sustentável de resíduos e da economia circular, promovendo a mitigação de impactos ambientais e o aproveitamento energético de subprodutos agroindustriais. Entretanto, sua aplicação em larga escala requer estudos adicionais para otimizações técnicas e econômicas, incentivando soluções ambientalmente responsáveis e viáveis. Essas práticas diminuiriam a dependência de fontes não renováveis e a pegada ambiental da produção agroindustrial.