Uso de vinhaça biodigerida como fonte de alcalinidade e nutrientes na biodessulfurização de biogás em sistemas microalga-bactéria

• Processo: 25/05365-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcelo Zaiat
• 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: 22/10615-1 - Consolidação do conceito de biorrefinaria aplicado ao tratamento biológico de águas residuárias e de resíduos sólidos, AP.TEM
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: análises ômicas | mitigação de gases de efeito estufa | Oxidação de sulfeto de hidrogênio | Sistemas microalga-bactéria de alta taxa | Vinhaça biodigerida rica em alcalinidade | Tratamento de efluentes líquidos e gasosos

Resumo

A digestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em duas fases tem sido investigada com vistas à redução do sulfato na fase fermentativa (acidogênese) e à eliminação da competição microbiana na fase metanogênica. No entanto, a alta carga de sulfato na vinhaça in natura resulta na formação de um biogás acidogênico rico em sulfeto de hidrogênio (H2S) (3-9%) e dióxido de carbono (CO2) (70%) (v/v), contribuindo para emissões atmosféricas prejudiciais. Embora a remoção completa de 50.000 ppmv de H2S em biofiltros percoladores de alta taxa tenha sido reportada, desafios como limitações de oxigênio e obstrução do leito por acúmulo de enxofre elementar evidenciam a necessidade de soluções mais eficazes, sustentáveis e economicamente viáveis. Um estudo recente demonstrou a viabilidade da remoção simultânea de H2S (100%) e CO2 (98%) em um sistema microalga-bactéria (MB) alimentado com biogás acidogênico rico em sulfeto (50.000 ppmv). No entanto, o uso intensivo de alcalinizantes químicos para tamponamento nesses sistemas impõe desafios econômicos e ambientais, limitando sua aplicação em larga escala. Este projeto propõe, de forma inédita, o uso de vinhaça biodigerida de diferentes processos biológicos como fonte de nutrientes e alcalinidade em sistemas MB para biodessulfurização de biogás metanogênico e acidogênico oriundos do processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. A originalidade desta abordagem está na integração de um resíduo agroindustrial abundante em uma estratégia de bioeconomia circular, aumentando a sustentabilidade do processo e viabilizando sua escalabilidade no setor sucroalcooleiro. Para apoiar o desenvolvimento dessa tecnologia, análises multiômicas serão realizadas para caracterizar as interações microbianas na remoção de H2S e CO2, otimizando estratégias sustentáveis para mitigação de emissões gasosas e valorização da vinhaça nas biorrefinarias nacionais.