Biodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração

Resumo

As dificuldades associadas à comercialização e à utilização de combustíveis fósseis verificadas nas últimas décadas resultaram no desenvolvimento de fontes energéticas alternativas, tendo em vista uma demanda cada vez maior por energia, especialmente no setor automotivo. Dentre as fontes alternativas, destaca-se a indústria de biocombustíveis, especialmente aquela associada à produção de etanol. A produção de etanol baseia-se na fermentação de açúcares presentes em materiais de origem biológica (p.ex. cana-de-açúcar, milho, etc.) e na destilação da mistura alcoólica gerada no processo fermentativo. A vinhaça caracteriza-se como a principal água residuária resultante deste processo, apresentando elevadas concentrações de matéria orgânica, bem como características ácidas e corrosivas. Atualmente praticamente todo o volume de vinhaça gerado nas destilarias brasileiras é direcionado à fertirrigação das lavouras, devido ao seu caráter fertilizante. Contudo, o potencial poluente da vinhaça caracteriza sua disposição no solo como problemática, tendo em vista prováveis impactos negativos no solo e nos recursos hídricos no caso da aplicação de dosagens excessivas. Dentre as tecnologias de tratamento disponíveis, destaca-se a digestão anaeróbia, processo que permite associar a redução do potencial poluente dos efluentes à geração de energia por meio do biogás liberado na conversão da matéria orgânica. Desta forma, neste trabalho pretende-se estudar aspectos da adequação ambiental e do reaproveitamento energético da vinhaça a partir da digestão anaeróbia. O objetivo principal da pesquisa compreende analisar a viabilidade das possíveis rotas tecnológicas para o reaproveitamento energético do biogás gerado a partir da digestão anaeróbia, baseando-se nos processos relacionados ao enriquecimento de gás de síntese em uma biorrefinaria. Pretende-se avaliar a estabilidade e a produção (rendimento) de hidrogênio e de metano em reatores anaeróbios operados em série, respectivamente acidogênico (leito fixo empacotado) e metanogênico (leito fixo empacotado e ordenado), aplicados ao tratamento de vinhaça, em escala de bancada. Os valores de produção/rendimento obtidos serão posteriormente inseridos no fluxograma da biorrefinaria, buscando-se analisar o melhor cenário para o reaproveitamento do biogás (metano e hidrogênio ou apenas metano). Além disso, avaliar-se-á a diversidade microbiana nos reatores anaeróbios e o potencial energético, isto é, a capacidade de recuperação de energia do biogás gerado nos reatores. Nesta última etapa, utilizar-se-á como comparação o consumo energético associado às etapas da produção do etanol.