O uso de um sistema híbrido fermentativo/célula de electrolise microbiana para melhorar a produção de hidrogênio a partir de vinhaça de cana de açucar

Resumo

O crescimento econômico do Brasil e suportado fortemente pela produção de bioetanol, sendo um biocombustível obtido a partir de material renovável, e cuja combustão é menos agressiva com o meio ambiente quando comparado com outros combustíveis. No entanto, cada litro de bioetanol gera aproximadamente entre 10 e 15 L de vinhaça, a qual contem uma quantidade elevada de matéria orgânica, assim como compostos antibacterianos e recalcitrantes. Atualmente, a vinhaça é usada como fertilizante nos cultivos de cana de açúcar, causando impactos negativos nos microrganismos, plantas e água subterrânea. Desta forma, face à necessidade de melhorar a sustentabilidade das biorefinarias, pesquisas apontadas ao tratamento dos resíduos gerados por esta têm sido incrementadas. A digestão anaeróbia tem sido considerada um método atrativo para estabilizar a matéria orgânica da vinhaça, uma vez que produz energia sustentável, na forma de H2 e CH4, e outros produtos de interesse químico. Contudo, a produção de H2 é baixa e o rendimento esta termodinamicamente limitado a 4 mol H2 mol-1 glicose, ainda que o potencial estequiométrico seja de 12 mol H2 mol-1. Nesse contexto, as células de eletrólise microbiana (CEM), um tipo emergente de sistema bioeletroquímico que manipula o metabolismo redox mediante uma pequena aplicação de energia, tem sido usado para superar tal limite termodinâmico. Assim, este projeto de pesquisa de pós-doutorado propõe a aplicação de um sistema híbrido fermentativo/CEM. Na primeira etapa, em um reator acidogênico os carboidratos serão consumidos, formando ácidos orgânicos. Sequencialmente, na segunda etapa, o efluente rico em ácidos orgânicos será usado como substrato em uma CEM. De tal modo, este sistema permitirá melhorar a produção de energia na forma de H2 e/ou outros produtos de interesse químico, comparado com um processo fermentativo clássico.