Associação de pré-tratamentos e digestão anaeróbia para a valorização energética dos principais resíduos da cadeia produtiva do café

Resumo

O Brasil é líder mundial na produção e exportação de café. O país é também o maior produtor e exportador de café solúvel. A produção de café solúvel gera grandes quantidades subprodutos líquidos e sólidos, dentre os quais destaca-se o efluente do processo de extração e a borra. A digestão anaeróbia pode mitigar o impacto ambiental causado pela má disposição desses resíduos. O uso adequado dessa tecnologia pode também contribuir para a sustentabilidade energética do processo produtivo, e para a diversificação da matriz energética brasileira. A composição desses resíduos, todavia, ocasiona dificuldades nos processos de digestão anaeróbia em função da presença de lignina e outros compostos fenólicos. Assim, o presente projeto objetiva estudar pré-tratamentos químicos (ácido e básico) e hidrotérmico aplicados à borra de café e pré-tratamento fúngico (Pleurotus ostreatus) aplicado aos efluentes do beneficiamento de grão de café e produção de café solúvel no intuito de diminuir a recalcitrância e a toxidade dos resíduos e facilitar sua digestão anaeróbia. Inicialmente os resíduos serão caracterizados físico-químicamente e em termos de biodegradabilidade anaeróbia. Esta etapa prevê a estimativa de parâmetros cinéticos da degradação anaeróbia assim como a modelagem matemática dos processos. A estimativa de parâmetros cinéticos será realizada em reatores operados em bateladas sequenciais submetidos a concentração inicial de matéria orgânica crescente para que sejam evidenciadas condições ótimas de produção metanogênica e ácidos orgânicos, cuja formação é esperada em condições de sobrecarga. Após a caracterização, o estudo da influência dos pré-tratamentos será realizado. A auto-hidrólise e os pré-tratamentos físico-químicos serão aplicados à borra de café. O tratamento alcalino será estudado visando a remoção de lignina do resíduo, e posteriormente, os tratamentos ácido e hidrotérmico serão realizados objetivando a remoção da fração hemicelulósica. O tratamento ácido da borra de café será realizado utilizando de efluente de beneficiamento de grãos de café que possui baixo valor de pH, substituindo adição de químicos. A eficiência dos pré-tratamentos será verificada por meio do estudo da produção metanogênica, das frações sólidas tratadas e dos hidrolisados produzidos. Para o caso específico do licor alcalino gerado no pré-tratamento borra de café, este também será codigerido com o efluente ácido do beneficiamento do café. O pré-tratamento fúngico será aplicado ao efluente da produção de café solúvel com intuito de promover a diminuição de lignina solúvel e compostos fenólicos totais. Esta etapa do projeto será realizada com auxílio de estudos in silico de docking molecular e planejamento experimental fatorial para verificação de condições que proporcionem melhores taxas de crescimento fúngico e produção de lacases. Os efluentes com e sem pré-tratamento serão submetidos à biodigestão anaeróbia para que a produção de biometano seja avaliada. Este projeto será realizado nas dependências do Laboratório de Biotecnologia Ambiental da FZEA/USP e contará com a parceria de pesquisadores da UFCG/CDSA (grupo da Professora Glauciane Coelho) no estudo dos pré-tratamentos fúngicos. Com o desenvolvimento do presente projeto, espera-se contribuir para a área de degradação de compostos recalcitrantes, geração de bioenergia e produtos de interesse a partir de três dos principais resíduos da cadeia produtiva do café. Desta forma, pretende-se fomentar a criação de uma biorrefinaria acoplada cadeia produtiva do café solúvel com potencial de produção de enzimas, ácidos orgânicos e bioenergia. Além da formação de três mestres, uma doutora e um aluno em trabalho de conclusão de curso, os resultados do projeto ora apresentado subsidiarão a submissão pedido de patente relacionado ao pré-tratamento fúngico do efluente líquido do café solúvel e a publicação de 7 artigos científicos em revistas indexadas. (AU)