Tecnologias de tratamento de efluentes e produção de biomassa: uma abordagem de ciclo de vida

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Magalhães, Iara Barbosa
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Águas residuais - Purificação; Microalgas - Cultivo; Biomassa; Ciclo de vida - Avaliação; Engenharia Civil
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28176

Neste estudo, a Avaliação de Ciclo de Vida foi utilizada como ferramenta para comparar a performance ambiental de diferentes tecnologias de cultivo de microalgas em águas residuárias. Uma primeira modelagem dos sistemas de cultivo foi realizada para as diferentes tecnologias de otimização da produtividade da biomassa algal em lagoas de alta taxa: (i) utilização da suplementação de carbono industrial e de emissões atmosféricas; (ii) utilização de sistemas híbridos, com crescimento aderido em reatores biofilme; e (iii) utilização de pré-desinfecção UV do efluente. Os impactos ambientais para a maioria das categorias foram reduzidos, em grande parte pelos benefícios do uso de águas residuárias como fonte de água e nutrientes, com os sistemas atingindo impactos negativos. A única exceção foram as categorias de eutrofização, com os maiores impactos normalizados junto com as categorias relacionadas à toxicidade. O melhor resultado de tecnologia de otimização da produtividade foi encontrado para o sistema que utiliza o fornecimento de CO 2 do gás de exaustão da combustão da gasolina, para 11 das 13 categorias avaliadas. O processo de maior impacto foi a suplementação de CO 2 industrial, seguido pelo uso de reator de biofilme e consumo de energia. Acoplar o fornecimento de CO 2 industrial e sistemas híbridos para aumentar a produtividade da biomassa não compensou em termos de impactos ambientais, principalmente em função do uso de pesticidas na cadeia produtiva do tecido do reator biofilme e produção industrial de carbono. A avaliação dos cenários foi realizada para aumento e piora do desempenho das taxas de fornecimento de CO2 (± 40%) e vida útil do reator de biofilme (± 20 dias). Oportunidades para melhores resultados deveriam considerar o uso de gás recuperado de diferentes indústrias e diferentes materiais de suporte para o crescimento de biomassa em sistemas híbridos. Uma segunda modelagem foi feita para comparação entre sistemas abertos (lagoas de alta taxa - LAT) e fechados (fotobiorreator de coluna de bolhas - FBR). A LAT teve impactos negativos para 7 das 13 categorias de impacto avaliadas, devido ao menor consumo energético (0,43 kWh por kg de biomassa). Embora o PBR ofereça maior produtividade de biomassa total, seu alto consumo de energia (177,4 kWh por kg de biomassa) causando ao menos 75% dos impactos ambientais. A LAT resultou em impactos ambiental menores que o PBR em 12 das 13 categorias analisadas. A única exceção foi a categoria de Eutrofização Marinha, principalmente devido à menor eficiência na recuperação de nitrogênio durante o cultivo em LAT. O processo mais impactante desse sistema foi o consumo de CO 2 para suplementação (até 80% do impacto gerado). Ainda assim, a demanda de energia da FBR não foi compensada pelo uso de águas residuais como meio de cultivo. O balanço de energia mostra a LAT como um processo viável (NER = 10,68) e aponta a necessidade de uma redução de 97% na demanda de energia para PBR (NER = 0,03) para ser economicamente viável. Melhores resultados poderiam ser encontrados considerando o reuso de CO 2 do processo industrial e provendo energia de fontes renováveis. Palavras-chave: Microalgas. Biomassa. Cultivo. Avaliação de Ciclo de Vida. Tratamento de Águas Residuárias.