Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2021 |
| Autor(a) principal: |
Rogeri, Renan Coghi |
| Orientador(a): |
Não Informado pela instituição |
| Banca de defesa: |
Não Informado pela instituição |
| Tipo de documento: |
Dissertação
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: |
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| Link de acesso: |
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/
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Resumo: |
A digestão anaeróbia da vinhaça de cana-de-açúcar em duas fases (acidogênica e metanogênica) tem se apresentado promissora no contexto de potencialização da produção bioenergética ao proporcionar condições de crescimento especificas e adequadas para os distintos grupos microbianos. Ademais, a fase acidogênica é caracterizada pela sua versatilidade (remoção de compostos sulfurosos, produção de bioH2 e metabólitos solúveis) em função do pH operacional onde diferentes estratégias de alcalinização induzem a distintas rotas metabólicas. Por outro lado, em alguns casos a fase ácida pode reduzir o potencial de recuperação energética proveniente do processo metanogênico aumentando o potencial de competição e inibição do efluente acidificado. A vinhaça de cana-de-açúcar é caracterizada pela presença de sulfato (SO42-) proveniente de especificidades do processo produtivo do etanol e, como parte da matéria orgânica é removida na primeira fase, a relação DQO/SO42- torna-se mais crítica. Adicionalmente, o processo de remoção do H2S do biogás (dessulfurização) e os custos operacionais vinculados à alcalinização dos biorreatores representam as principais barreiras econômicas para viabilização em escala real. O processo acidogênico-sulfetogênico, por sua vez, apresenta potencial para superar as referidas limitações através da remoção dos compostos sulfurosos (SO42- e H2S), tal característica reduz ou até mesmo elimina a contaminação do biogás metanogênico. Adicionalmente, a maioria das vias sulfetogênicas de conversão de compostos orgânicos possuem capacidade para geração de bicarbonato (HCO3-) e, ainda, apresentam potencial de neutralizante do meio ao consumir os íons H+ na produção de sulfeto. Nesse contexto, o presente estudo busca avaliar o potencial de alcalinização proporcionado pelo processo acidogênico-sulfetogênico e o impacto da adição de alcalinizante e/ou neutralizante no desempenho de ambas as etapas. Sendo assim, a fase experimental foi dividida em duas etapas: a primeira consistiu na operação paralela e contínua de 3 reatores (AnSTBR) por 60 dias, sob uma Carga Orgânica Volumétrica de 75 kg-DQO m-3 d-1. O desempenho sulfetogênico (R1: pH > 6 – NaOH + NaHCO3); a produção de bioH2 (R2: pH > 5 – NaOH); a produção de ácido lático (HLa) e outros metabólitos solúveis (R3: pH < 5 – sem alcalinizante) foram avaliados. Posteriormente, investigou-se o impacto de cada condição na produção de metano (CH4), o potencial de alcalinização proporcionado pela sulfetogênese na fase ácida, o consumo de matéria orgânica e as características composicionais do biogás produzido através de reatores metanogênicos em batelada. As especificidades do efluente acidificado e de alcalinização da fase metanogênica (com ou sem NaHCO3) impactaram os parâmetros cinéticos, o rendimento de CH4 e o poder calorífico do biogás produzido. Por fim, uma análise do potencial global de recuperação energética (PGRE) e os custos operacionais vinculados à alcalinização de cada condição foram realizados. Apesar do processo acidogênico-sulfetogênico não ter apresentado o melhor desempenho energético para o sistema, o potencial de alcalinização proporcionado e a consequente redução dos custos operacionais justificam sua adoção em estudos futuros. Utilizando o processo como fonte biológica de bicarbonato e/ou agente neutralizante para garantir maior viabilidade econômica em sistemas de duas fases no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. |
