Estratégias de alcalinização no processamento acidogênico da vinhaça de cana-de-açúcar: desempenho do sistema e influência na produção de biogás (2021)
- Authors:
- Autor USP: ROGERI, RENAN COGHI - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- DOI: 10.11606/D.18.2021.tde-10112021-094234
- Subjects: DIGESTÃO ANAERÓBIA; BIOGÁS; VINHAÇA; CANA-DE-AÇÚCAR
- Keywords: Potencial de alcalinização; Processo acidogênico-sulfetogênico; Produção de metano e bioH; Recuperação energética
- Language: Português
- Abstract: 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 viassulfetogênicas 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 decada 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
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 01.10.2021
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
ROGERI, Renan Coghi. Estratégias de alcalinização no processamento acidogênico da vinhaça de cana-de-açúcar: desempenho do sistema e influência na produção de biogás. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/. Acesso em: 02 abr. 2026. -
APA
Rogeri, R. C. (2021). Estratégias de alcalinização no processamento acidogênico da vinhaça de cana-de-açúcar: desempenho do sistema e influência na produção de biogás (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/ -
NLM
Rogeri RC. Estratégias de alcalinização no processamento acidogênico da vinhaça de cana-de-açúcar: desempenho do sistema e influência na produção de biogás [Internet]. 2021 ;[citado 2026 abr. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/ -
Vancouver
Rogeri RC. Estratégias de alcalinização no processamento acidogênico da vinhaça de cana-de-açúcar: desempenho do sistema e influência na produção de biogás [Internet]. 2021 ;[citado 2026 abr. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/ - Thermophilic fermentation of sugarcane vinasse: process flexibility explained through characterizing microbial community and predicting metabolic functions
- Risk assessment of biogas production from sugarcane vinasse: does the anaerobic bioreactor configuration affect the hazards?
- Unleashing the full potential of vinasse fermentation in sugarcane biorefineries
- Methane production from sugarcane vinasse: the alkalinizing potential of fermentative-sulfidogenic processes in two-stage anaerobic digestion
- Acidic-alkaline shocks in vinasse fermentation shape methanogenesis and sulfate reduction dynamics
- Advancements in two-stage anaerobic digestion of sugarcane vinasse: overcoming drawbacks by exploiting the fermentative-sulfidogenic process
Informações sobre a disponibilidade de versões do artigo em acesso aberto coletadas automaticamente via oaDOI API (Unpaywall).
Por se tratar de integração com serviço externo, podem existir diferentes versões do trabalho (como preprints ou postprints), que podem diferir da versão publicada.
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
