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Tese

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 &#8211; NaOH + NaHCO3); a produção de bioH2 (R2: pH > 5 &#8211; NaOH); a produção de ácido lático (HLa) e outros metabólitos solúveis (R3: pH < 5 &#8211; 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:
  • Data da defesa: 01.10.2021
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2021.tde-10112021-094234 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo NÃO é de acesso aberto
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • 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: 15 fev. 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 fev. 15 ] 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 fev. 15 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-10112021-094234/

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