Biodigestão anaeróbia de vinhaças de cana-de-açúcar: influência da variação composicional...

A vinhaça corresponde ao principal efluente líquido da produção de etanol e cachaça, gerada especificamente na etapa de destilação. Elevadas concentrações de matéria orgânica, bem como grandes volumes produzidos caracterizam a vinhaça com potencial energético atrativo. Dessa forma, a digestão anaeróbia se apresenta como alternativa principal no processo de gerenciamento desse efluente, atuando na redução da concentração de matéria orgânica e possibilitando a recuperação energética a partir do biogás. Nesse contexto, a presente pesquisa objetivou avaliar a influência composicional de vinhaças de cana-de-açúcar no processo de biodigestão, analisando a produção de metano, degradação da matéria orgânica e potencial energético para diferentes escalas de avaliação. Através de reatores em batelada (500 mL) à temperatura mesofílica, foram estudados três tipos de vinhaça, sendo duas delas provenientes de usinas de etanol, dos tipos anexa e autônoma, e a terceira gerada em produção de cachaça em alambique. A condição que apresentou melhor desempenho quanto à biodegradabilidade e produção de metano foi a vinhaça de alambique. A variação de desempenho identificada nas vinhaças estudadas relaciona-se diretamente à concentração de metabólitos, fração de compostos recalcitrantes e concentração de sulfato presentes em cada uma, os quais agem em conjunto, definindo a curva de produção de metano e consumo de DQO. Apesar das discrepâncias observadas na cinética de produção de metano entre as três vinhaças analisadas, as quais relacionaram-se a peculiaridades composicionais das vinhaças, o rendimento energético do processo não foi alterado, resultando em 334, 328 e 339 mLCH4 g-1DQO para vinhaça de usina anexa, usina autônoma e alambique, respectivamente. Considerandose toda a vinhaça produzida em escala nacional proveniente de usinas sucroalcooleiras e de cachaça, um potencial elétrico de cerca de 1.262,37 MW seria atingido, o que corresponde a 9% da potência instalada de Itaipu, suficiente para abastecer cerca de 19,9% da população do Estado de São Paulo, o qual conta com 45,1 milhões de habitantes atualmente.

Título em Inglês

Anaerobic digestion of sugarcane vinasse: the influence of compositional variation on energy yield

Palavras-chave em Inglês

Bioenergy
Anaerobic digestion
Methane
Vinasse management
Recalcitrant compounds
Energetic potential

Resumo em Inglês

Sugarcane vinasse is the main wastewater from ethanol and cachaça production, generated in both cases specifically in the distillation phase. High concentrations of organic matter as well as large produced volumes characterize vinasse with attractive energetic potential. Thereby, anaerobic digestion is highlighted as the main alternative for vinasse management, operating in the decrease of organic matter concentration and enabling energy recovery from biogas. In this context, the present project aims to assess the compositional influence of sugarcane vinasses in the biodigestion process, analyzing methane production, organic matter degradation and the energetic potential for different assessment scales. By means of batch reactors (500 mL) at mesophilic temperature, three types of vinasse were studied, i.e., the first and second one from annexed and autonomous ethanol plant, respectively, and the last one from still vinasse. The studies showed the highest biodegradability and methane production was still vinasse. The contrast identified in the performance of each vinasse is directly related to the concentration of metabolites, fraction of recalcitrant compounds and concentration of sulfate in each one. These factors operate together helping to define the curve of methane production and COD consumption in the systems. Despite the discrepancies observed in the kinetics of methane production among the three vinasses analyzed, which were related to vinasse compositional peculiarities, the energy yield of the process was not altered, resulting in 334, 328 and 339 mLCH4 g -1COD for annexed plant vinasse, autonomous plant vinasse and still vinasse, respectively. Accounting all vinasse generated on a national scale in ethanol and cachaça plants, it would produce the energetic potential of 1,262.37 MW in Brazil. This corresponds to 9% of the installed power of the Itaipu hydroelectric dam, which is enough to supply electricity to about 19.9% of the population of the State of São Paulo, which currently has a population of 45.1 million inhabitants.

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Data de Publicação

2019-04-29

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