Waste2energy: integração das tecnologias supercrítica e digestão anaeróbia através de um sistema automatizado para produção de precursores de biocombustíveis

Resumo

Diversas tecnologias de conversão de biomassa e reaproveitamento de resíduos para a produção de novos produtos com aproveitamento energético estão emergindo. Entre estas se destacam a tecnologia supercrítica, que utiliza água como solvente em processo limpo e sustentável, e a tecnologia de digestão anaeróbica termofílica seca, que valoriza águas residuárias e resíduos sólidos ao mesmo tempo em que produz biogás (bio-hidrogênio/metano). Com o intuito de avaliar a integração destas tecnologias propõe-se a construção de uma unidade experimental composta por reatores em série e em paralelo de hidrólise em água subcrítica e de digestão. A inovação deste projeto consiste na integração de tecnologias no conceito de biorrefinaria levando a um desenvolvimento tecnológico sustentável, onde diversos subprodutos de alto valor agregado serão obtidos através de uma unidade de reatores com sistema automatizado acoplado em linha com a etapa de análise química. A etapa de otimização do pré-tratamento da biomassa permitirá determinar o rendimento dos produtos químicos desta plataforma química tais como os açúcares C5 e C6, etanol, butanol, furfural, hidroximetilfurfural, ácidos levulínico e seus derivados, succinico. Por outro lado, as etapas de digestão irão permitir a produção de biogás, biohidrogênio e/ou biometano um substituto do gás natural e/ou biocombustível, assim como análises de aspetos técnico-econômicos e ciclo de vida permitirão avaliar os impactos na saúde humana e no ambiente. Adicionalmente, a obtenção de um hidrolisado final de alta qualidade será obtido através de ensaios inéditos com biocarvão (biochar), ou seja o resíduo obtido no reator de hidrólise será empacotado e reutilizado como filtro com alto poder de seletividade de compostos. Por outro lado, dependendo do resíduo líquido ou sólido, o reator de digestão também irá inovar esta pesquisa trabalhando em linha com o reator de hidrólise para produção de biogás no caso de resíduos lignocelulólicos. Assim, este projeto propõe uma unidade experimental capaz de realizar processos de valorização e tratamento utilizando ambas as tecnologias de forma independente ou de forma integrada. Todos os subprodutos obtidos serão avaliados técnico-economicamente, seja para a produção de biocombustíveis (etanol 2G) e/ou biogás rico em biohidrogênio e/ou metano, e por outro lado biochar de alto valor agregado. Pretende-se desenvolver um processo capaz de valorizar as águas residuárias e os resíduos orgânicos e lignocelulósicos, ao mesmo tempo em que se obtém produtos finais de alto valor agregado, além de produzir bioenergia, relevante quando se considera o desenvolvimento sustentável das indústrias e cidades, diversificação da rede energética do país, promovendo pesquisa com inovação e gerando conhecimento ao combinar rotas de conversão bioquímica e energia. (AU)