Digestão Anaeróbia para Biocombustíveis

Esta semana tive a imensa satisfação de ministrar uma palestra sobre alguns dos paradigmas da digestão anaeróbia para o canal de seminários de nosso programa de pós-graduação (doutorado em bioenergia). Nesta palestra, procurei explicar o histórico de paradigmas da digestão anaeróbia e mostrar que é possível obter, além do biogás, uma variedade de produtos de valor agregado utilizando a digestão anaeróbia como base. Assim, a digestão anaeróbia torna-se um processo viável como coração de um grande conceito que é a biorrefinaria de resíduos.

Biorrefinarias são unidades industriais análogas a refinaria de petróleo. Uma refinaria de petróleo processa petróleo cru em um forno de craqueamento, que é um reator que promove a quebra do hidrocarbonetos complexos em uma grande variedade de substâncias mais simples. Estas substâncias são então destiladas em uma torre para separar os diferentes produtos oriundos desse processamento do petróleo: gasolina, nafta, querosene, etc. A borrefinaria utiliza um processo biológico como peça central do processo, com o mesmo objetivo de obter uma gama variada de produtos bioenergéticos. Embora o conceito de biorrefinaria seja atualmente mais aplicado aos processos de conversão da garapa da cana-de-açúcar em etanol (entre outros produtos de valor agregado), é possível aplicá-lo ao processamento de resíduos. Desta forma, utilizar resíduos como matéria-prima de um processo de produção de produtos de valor agregado como biocombustíveis é extremamente interessante, tanto do ponto de vista econômico como do ponto de vista ambiental.

Durante a palestra, eu menciono dois dos trabalhos que estamos realizando no nosso laboratório, na tentativa de tornar estes processos mais eficientes e menos custosos. A minha orientada de doutorado Carla Isabel Flores Rodriguez está atualmente desenvolvendo a tese “Desenvolvimento de biorreator anaeróbio de leito fixo-ordenado com transferência de elétrons assistida para a produção de biogás e tratamento de resíduos líquidos”. Trata-se de um biorreator anaeróbio que estamos prototipando com o objetivo de direcionar o metabolismo dos consórcios microbianos para a produção de produtos específicos. Estamos também iniciando um trabalho com a pesquisadora de pós-doutorado Priscila da Costa Carvalho de Jesus, que está propondo o estudo “Uso de microalgas para melhoramento de biogás”. Este trabalho visa o desenvolvimento de uma alternativa tecnológica para a produção de biometano (removendo compostos indesejáveis do biogás), e ao mesmo tempo utilizar estes compostos indesejáveis como nutrientes para crescimento de algas, principalmente para a produção de carotenóides. Ambos os trabalhos estão no princípio de seu desenvolvimento.

Também menciono o biohitano (biohythane), como combustível de transição. Hythane^© (hitano, de hidrogênio e metano) é o nome comercial dado pela Hydrogen Component Inc. para uma mistura de 10% de hidrogênio e 90% gás natural comprimido (constituído basicamente de metano). Embora a adição de de hidrogênio nesta concentração não seja suficiente para ampliar significativamente a densidade energética do gás natural, o Hythane possuí uma inflamabilidade (velocidade de chama) muito maior do que o metano. Além disso, esta mistura apresenta uma energia de ignição mais baixa que o gás natural. Desta forma, o hidrogênio presente no hitano é mais importante como catalisador da combustão do que um carreador de energia.

O que chamei de biohitano nada mais é do que o hitano, mas produzido biologicamente. Neste sentido, a digestão anaeróbia tem o potencial metabólico para a produção desse combustível, uma vez que ambos o hidrogênio e o metano podem ser obtidos por meio desse processo. Os trabalhos científicos são muito recentes (possuem menos de 10 anos), mas o processo já é promissor.

Veja um pouco mais sobre estes assuntos no vídeo do seminário.

Para Conhecer Mais

Bolzonella, D. et al. Recent developments in biohythane production from household food wastes: A review. Bioresource Technology 257:311-19, 2018. doi.org/10.1016/j.biortech.2018.02.092.

Cavinato et al. Two-phase thermophilic anaerobic digestion processfor biohythane production treating biowaste: preliminary results. Water Science Technology 64(3): 715-21, 2011. doi.org/10.2166/wst.2011.698.

Kaiadi, M. et al. Using Hythane as a Fuel in a 6-Cylinder Stoichiometric Natural-gas Engine. SAE International Journal of Fuels and Lubrificants 2(1): 932-939, 2009. doi.org/10.4271/2009-01-1950.