Produção de metano e hidrogênio com hidrolisados gerados no tratamento oxidativo do bagaço de cana-de-açúcar.
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Data
2015
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Resumo
Atualmente, a principal fonte de energia utilizada na grande maioria das atividades
industriais é o petróleo e o gás natural, cujas quantidades e disponibilidade estão sujeitas a
diferentes fatores como econômicos, ambientais e políticos. Neste sentido, o
processamento de recursos renováveis, como a biomassa, é uma alternativa estratégica e
sustentável para a produção de energia e combustíveis. Uma fonte de matéria prima
renovável (biomassa) para conversão em biocombustível e biogás são os resíduos
lignocelulósicos como o bagaço de cana. Tais materiais possuem, em suas composições,
teores consideráveis de compostos poliméricos como celulose, hemiceluloses e lignina, os
quais podem liberar compostos fermentescíveis para produção de energia mediante o uso
de técnicas de pré-tratamento. Em geral os métodos de pré-tratamento de biomassas
lignocelulósicas podem ser divididos em físicos, químicos e biológicos e seu objetivo
principal é fracionar o material lignocelulósico. No presente estudo, foi avaliada a
efetividade de utilização de ozônio, em diferentes valores de pH para permitir a oxidação
molecular e radicalar, no pré-tratamento de bagaço de cana-de-açúcar visando à obtenção
de hidrolisados fermentescíveis para produção de biogás (CH4 e H2) mediante digestão
anaeróbia. As variáveis estudadas no pré-tratamento foram pH, tempo de reação (min),
carga de ozônio (mg/min) e razão solido-liquido - RSL (g/mL). Os resultados mostraram
que é possível remover 45,2 % da lignina e 48,3 % de hemiceluloses usando ozônio
(8 mg/min) em pH 11, por 15 min, na razão RSL de 0,075 g/mL.Os hidrolisados obtidos
foram caraterizados em função do teor de açúcares, carbono orgânico total, lignina solúvel,
furanos e alguns outros compostos presentes identificados por cromatografia gasosa
acoplada à espectrometria de massas. A Avaliação do potencial bioquímico de metano
(PBM) e hidrogênio (PBH) dos hidrolisados obtidos, mostrou que é possível produzir 2,6
Nm3 CH4 e 0,2 Nm3 de H2 por kg de COD nas melhores condições. Finalmente, foi
realizada uma análise energética dos pré-tratamentos, mostrando um gasto
significativamente alto relacionado à produção de ozônio. No entanto, ao se considerar o
uso da fração sólida pré-tratada para produção de etanol 2G, o investimento energético no
pré-tratamento é compensado, garantindo assim a viabilidade do processo integrado de
produção de combustíveis de 1ª e 2ª geração.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Ozonização, Bagaço de cana, Biomassa vegetal, Digestão anaeróbia
Citação
ADARME, Oscar Fernando Herrera. Produção de metano e hidrogênio com hidrolisados gerados no tratamento oxidativo do bagaço de cana-de-açúcar. 2016.108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.