Recuperação de recursos de biomassa algácea cultivada com esgoto sanitário através de pré-tratamento hidrolítico para produção de biogás e carbonização da biomassa residual
Nome: RENATA ESTEVAM
Data de publicação: 17/04/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDUMAR RAMOS CABRAL COELHO | Examinador Interno |
| MARIA LÚCIA CALIJURI | Examinador Externo |
| REGINA DE PINHO KELLER | Examinador Interno |
| RENAN BARROSO SOARES | Examinador Externo |
| RICARDO FRANCI GONCALVES | Presidente |
Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo preencher lacunas na valorização sustentável da biomassa algácea
proveniente do esgoto sanitário, oferecendo insights e estratégias inovadoras para impulsionar seu
reaproveitamento e promover o desenvolvimento sustentável. Os objetivos centrais abrangeram a otimização
do reaproveitamento da biomassa algácea colhida de lagoas de alta taxa, considerando a presença e ausência
de coagulantes, tanto de origem orgânica quanto inorgânica. A pesquisa avaliou a influência desses coagulantes
e de pré-tratamentos térmicos e termoquímicos em diversas etapas, desde a colheita da biomassa até a produção
de biometano, carvões ativados e testes de adsorção de corante tóxico, uma questão crítica para a desinfecção
eficiente de águas residuárias.
Uma abordagem inovadora foi adotada para a colheita da biomassa algácea, envolvendo um piloto
experimental que possibilitou teores de sólidos totais superiores a 2%, sem a necessidade de equipamentos
energeticamente dispendiosos. Os pré-tratamentos foram conduzidos em diferentes condições experimentais,
e os parâmetros operacionais foram obtidos por meio de um polinômio de segundo grau, uma metodologia de
superfície de resposta (RSM) que conferiu alta confiabilidade aos resultados. A coleta de dados envolveu
análises físico-químicas laboratoriais, análise elementar (CHNS-O), espectroscopia infravermelha (FT-IR),
análise termogravimétrica (TGA e DrTGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raiosX (DRX). Métodos estatísticos foram aplicados para interpretar os resultados, conferindo confiabilidade às
conclusões e aplicabilidade em larga escala.
Os resultados indicaram que pré-tratamentos específicos, como 78°C por 7h na biomassa pura, 80°C por 1.5h
em pH1 na biomassa com Tanfloc e 90°C por 3h em pH11 na biomassa com sulfato de alumínio,
proporcionaram eficiência na solubilização de DQO solúvel, redução de sólidos e na solubilização de
bionutrientes, evidenciando a viabilidade de reaproveitamento otimizado a partir dos resíduos provenientes
das hidrólises. A biomassa pré-tratada utilizada na digestão anaeróbia, especialmente a biomassa algácea prétratada a 90°C por 3h em pH11, apresentou resultados notáveis, evidenciando a não inibição microbiana pelos
sais de alumínio e sua viabilidade para a implementação em sistemas integrados que têm como produto de
referência a produção de biometano.
No contexto das rotas de reaproveitamento, a biomassa pré-tratada utilizada como material precursor na
produção de carvões ativados alcançou áreas superficiais específicas notavelmente maiores em comparação
com a biomassa algácea sem pré-tratamento. Mudanças nos espectros de FTIR indicaram modificações
benéficas na composição dos carvões produzidos com a biomassa pré-tratada. Dentre as modificações,
destacou-se principalmente um aumento na termoestabilidade dos carvões ativados provenientes de biomassa
pré-tratada, refletindo a diminuição de compostos recalcitrantes na biomassa.
Esses resultados forneceram insights valiosos para a otimização de carvões ativados em processos de adsorção.
Tais características físicas e químicas resultantes de efeitos sinérgicos entre os pré-tratamentos, carbonização
e ativação contribuíram significativamente com a realização de testes de adsorção de corante tóxico, revelando
o potencial desses carvões ativados como adsorventes eficazes para a remoção de corantes tóxicos persistentes
em águas residuais em baixas concentrações, indicando sua viabilidade para futuras modelagens e aplicações
de carvões ativados no contexto integrado das biorrefinarias de microalgas.
A pesquisa vai além da simples compreensão dos processos, contribuindo significativamente para a ciência.
Destacam-se a identificação de novas rotas para o reaproveitamento de resíduos, a otimização da produção de
biometano, a compreensão dos efeitos dos pré-tratamentos nos carvões ativados e dos coagulantes, tanto de
origem orgânica quanto inorgânica, e a aplicação desses materiais na remoção de corantes tóxicos.
