Utilização de biomassa fúngica na produção de biogás e uso em biorrefinarias

Abstract

Para evitar a intensificação das mudanças climáticas, causadas principalmente pela ação antrópica, é necessário que a humanidade se adapte para redução da emissão de gases estufa. Com isso, uma das estratégias para solucionar o problema, sem abalar o desenvolvimento econômico e tecnológico, é o desenvolvimento de uma economia verde, baseada em formas sustentáveis e renováveis de produção energética e de mercadorias. Dentro dessa nova visão de mercado, as estratégias integradas vêm ganhando destaque no setor industrial, como é o caso do uso de biorrefinarias para produção de bioprodutos de alto valor agregado, a partir da biomassa residual do processo. Essa demanda por biorrefinarias, faz com que novos estudos sejam necessários para otimizar os modelos integrados existentes e para descobrir novas fontes de biomassas com alto potencial de produção para a indústria. Este trabalho teve como objetivo, estudar e comparar o potencial metanogênico de duas biomassas fúngicas, subprodutos da produção biotecnológica de corantes, por meio da fermentação anaeróbia com lodo anaeróbio mutagênico. Além de avaliar a viabilidade técnica e econômica da utilização do biogás produzido em soluções integradas de biorrefinarias, buscando entender as vantagens ambientais e energéticas associadas a essa abordagem. As duas biomassas estudadas, Phaffia rhodozyma (branca) e Talaromyces amestolkiae (vermelha), apresentaram respectivamente uma redução de DQO de 51,68% ± 3,96 e 76,29% ± 2,83, e um rendimento na produção de metano igual a 4,98 mL/g DQO removida e 5,27 mL/g DQO removida. A biomassavermelha demonstrou possuir um maior potencial para produção de biogás, em comparaçãocom a biomassa branca, e consequentemente, mais vantagens na produção energética e nos ganhos econômicos e ambientais. Por fim, vale destacar a hipótese que relaciona a utilização de solventes para extração do corante intracelular da biomassa branca, com os menores índices de produção de metano. Além disso, novos estudos são necessários para entender como otimizar os parâmetros de produção e desenvolver novas técnicas para potencializar o uso do biogás em biorrefinarias integradas e viabilizar a produção de biocorantes. Como por exemplo a aplicação das biomassas em processos de codigestão e a aplicação de formas mais eficientes de extração de biocorantes.

To prevent the intensification of climate change, primarily caused by human activities, humanity must adapt to reduce greenhouse gas emissions. One strategy to solve this problem without compromising economic and technological development is the development of a green economy, based on sustainable and renewable forms of energy production and goods. Within this new market vision, integrated strategies have been gaining prominence in the industrial sector, such as the use of biorefineries to produce high value-added bioproducts from process residual biomass. This demand for biorefineries requires new studies to optimize existing integrated models and to discover new biomass sources with high production potential for the industry. This study aimed to investigate and compare the methanogenic potential of two fungal biomasses, by-products of biotechnological biodye production, through anaerobic fermentation with mutagenic anaerobic sludge. Additionally, the technical and economic feasibility of using the produced biogas in integrated biorefinery solutions was evaluated, aiming to understand the associated environmental and energy advantages. The two biomasses studied, Phaffia rhodozyma (white) and Talaromyces amestolkiae (red), showed a reduction in COD of 51.68% ± 3.96 and 76.29% ± 2.83, respectively, with methane production yields of 4.98 mL/g COD removed and 5.27 mL/g COD removed. Furthermore, both biomasses demonstrated similar and promising results in heat production and energy generation. Furthermore, they demonstrated a potential for cost reduction in large bioprocessing industries producing biodyes, through waste management reduction, heat production, and energy generation. The red biomass exhibited a higher potential for biogas production compared to the white biomass, and consequently, in energy production and economic and environmental gains. Finally, it is worth highlighting the hypothesis that links the use of solvents for extracting intracellular dye from white biomass with the lower methane production rates. Furthermore, new studies are needed to understand how to optimize production parameters and develop new techniques to enhance the use of biogas in integrated biorefineries and enable the production of biodyes. For example, the application of biomass in co-digestion processes and the application of more efficient biodye extraction methods.