Potencialidades energéticas e ambientais do uso de glicerol como co-substrato em processos de codigestão anaeróbia

Abstract

A utilização de biodiesel na matriz energética brasileira, incentivada pelo governo federal por meio do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, apresenta um aumento de produção desde sua origem, em 2004, até projeções para 2023. Esta produção está diretamente ligada à geração de glicerol bruto, subproduto da produção de biodiesel pelo processo de transesterificação, considerado como químico residual devido à sua alta oferta no mercado brasileiro frente à demanda pela substância. Este trabalho busca analisar alternativas para a reutilização deste resíduo por meio do seu emprego como co-substrato em processos de co-digestão anaeróbia a fim de aumentar a produtividade de processos tradicionais de digestão de resíduos agroindustriais, como a vinhaça e orgânicos como resíduo alimentar e/ou esgoto sanitário. Além dos materiais que podem ser empregados neste processo, diferentes configurações operacionais (razões entre substrato, temperatura, volume de trabalho, tipo de reator) são estudadas, com o objetivo de categorizar e explicitar a viabilidade deste tipo de processo em escala industrial. Diante disto, observa-se que o emprego de glicerol como co-substrato em processos de digestão anaeróbia tradicional aumenta a produtividade destes em termos da geração de biogás (metano e/ou hidrogênio), porém demanda-se atenção em relação à concentração limitante do tóxico por inibição da atividade fermentativa dos microrganismos envolvidos no processo. Esta geração gasosa possibilita a geração de energia em forma de eletricidade e/ou calor, de forma a contribuir com a matriz energética brasileira e impactar positivamente em aspectos ambientais relacionados ao descarte incorreto do glicerol em vias fluviais.

The use of biodiesel in the Brazilian energy matrix, encouraged by the federal government through the National Program for Biodiesel Production and Use, presents an increase in production since its origin, in 2004, until projections for 2023 This production is directly linked to the generation of crude glycerol, a byproduct of biodiesel production through the transesterification process, considered a residual chemical due to its high availability in the Brazilian market compared to the demand for the substance in the country. This work seeks to analyze alternatives for the reuse of this waste through its use as a co-substrate in anaerobic co-digestion processes in order to increase the productivity of traditional processes of agroindustrial waste digestion, such as vinasse and organic waste such as food waste and/or sewage. Besides the materials that can be employed in this process, different operational configurations (substrate ratios, temperature, working volume, type of reactor) are studied, with the objective of categorizing and explaining the feasibility of this type of process on an industrial scale. The use of glycerol as a co-substrate in traditional anaerobic digestion processes increases their productivity in terms of biogas generation (methane and/or hydrogen), but attention is required in relation to the limiting concentration of the toxic by inhibiting the fermentative activity of the microorganisms involved in the process. This gas generation enables the generation of energy through electricity and/or heat, in order to contribute to the Brazilian energy matrix and positively impact environmental aspects related to the incorrect disposal of glycerol in waterways.