Produção de metano e hidrogênio com hidrolisados gerados no tratamento oxidativo do bagaço de cana-de-açúcar.

Abstract

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.