Beneficiamento do vinhoto através da eletrodiálise conjugada com nanofiltração visando a sustentabilidade técnica e ambiental

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Duarte, Franciele Aparecida Plotásio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais; Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Produtos e Processos; Brasil; CEFET-MG
• Palavras-chave em Português: Eletrodiálise; Nanofiltração; Potássio; Solução eletrolítica; Vinhaça
• Link de acesso: https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1308

As indústrias sucroalcooleiras no Brasil possuem grande importância econômica, social e ambiental, sendo responsável pela maior parte da ocupação no meio rural e produção de energia renovável e limpa. Apesar da contribuição para o crescimento socioeconômico com geração de empregos e riquezas, este setor também se destaca pelo seu alto potencial poluidor. O vinhoto, rejeito líquido gerado em grande quantidade no processo de destilação do caldo de cana-de-açúcar fermentado para obtenção de etanol, pode desencadear uma série de impactos ao meio ambiente quando gerenciado de forma incorreta, pois este efluente apresenta elevada carga orgânica, baixo pH, alta corrosividade e elevados teores de potássio. Uma das alternativas que tem sido mais utilizada pelas usinas, como forma de disposição final do efluente, é a fertirrigação, a qual o vinhoto é bombeado ou transportado por canais e aspergido sobre os canaviais. Porém a aplicação de vinhoto em solo agrícola foi limitada por meio de normas, devido este efluente conter altas concentrações de potássio, o que pode favorecer a formação de complexos químicos com carga neutra que são facilmente lixiviados. O complexo formado entre o K+ e o NO3- é preocupante do ponto de vista ambiental porque o nitrato é um grande poluente das águas. Diante disto, o presente estudo visa o beneficiamento do vinhoto de tal forma a extrair o seu potencial, contribuindo para a ecoeficiência da cadeia produtiva do etanol. Com a ideia de reutilização de recursos em um conceito de ciclo fechado que é conduzida pelo princípio da "economia circular", onde as aplicações de novas técnicas e melhores práticas ajudam a reduzir a geração de resíduos, impulsionar a reciclagem e reduzir o uso de insumos virgens, trazendo ainda mais sustentabilidade. Com isto será empregada no beneficiamento proposto, a eletrodiálise para a diluição do potássio presente no vinhoto, adequando o efluente para a fertirrigação. O concentrado catódico da eletrodiálise será submetido à nanofiltração, permitindo, ao mesmo tempo, recondicionar a solução de eletrólito e gerar uma solução rica em potássio, podendo servir de insumo para a indústria de fertilizantes. Para obter uma maior eficiência no beneficiamento do vinhoto serão determinadas as condições operacionais ótimas dos processos envolvidos através da técnica de planejamento de experimentos. A otimização das condições operacionais será realizada em duas etapas: através de uma fase exploratória empregando planejamento fatorial para a investigação dos efeitos dos fatores do processo de forma a identificar sua significância; e em seguida por análise comparativa, onde serão determinados os valores críticos das condições dos fatores envolvidos em função da variável resposta de interesse. Ainda, os processos serão investigados fim de propor, de forma consciente, parâmetros técnico-operacionais necessários à aplicação das técnicas estudadas. Espera-se que os resultados desta pesquisa forneçam subsídios para uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem ao longo dos processos estudados e que sirvam de subsídio técnico para aplicações de beneficiamento do vinhoto.