Estudo de viabilidade do emprego de lodo de esgoto e resíduos agrícolas para a geração de bioenergia

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Torquato, Lilian Danielle de Moura [UNESP]
• Orientador(a): Crespi, Marisa Spirandeli [UNESP], Crnkovic, Paula Cristina Garcia Manoel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Lodo de esgoto; Resíduos agrícolas; Caracterização térmica; Bioenergia; Biohidrogênio
• Palavras-chave em Inglês: Sewage sludge; Agricultural waste; Thermal characterization; Bioenergy; Biohydrogen
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/146725

O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade do emprego de lodo anaeróbio, originados pelo processo de tratamento de efluentes sanitários, como biomassa para a geração de energia, o qual foi realizada por diferentes processos de conversão: por combustão, sendo este resíduo aplicado isoladamente ou co-processados com bagaço de cana-de-açúcar; por digestão anaeróbia, aplicando-o como inóculo para a produção biológica de hidrogênio. No processo termoquímico, avaliou-se o desempenho térmico e cinético das biomassas citadas, bem como de suas misturas (“blendas”) em diferentes proporções. Os estudos demonstraram que as blendas, apesar da influência das biomassas precursoras, apresentaram propriedades térmicas distintas destas durante o processo de combustão e dependentes da razão de aquecimento empregadas. Em termos de conteúdo energético, inerentemente, o poder calorífico das blendas cresce com a quantidade de bagaço adicionado, que contribui para o aumento da reatividade destes materiais durante a devolatilização. Entretanto, para a combustão em grande escala, a adição de 75% de bagaço ao lodo não se mostrou viável, por levar ao aumento da energia de ativação (Ea) durante o processo. Por outro lado, apesar de necessitar de maior Ea inicialmente, o lodo demonstrou maior estabilidade ao longo do processo, sugerindo sua capacidade de manter o mesmo rendimento por maior tempo. Os estudos preliminares de emissões gasosas demonstraram um perfil inesperado para a blenda com maior proporção de bagaço, o qual pode ser um reflexo dos resultados obtidos durante a caracterização térmica das biomassas avaliadas. Quanto à abordagem bioquímica, foram realizados ensaios voltados à geração de H2 por meio da digestão anaeróbia, empregando o lodo como inóculo e, como substrato, meio de cultura sintético e efluentes da indústria de processamento de frutas cítricas (a água residuária e a vinhaça citrícola). Este estudo demonstrou a potencialidade de ambos os efluentes citrícolas como substratos, bem como reiteraram a viabilidade de aplicação prática do lodo de esgoto LG para a produção biológica de H2, a qual já havia sido comprovada em meio sintético, inclusive em concentrações crescente de sacarose. Este inóculo apresentou maior potencial biológico quando comparado a amostras de lodo de diferentes sistemas de tratamento de efluentes da região de Araraquara. Paralelamente, foi desenvolvido um método termogravimétrico para a análise imediata de biomassas (umidade, materiais voláteis, carbono fixo e cinzas), no qual foi possível a avaliação de todas as referidas propriedades em uma única medida, realizada em um tempo consideravelmente mais curto em relação a métodos padrão. O método desenvolvido foi validado e aplicado a diferentes tipos de biomassas, demonstrando ser preciso mesmo quando aplicado a uma matriz complexa, como o lodo de esgoto. Em todos os estudos, ficou clara a importância da análise térmica para a caracterização destes resíduos quando se propõe sua aplicação energética, haja visto que fornece parâmetros que servem de base à compreensão dos fatores preponderantes para a futura implantação destes em processos em larga escala. As informações fornecidas por este trabalho certamente podem contribuir para agregar valor a materiais outrora tidos como rejeitos, promovendo-os a fontes potenciais de energia (biomassa) renovável e até mesmo limpa (H2), com alta disponibilidade e custo reduzido.