Produtos de valor agregado a partir de microalgas e esgoto sanitário

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Tango, Mariana Daniel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biocombustíveis; biofuels; carbonização hidrotérmica; carbonização solvotérmica; catalisadores; catalysts; hydrothermal carbonization; solvothermal carbonization; tratamento de esgoto; wastewater treatment
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-04092024-161907/

 Avaliou-se os efeitos da disponibilidade de nutrientes, relação N:P, suplementação de bicarbonato (HCO3-), cloreto de amônio (NH4Cl) e fosfato monobásico de potássio (KH2PO4) e da operação do fotobiorreator – contínua (FBRCONT) e em batelada (FBRBAT) – na produção de biomassa e tratamento de esgoto. Procedeu-se à avaliação dos processos de separação coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) e coagulação/floculação/microfiltração (C/F/MF). A biomassa foi submetida à carbonização, com solventes (água e metanol), catalisadores (Ni/CB, onde CB é carvão de babaçu, e Ni/TiO2) e relação catalisador:biomassa (RCB) distintos. A suplementação de HCO3-, NH4Cl e KH2PO4 não alterou significativamente (p > 0,05) o crescimento de microalgas e o tratamento do esgoto. Sem a suplementação desses nutrientes, obteve-se produção de 0,54 g.L-1 (peso seco) de biomassa e remoções de 72,09; 73,98; 100,00 e 94,09% de demanda química de oxigênio solúvel (sDQO), Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-NH4) e ortofosfato (P-PO4), respectivamente. O FBRBAT e FBRCONT resultaram em produção de biomassa de aproximadamente 1,07 em termos de densidade óptica a 680 nm (DO680) e os efluentes apresentaram características de rio classe 3, de acordo com a Resolução do CONAMA 357 (2005). Verificaram-se remoções de biomassa entre 66,13% (C/F/MF) e 98,39% (C/F/S), em termos de DO680, e remoções máximas de 90,40% de demanda química de oxigênio total (DQO total), 95,44% de sDQO, 83,52% de NTK e 95,22% de fósforo total (PT), a partir do C/F/S. As diferentes condições de carbonização resultaram em rendimentos de bio-óleo, produto sólido (PS), produto solúvel em água (PSA) e produto gasoso (PG) distintos. Houve formação de ésteres metílicos de ácidos graxos (FAME) apenas nos bio-óleos gerados na presença de catalisadores. Os solventes e catalisadores alteraram as relações atômicas dos bio-óleos e PS. Alguns bio-óleos atenderam aos limites das normas para biodiesel. Em algumas amostras, identificou-se a alteração da estrutura morfológica do PS. A presença de carbono e nitrogênio no PSA e, possivelmente, em alguns PG representa uma fonte de nutrientes para o cultivo de microalgas. A partir da análise de espectrometria de massas, a possível presença de CH4+ no PG (água + Ni/TiO2 1:10) indica o seu aproveitamento como biogás. A presença de elevado teor de heteroátomos nos PS pode indicar uma possível utilização como supercapacitores. Esta pesquisa revelou vastas oportunidades de se aproveitar um passivo ambiental como o esgoto doméstico para gerar produtos de valor agregado, que podem ser estudados em pesquisas futuras como fonte de: (i) nutrientes (PG e PSA) para o cultivo de microalgas; (ii) poliaminas e poliamidas (PG) para a produção de bioplásticos; (iii) amônia verde (PG) para o seu aproveitamento na indústria ou na produção de hidrogênio; (iv) biocombustíveis como metano e biodisel (PG e bio-óleo) e (v) material (PS) que pode ser utilizado para a obtenção de supercapacitores e grafeno.