Processo fotossintético de remoção de CO₂ e dessulfurização de biogás utilizando Chlorella vulgaris em fotobiorreator

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Brum, Fernanda Nicolodi
• Orientador(a): Konrad, Odorico
• Banca de defesa: Colares, Gustavo Stolzenberg, Hoehne, Lucélia, Battiston, Suellen
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PPGAD;Ambiente e Desenvolvimento
• Palavras-chave em Português: Bioenergia; Purificação de biogás; Microalgas; Chlorella vulgaris; Sulfeto de hidrogênio; Bioenergy; Biogas purification; Microalgae; Hydrogen sulfide
• Área do conhecimento CNPq: CB
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10737/5478

A crescente geração de resíduos orgânicos representa um desafio ambiental, econômico e social, ao mesmo tempo em que apresenta potencial de valorização energética por meio da digestão anaeróbia. O biogás produzido nesse processo pode ser utilizado como fonte renovável de energia; entretanto, sua composição apresenta limitações associadas principalmente à presença de dióxido de carbono (CO₂) e sulfeto de hidrogênio (H₂S), compostos que reduzem seu poder calorífico, favorecem processos corrosivos e exigem etapas de purificação para sua valorização energética. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a purificação de biogás por meio de um sistema fotobiorreator acoplado a colunas espirais de absorção, utilizando cultivo de Chlorella vulgaris. A pesquisa foi conduzida em escala piloto na Planta Piloto do Centro de Pesquisa em Energias e Tecnologias Sustentáveis (CPETS), localizada na Universidade do Vale do Taquari - Univates, em Lajeado, Rio Grande do Sul. O biogás utilizado foi proveniente da digestão anaeróbia de substratos orgânicos em reatores operados sob condições mesofílicas, sendo posteriormente armazenado em gasômetro e direcionado ao sistema experimental. Foram avaliados dois sistemas: FB1, preenchido com água deionizada e utilizado como controle, e FB2, contendo cultivo de Chlorella vulgaris. O experimento foi conduzido durante 26 dias consecutivos, com alimentação diária de biogás por 12 horas, totalizando 312 horas de operação em cada sistema. Foram monitoradas variáveis operacionais e ambientais, incluindo temperatura, pH, luminosidade, aeração, vazão de biogás, vazão do meio líquido e crescimento da biomassa microalgal. A composição do biogás bruto e tratado foi determinada por analisador de gases Awite AwiFLEX, com quantificação de CH₄, CO₂, O₂, H₂ e H₂S. Os resultados indicaram que ambos os sistemas promoveram enriquecimento relativo de CH₄ e remoção parcial de CO₂, sem superioridade consistente do sistema microalgal para esses parâmetros. A principal diferença entre os tratamentos foi observada na remoção de H₂S. Enquanto o FB1 apresentou concentração média residual de 365,36 ± 276,98 ppm de H₂S no biogás tratado, o FB2 manteve concentração média de 1,70 ± 0,64 ppm, demonstrando maior estabilidade na redução desse contaminante. A eficiência média de remoção de CO₂ no FB2 foi de 23,9 ± 4,5%, indicando desempenho moderado para esse gás, porém a eficiência média de remoção de H₂S foi de 100,0 ± 0,8%. A estimativa de biofixação de CO₂ pela biomassa foi inferior ao volume total de CO₂ removido da fase gasosa, sugerindo que parte do carbono permaneceu dissolvida no meio líquido ou participou de equilíbrios físico-químicos no sistema. Conclui-se que o sistema com Chlorella vulgaris apresentou elevado potencial para dessulfurização do biogás, embora a configuração avaliada ainda não tenha atingido desempenho suficiente para produção de biometano.