Vitrine Tecnologica

Sistema híbrido de reatores para produção de hidrogênio e metano a partir de resíduos de frutas e verduras

O descarte de resíduos de frutas e verduras (RFV) representa baixa responsabilidade ambiental e perda econômica que podem ser contornadas por meio das produções de biohidrogênio e biometano via digestão anaeróbia. Entretanto, há uma carência de estudos de digestão deste resíduo em reatores de alta taxa, os quais permitem cargas orgânicas volumétricas mais elevadas do que sistemas de baixa carga usualmente aplicados. Tendo isto em vista, nesta pesquisa propõe-se desenvolver um processo inovador para produção de hidrogênio verde e metano a partir de RFV em um sistema híbrido de reatores de alta taxa. Este projeto, intitulado de “Sistema híbrido de reatores para produção de hidrogênio e metano a partir de resíduos de frutas e verduras”, a ser executado pelo pesquisador Renato Carrhá Leitão, em conformidade com o “Edital n° 06/2021 Funcap Energias Renováveis”, tem como objetivo geral desenvolver um sistema híbrido de reatores anaeróbios de alta taxa para a produção de hidrogênio verde e metano a partir de RFV, no qual a fase líquida de RFV será utilizada para produção de hidrogênio em reator UHSB seguido de reator UASB metanogênico e a fase sólida de RFV será utilizada na alimentação de reator de metanização seca (DMet). Complementarmente, busca-se atingir os seguintes objetivos específicos: maximizar a relação carbono/nitrogênio, pH e relação alimento/microrganismo na produção de biohidrogênio a partir da fase líquida de RFV em ensaios em batelada e aplicar condições otimizadas na avaliação da COV em reator UHSB; determinar o potencial de produção de metano em ensaios batelada e em reator UASB metanogênico utilizando efluente do reator UHSB como substrato; avaliar a biodegradabilidade e o potencial de produção de metano em estágio único a partir da fase líquida de RFV em ensaios em batelada e em reator UASB; determinar a biodegradabilidade e o potencial de produção de metano a partir da fase sólida de RFV em ensaios em batelada e definir os parâmetros operacionais (COV, percentual de sólidos totais e relação alimento/digestato) do reator DMet; simular o aumento de escala do sistema híbrido em SuperPro Designer. Neste sistema será realizada a separação das fases líquida e sólida de RFV. A fase líquida (<10% ST) será digerida em dois estágios, compreendendo um reator hidrogenogênico (reator - upflow hydrogenogenic sludge blanket - UHSB) seguido de um reator metanogênico (reator - upflow anaeobic sludge blanket - UASB), e a fase sólida (>25% ST) será utilizada na alimentação de reator de metanização seca (Dry Methanization - DMet). É esperado que a aplicação do sistema híbrido possibilite a digestão de elevado volume de resíduo gerado e que a recuperação energética seja significativamente superior à de sistemas convencionais. A viabilidade econômica e ambiental será modelada em SuperPro Designer.

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