Dourados – MS sábado, 18 de maio de 2024
20º
Economia

Tecnologia otimiza geração de energia renovável a partir de bagaço de malte pela indústria cervejeira

O pré-tratamento gerou biogás com 56% de metano, 27% mais do que o obtido sem a aplicação do ultrassom

25 Mai 2022 - 20h45Por Ricardo Muniz, Agência FAPESP
Grupo da Unicamp propõe tratar o resíduo sólido gerado na produção de cerveja com ultrassom, antes de submetê-lo ao processo de digestão por microrganismos - Crédito: Biotar/FEA-UnicampGrupo da Unicamp propõe tratar o resíduo sólido gerado na produção de cerveja com ultrassom, antes de submetê-lo ao processo de digestão por microrganismos - Crédito: Biotar/FEA-Unicamp

Um trabalho de quatro cientistas do Brasil e dois dos Estados Unidos demonstrou detalhadamente o ganho em energia elétrica e térmica obtido quando bagaço de malte, resíduo abundante na indústria cervejeira, é tratado com ultrassom antes de passar por digestão anaeróbia – processo microbiológico que envolve consumo de matéria orgânica e produção de metano.

O pré-tratamento gerou biogás com 56% de metano, 27% mais do que o obtido sem a aplicação do ultrassom. Após ser purificado em metano, o biogás pode ser usado como biocombustível veicular com pegada de carbono muito baixa quando comparada à de fontes fósseis convencionais. Além disso, com a queima do metano em cogeradores é possível produzir eletricidade e calor para a utilização pela própria indústria cervejeira. Já o resíduo final do processo resulta em biofertilizantes, que podem ser aplicados para substituir os fertilizantes minerais. Os detalhes da metodologia foram descritos no Journal of Cleaner Production.

O processo inovador foi desenvolvido no Laboratório de Bioengenharia e Tratamento de Águas e Resíduos (Biotar) da Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas (FEA-Unicamp). A líder do grupo de pesquisa, Tânia Forster-Carneiro, coordena um projeto apoiado pela FAPESP.

Ela explica que, atualmente, as indústrias de alimentos possuem estação de tratamento de águas residuárias, algo determinado por lei. Porém, nem sempre existe o tratamento de resíduos sólidos orgânicos que, geralmente, são enviados para aterros controlados/sanitários ou, alternativamente, destinados à ração animal. “As pesquisas que visam a valorização de resíduos sólidos orgânicos são valiosas para a indústria e também para a sociedade. Nesse artigo, especificamente, aplicamos um pré-tratamento de ultrassom – uma tecnologia ainda incipiente, usualmente aplicada em escala laboratorial – e com isso obtivemos maior produção de metano. Os resultados foram muito bons”, comemora a pesquisadora.

A pós-doutoranda Luz Selene Buller e o doutorando William Sganzerla, ambos bolsistas da FAPESP, participam do grupo de pesquisa.

Sganzerla explica que os resíduos da indústria cervejeira são lignocelulósicos (compostos por lignina, celulose e hemicelulose) e, portanto, a parede celular é de difícil acessibilidade para os microrganismos que participam da digestão anaeróbia. “Ao alimentar um reator de digestão anaeróbia com matéria-prima lignocelulósica, o rendimento da produção de metano será baixo, visto que os microrganismos não irão consumir essa biomassa. Por isso é necessário aplicar um pré-tratamento para melhorar a degradação da biomassa.”

O trabalho também avaliou as rotas de recuperação de energia em todo o processo, concluindo que a eletricidade produzida pelo biogás compensou 80% da necessária para o pré-tratamento com ultrassom e para a digestão anaeróbia; gerando ainda um excedente 50% superior em energia térmica em comparação com o excedente de calor que seria obtido no processo sem aplicação do ultrassom.

“A barreira tecnológica é aplicar um pré-tratamento sustentável que consuma pouca energia. Um pré-tratamento com alto consumo energético não é viável para aplicações em escala industrial. Assim, a eletricidade gerada pela combustão do biogás será utilizada para o ultrassom. Já o calor produzido pode ser utilizado na indústria para os diversos processos que necessitam de energia térmica. Tudo isso segue os princípios de economia circular para a produção de alimentos com baixa emissão de carbono”, detalha Sganzerla.

Buller ressalta que a reciclagem de nutrientes e a geração local de energia de fontes renováveis são relevantes estratégias para o desenvolvimento sustentável e a descarbonização da produção de alimentos.

Cálculos detalhados

Segundo Forster-Carneiro, um fator determinante para que o artigo chamasse a atenção da comunidade acadêmica foi o nível de detalhamento nas medições do trabalho. “Nós fizemos todos os cálculos do balanço de massa e energia de todos os fluxos de entrada e saída. Mostramos, em detalhes, que para cada tonelada de bagaço de malte é possível produzir 0,23 megawatt-hora em energia elétrica.”

O estudo também apresenta o potencial de mitigação de gases de efeito estufa a partir da geração de energia renovável. A cientista conta que, há mais de cinco anos, tem trabalhado em colaboração com Michael Timko, docente do Worcester Polytechnic Institute (Massachusetts, Estados Unidos), também especialista em valorização de resíduos e coautor do artigo. “O trabalho ficou ótimo, pois poucas são as pesquisas que detalham os cálculos de produção de energia a partir do metano.”

Este experimento, entre outros, surgiu da boa relação da FEA-Unicamp com a indústria cervejeira, refletida em visitas técnicas e doação dos resíduos sólidos. Essa unidade cervejeira produz de 120 a 250 toneladas de bagaço de malte por semana. “Atualmente a fábrica não faz revalorização desse resíduo, simplesmente fazem a doação para alimentação animal. Entretanto, eles poderiam tratar o bagaço ao mesmo tempo em que produzem energia”, diz Forster-Carneiro.

Nesse contexto, Sganzerla ressalta os efeitos iminentes da Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei 12.305, de 2010). “Vai chegar o momento em que todas as indústrias deverão, obrigatoriamente, tratar os resíduos que geram. E vão precisar lançar mão das tecnologias disponíveis. Tecnicamente já é possível fazer. Em nosso estudo, apontamos diversas possibilidades. Hoje não há indústrias que façam esse tipo de tratamento em larga escala porque, por mais que a tecnologia de digestão anaeróbia exista e seja viável para resíduos líquidos e sólidos, para resíduos sólidos e lignocelulósicos estudos mais aprofundados ainda são requeridos.”

Rico em nutrientes

O Brasil está entre os cinco maiores produtores de cerveja do mundo. Em 2019 foram fabricados 14 bilhões de litros da bebida, aponta o artigo. A produção de 100 litros de cerveja gera aproximadamente 20 quilos de bagaço de malte. Assim, cerca de 2,8 milhões de toneladas de bagaço de malte são gerados anualmente no Brasil. A equipe de Forster-Carneiro já obteve em 2020 uma patente da aplicação desse resíduo orgânico em reatores anaeróbios aplicável à própria estação de tratamento de águas residuárias da indústria cervejeira.

Em artigo anteriormente publicado no Journal of Cleaner Production, em março de 2021, Forster-Carneiro, Sganzerla, Buller e Solange Mussatto, do Departamento de Biotecnologia e Biomedicina da Universidade Técnica da Dinamarca, fazem uma detalhada avaliação das vantagens econômicas da valorização de resíduos, incluindo a geração de fertilizantes.

“O processo de digestão anaeróbia trata resíduo com alta carga orgânica, consequentemente gera nutrientes e, dentro do reator, sobra um biodigerido – fração sólida basicamente composta por material lignocelulósico tratado e rico em nitrogênio, fósforo, potássio e outros minerais. No caso do bagaço de malte, existe muito nitrogênio e a quantidade de proteína vai ser alta, viabilizando o uso desse resíduo como biofertilizante, podendo substituir o uso de NPK [fertilizante composto por nitrogênio, fósforo e potássio] mineral”, explica Sganzerla.

A equipe de Forster-Carneiro também vem pesquisando o pré-tratamento hidrotérmico do bagaço de malte. “Colocamos o resíduo em um reator que, em certas condições de temperatura e pressão, hidrolisa a biomassa [promove a quebra das moléculas] produzindo um hidrolisado [líquido] com nutrientes solúveis, o que é muito benéfico para os processos fermentativos, mas esse processo ainda requer estudos mais aprofundados para proporcionarmos uma solução eficiente e sustentável para o tratamento de resíduos lignocelulósicos”, diz Sganzerla.

O artigo Ultrasonic pretreatment of brewers’ spent grains for anaerobic digestion: Biogas production for a sustainable industrial development pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622014135?via%3Dihub.
 

Deixe seu Comentário

Leia Também

Agronegócio bate recorde de exportações em abril, com US$ 15,24 bilhões
Balança comercial

Agronegócio bate recorde de exportações em abril, com US$ 15,24 bilhões

17/05/2024 17:30
Agronegócio bate recorde de exportações em abril, com US$ 15,24 bilhões
Taxa de desemprego fica em 7,9%; índice é o menor em 10 anos
Economia

Taxa de desemprego fica em 7,9%; índice é o menor em 10 anos

17/05/2024 15:00
Taxa de desemprego fica em 7,9%; índice é o menor em 10 anos
Caixa começa a pagar Bolsa Família de maio
Economia

Caixa começa a pagar Bolsa Família de maio

17/05/2024 10:45
Caixa começa a pagar Bolsa Família de maio
MS é terra de oportunidade para quem busca uma mudança de vida
Economia

MS é terra de oportunidade para quem busca uma mudança de vida

17/05/2024 06:15
MS é terra de oportunidade para quem busca uma mudança de vida
Convidados de audiência pública defendem que ultraprocessados fiquem de fora da nova cesta básica
Economia

Convidados de audiência pública defendem que ultraprocessados fiquem de fora da nova cesta básica

16/05/2024 23:30
Convidados de audiência pública defendem que ultraprocessados fiquem de fora da nova cesta básica
Últimas Notícias