Tratamentos para o melhor aproveitamento da vinhaça e a recuperação de energia: uma revisão sistemática
Data
2022-09-23
Autores
Campos, Vitor Paschoal Guanaes de 
Orientadores
Penteado, Eduardo Dellosso
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
Em virtude das mudanças climáticas a nível mundial e da diminuição de oferta de combustíveis fósseis como fonte de energia, cada vez mais recursos renováveis estão sendo utilizados, como o bioetanol produzido a partir da cana-de-açúcar. No entanto, essa produção gera resíduos, como a vinhaça, sendo uma água residuária que possui alta carga orgânica, apresentando um potencial poluidor cerca de 100 vezes maior que o esgoto doméstico. Estima-se que para cada litro de álcool obtido é gerado em média 12 a 15 litros de vinhaça. Portanto, existe uma grande necessidade para o tratamento da vinhaça, já que grande parte é devolvida ao solo como fertirrigação, podendo ocorrer complicações se realizada sem tratamento. Deste modo, é necessário estudar as melhores medidas para o seu tratamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão sistemática, a fim de demonstrar o avanço das pesquisas científicas sobre os tratamentos e usos mais empregados para a vinhaça, evidenciando a evolução desse cenário até os dias atuais. A partir de uma revisão sistemática, foram selecionados 38 estudos, sendo 9 sobre digestão anaeróbia e produção de biogás e 13 sobre outros tratamentos biológicos utilizando fungos, bactérias, microalgas ou plantas e 16 sobre tratamentos físico-químicos. Como resultado da revisão sistemática foi observado que para remoção de matéria orgânica o melhor tipo de reator é o biorreator de membrana anaeróbia (AnMBR). Outra boa alternativa é a separação de fases, onde um reator realiza a acidogênese e acetogênese, e outro a metanogênese, melhorando a recuperação de energia em comparação com um reator único. Em comparação com a digestão anaeróbia, o uso de outros tratamentos biológicos para o tratamento da vinhaça mostra que a eficiência de remoção de matéria orgânica é menor, porém trata-se de um tratamento mais simples. Esse tipo de tratamento aliado a técnicas físico-químicas pode ter uma eficiência melhor, já que uma etapa prévia auxilia na posterior ação dos micro-organismos no tratamento da vinhaça. Os tratamentos físico-químicos demonstraram ser eficientes para remoção de cor e turbidez, além de serem essenciais para remover compostos recalcitrantes, auxiliando um posterior tratamento biológico. Esta revisão permitiu concluir que a vinhaça deve ser tratada e pode ser reutilizada em diversas oportunidades como para produção de bioenergia através da produção do biogás, além do uso apenas como fertirrigação, já que esta pode ser considerada uma perda de energia, que poderia se tornar outra fonte de economia.
Due to global climate change, in addition to the decrease of fossil fuels as an energy source, more and more renewable resources are being used, such as bioethanol produced from sugarcane. However, this production generates residues, such as vinasse, being a wastewater that has a high organic load, presenting a polluting potential about 100 times greater than domestic sewage. It is estimated that for each liter of alcohol obtained, an average of 12 to 15 liters of vinasse is generated. There is a great need for the treatment of vinasse, since much of it is returned to the soil as fertigation, and complications can occur if carried out without treatment. Thus, it is necessary to study the best measures for its treatment. Thus, the objective of this work was to carry out a systematic review in order to demonstrate the scientific research on the most used treatments and uses for vinasse, showing the evolution of this scenario until the present day. From a systematic review, 38 studies were selected, 9 on anaerobic digestion and biogas production and 13 on biological treatment using fungi, bacteria, microalgae or plants and 16 on physicochemical treatments. It was observed that for the removal of organic matter the best type of reactor is the anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). Another good alternative is phase separation, where one reactor performs acidogenesis and acetogenesis, and the other performs methanogenesis, improving energy recovery compared to a single reactor. In comparison with anaerobic digestion, the use of fungi, bacteria, microalgae or plants for the treatment of vinasse shows that the efficiency of removal of organic matter is lower, but it is a simpler treatment. This type of treatment combined with physicochemical techniques can have a better efficiency, since a previous step helps in the subsequent action of microorganisms in the treatment of vinasse. Physicochemical treatments proved to be efficient for color and turbidity removal, in addition to being essential to remove recalcitrant compounds, helping a subsequent biological treatment. This review allowed us to conclude that vinasse must be treated and can be reused in several opportunities, such as for bioenergy production through biogas production, in addition to being used only as fertigation, since this can be considered a waste of energy, which could become another source of savings.
Due to global climate change, in addition to the decrease of fossil fuels as an energy source, more and more renewable resources are being used, such as bioethanol produced from sugarcane. However, this production generates residues, such as vinasse, being a wastewater that has a high organic load, presenting a polluting potential about 100 times greater than domestic sewage. It is estimated that for each liter of alcohol obtained, an average of 12 to 15 liters of vinasse is generated. There is a great need for the treatment of vinasse, since much of it is returned to the soil as fertigation, and complications can occur if carried out without treatment. Thus, it is necessary to study the best measures for its treatment. Thus, the objective of this work was to carry out a systematic review in order to demonstrate the scientific research on the most used treatments and uses for vinasse, showing the evolution of this scenario until the present day. From a systematic review, 38 studies were selected, 9 on anaerobic digestion and biogas production and 13 on biological treatment using fungi, bacteria, microalgae or plants and 16 on physicochemical treatments. It was observed that for the removal of organic matter the best type of reactor is the anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). Another good alternative is phase separation, where one reactor performs acidogenesis and acetogenesis, and the other performs methanogenesis, improving energy recovery compared to a single reactor. In comparison with anaerobic digestion, the use of fungi, bacteria, microalgae or plants for the treatment of vinasse shows that the efficiency of removal of organic matter is lower, but it is a simpler treatment. This type of treatment combined with physicochemical techniques can have a better efficiency, since a previous step helps in the subsequent action of microorganisms in the treatment of vinasse. Physicochemical treatments proved to be efficient for color and turbidity removal, in addition to being essential to remove recalcitrant compounds, helping a subsequent biological treatment. This review allowed us to conclude that vinasse must be treated and can be reused in several opportunities, such as for bioenergy production through biogas production, in addition to being used only as fertigation, since this can be considered a waste of energy, which could become another source of savings.
Descrição
Citação
CAMPOS, Vitor Paschoal Guanaes de. Tratamentos para o melhor aproveitamento da vinhaça e a recuperação de energia: uma revisão sistemática. 2022. 131 f. Dissertação (Mestrado em Bioprodutos e Bioprocessos) - Instituto Saúde e Sociedade, Instituto do Mar, Universidade Federal de São Paulo, 2022.