Método inovador possibilita maior rendimento na produção de biogás a partir de grãos usados em cervejaria

Método inovador possibilita maior rendimento na produção de biogás a partir de grãos usados em cervejaria

Pesquisadores da Unicamp e WPI avaliaram o rendimento da produção de biogás a partir de grãos utilizados em cervejaria. O novo método possibilita um ganho na produção de biogás, contribuindo processo de descarbonização na produção de cervejas.

O artigo com título original "Ultrasonic pretreatment of brewers’ spent grains for anaerobic digestion:
Biogas production for a sustainable industrial development" foi aceito no "Journal of Cleaner Production, e será publicado no Volume 355, edição de junho 2022, 131802" pelos autores:

• Luz Selene Buller ^a
• William Gustavo Sganzerla ^a
• Michele Nunes Lima ^a
• Kerry E. Muenchow ^b
• Michael T. Timko ^b
• Tânia Forster-Carneiro ^a

Integrantes das respectivas instituições:

^a School of Food Engineering, University of Campinas (UNICAMP), Rua Monteiro Lobato, n.80, 13083-862, Campinas, SP, Brazil

^b Department of Chemical Engineering. Worcester Polytechnic Institute (WPI). 100 Institute Road, Goddard Hall 123, Worcester, MA, USA

Principais destaques do artigo

1. O pré-tratamento ultrassônico (US) aumenta o rendimento de biogás na digestão anaeróbica (DA) de grãos usados em cervejaria (BSG).

2. O teor de metano atingiu 56% na composição do biogás para pré-tratamento ultrassônico (US).

3. O biogás gerado a partir da digestão anaeróbica (DA) com/sem pré-tratamento ultrassônico (US) pode produzir energia elétrica e calor a partir da queima de biogás.

4. A produção de calor é suficiente para suprir uma cervejaria com excedente de energia para outros usos.

5. A digestão anaeróbica (DA) produz energia verde e contribui para o desenvolvimento de uma cervejaria de baixo carbono.

Resumo Gráfico

Resumo

Os grãos usados ​​em cervejaria (BSG) representam 85% da matéria-prima seca utilizada no processo de fabricação de cerveja. O pré-tratamento do BSG pode tornar seu conteúdo orgânico mais passível de digestão anaeróbica (DA), mas à custo de energia adicional.

Este trabalho avaliou pré-tratamento ultrassônico (US) em BSG como um possibilidade de pré-tratamento antes do processo de digestão anaeróbica (DA).

Quando somados, pré-tratamento ultrassônico (US) + digestão anaeróbica (DA) produziu biogás com 56% de metano, que é um resultado 27% maior do que o resultado obtido no reator de controle que não recebeu pré-tratamento ultrassônico (US). 

O pré-tratamento ultrassônico (US) aumentou o rendimento de metano (107,28 L CH₄ kg⁻¹ TVS) em 4 vezes maior quando comparado com o reator de de digestão anaeróbica (DA) sem pré-tratamento ultrassônico (US) (26,72 L CH₄ kg⁻¹ TVS). 

As rotas de recuperação de energia da "DA" e "US + DA" foram avaliadas para: 

(i) recuperação de energia elétrica e térmica, e 
(ii) produção de biometano para uso veicular. 

O sistema "US + DA" poderia gerar 0,23 MWh t⁻¹ BSG de energia elétrica e 1,2 × 10³   MJ t⁻¹ BSG de energia térmica. 

A digestão anaeróbica (DA) sem o pré-tratamento ultrassônico (US) gera 0,15 MWh t⁻¹ BSG de energia elétrica e 0,79 × 10³  MJ t⁻¹ BSG de energia térmica. 

A energia necessária para o pré-tratamento ultrassônico (US) foi estimada em 0,29 MWh t⁻¹ , enquanto a geração teórica de energia elétrica foi de 0,23 MWh t⁻¹. 

Assim, o pré-tratamento ultrassônico (US) gera energia elétrica suficiente para compensar a maior parte da energia que consome, com coprodução líquida de energia térmica para uso no local e com excedente de calor adicional. 

Do ponto de vista ambiental, o processo de digestão anaeróbica (DA) evita potencialmente emissões de gases de efeito estufa de 0,056 tCO_2eq t⁻¹ BSG, e o processo "US + DA" poderia evitar 0,083 tCO_2eq t⁻¹ BSG se a energia térmica do biogás for usada para compensar o uso de gás natural para aquecimento. 

Finalmente, o processo de digestão anaeróbica (DA) produz energia verde que contribui para a descarbonização da cervejaria, e o pré-tratamento ultrassônico (US) combinado com digestão anaeróbica (DA) promete atender a todas as necessidades de energia térmica de uma cervejaria de baixo carbono.

Acesso ao artigo

• Mais informações e acesso ao artigo: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131802

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