Hidrogênio verde gerado a partir de resíduos de vinho e lodo de esgoto tratado com ozônio
Cientistas do Departamento de Tecnologias Ambientais da Universidade de Cádiz, em colaboração com a Universidade de Castilla-La Mancha, converteram resíduos orgânicos em energia limpa e compostos úteis para a indústria.
Especificamente, combinaram o lodo obtido no tratamento de águas residuais com a vinhaça resultante da destilação do vinho para gerar hidrogênio renovável, com possível utilização em células de combustível para produzir eletricidade. Além disso, pode-se utilizar o hidrogênio em redes de gás, e na geração de ácidos graxos voláteis, que podem servir de matéria-prima nas indústrias química, cosmética e alimentícia.
A novidade deste trabalho está na utilização do ozônio como pré-tratamento antes de submeter os resíduos à fermentação escura, uma forma de digestão anaeróbica , como é conhecido o processo biológico no qual certas bactérias decompõem a matéria orgânica sem a presença de luz ou oxigênio. O estudo mostra que a aplicação desse gás ao lodo antes de misturá-lo à vinhaça aumenta significativamente a produção de hidrogênio limpo.
Normalmente, as vinhaças são enviadas para a ETE, onde são tratadas juntamente com as águas residuais, mas este projeto emprega uma abordagem alternativa que as revaloriza através dos novos subprodutos resultantes.
Este projeto também promove a economia circular através da utilização de resíduos produzidos na zona envolvente , nomeadamente lamas provenientes da Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de Guadalete e resíduos de vinho da adega González Byass, ambas em Jerez de la Frontera. “Normalmente, envia-se as vinhaças para a ETAR, onde tratada-se junto com as águas residuais, mas este estudo utiliza uma abordagem alternativa que as revaloriza através dos novos subprodutos resultantes”, disse à Fundação Discover José Luis García, pesquisador da Universidade de Cádiz e líder do estudo.
Pré-tratamento com ozônio
O uso do ozônio no tratamento de resíduos já havia apresentado resultados positivos em experimentos anteriores, como os desenvolvidos pelos membros desta equipe com lodo de esgoto e restos de azeitona de mesa.
“ A ozonização pode ser comparada à injeção de bolhas de oxigênio em um aquário. Esse gás quebra as moléculas grandes de resíduos orgânicos para gerar frações menores e mais solúveis, facilitando o trabalho das bactérias durante a fermentação escura ”, explica García.
Cientistas testaram diversas variantes para melhorar o desempenho do processo.
“Avaliamos a possibilidade de tratar as duas matrizes juntas ou separadamente e concluímos que o cenário mais favorável era fazê-lo com a dose de ozônio otimizada para o lodo e depois misturá-la com a vinhaça”, enfatiza María Eugenia Ibáñez, pesquisadora da Universidade de Cádiz e coautora do estudo.
Os resultados, detalhados no artigo ‘Aumentando a produção de biohidrogênio fermentativo escuro e VFA via pré-tratamento com ozônio’ publicado no periódico Bioresource Technology, revelaram que, no caso do lodo, uma dose específica de ozônio (0,018 g por grama de sólido) otimizou significativamente a produção de hidrogênio verde e ácidos graxos voláteis. Em contraste, a oxidação excessiva foi contraproducente para a vinhaça.
Aplicações derivadas
Especialistas comparam esse trabalho ao de uma biorrefinaria, pois ambos têm como objetivo transformar biomassa, ou seja, resíduos orgânicos, em energia renovável e compostos químicos de valor agregado .
“Assim como em uma refinaria de petróleo, tentamos obter combustível, no nosso caso biohidrogênio, mas também subprodutos valiosos, ácidos graxos voláteis, que podem ser usados em outros processos industriais”, ressalta García.
As aplicações derivadas deste estudo são diversas. Por um lado, como fonte de energia limpa, injeta-se, por exemplo, o hidrogênio em redes de distribuição de gás natural adaptadas, em outras redes especificamente projetadas para seu fornecimento ou usado em células de combustível para gerar eletricidade. Também como reagente em processos industriais, especialmente em refino petroquímico. Quanto aos ácidos graxos, eles são adequados como matérias-primas para a obtenção de bioplásticos, na indústria cosmética, ou para a produção de aditivos alimentares e produtos químicos especializados.
Esta pesquisa está alinhada com a regulamentação andaluza sobre economia circular e gestão de resíduos, que promove projetos inovadores para recuperar resíduos locais como fonte de energia ou recursos agrícolas, ajudando assim a reduzir o impacto ambiental e econômico de sua gestão.
Ambos os pontos também foram confirmados no estudo, que inclui uma análise que demonstra a lucratividade da inovação.
“Ao melhorar a biodegradabilidade do lodo com a dose ideal de ozônio, aumentamos a produção de hidrogênio e ácidos graxos, o que nos permite obter uma margem econômica positiva após cobrir os custos adicionais de tratamento e energia”, confirma o pesquisador da UCA.
Este trabalho faz parte do projeto “Integração da biorrefinaria anaeróbica no tratamento de codigestão de biossólidos e resíduos agroalimentares”, financiado pelo Departamento de Universidade, Pesquisa e Inovação do Governo Regional da Andaluzia e fundos FEDER.
Fonte: iagua
