Tag: digestão anaeróbia

  • Como cientistas transformaram casca de banana em energia mais barata e limpa

    Como cientistas transformaram casca de banana em energia mais barata e limpa

    Pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp) descobriram que baixas concentrações de soda cáustica (hidróxido de sódio, NaOH) preparam resíduos orgânicos para a produção de biogás com mais eficiência do que doses elevadas. A descoberta eleva a geração de metano, reduz o consumo de reagentes químicos e diminui os custos da operação industrial.

    A equipe utilizou como matéria-prima bananas descartadas em varejões, cascas e frutos impróprios para comercialização. Apesar do alto teor de matéria orgânica, esses resíduos escondem seu potencial energético dentro de uma espécie de armadura vegetal, formada por substâncias como celulose e lignina. Essa barreira dificulta o acesso dos microrganismos aos açúcares fermentáveis e limita a digestão anaeróbia, processo pelo qual comunidades de microrganismos decompõem a matéria orgânica na ausência de oxigênio.

    Durante o processo, os microrganismos quebram moléculas complexas em compostos cada vez mais simples até formar o metano (CH₄), principal componente energético do biogás.

    Como funciona o pré-tratamento termoalcalino

    “Para aumentar a eficiência da produção de biogás, é necessário aplicar um pré-tratamento. Nós optamos pelo termoalcalino (que combina calor e produtos químicos). A biomassa foi aquecida na presença de diferentes concentrações de hidróxido de sódio, variando entre 0,2% e 3%. O objetivo era romper parcialmente a barreira formada pela lignina, tornando os carboidratos mais acessíveis aos microrganismos”, explica Sandra Imaculada Maintinguer, integrante do Instituto de Pesquisa em Bioenergia da Universidade Estadual Paulista (IPBEN-Unesp) e coordenadora da pesquisa.

    Pesquisadora Larissa Ayumi Yamamoto realiza experimento com o resíduo de banana. Foto: Larissa Ayumi Yamamoto/IPBEN-Unesp

    Os testes contrariaram a expectativa intuitiva de que doses maiores de reagente trariam melhor desempenho. Pelo contrário: a eficiência máxima apareceu justamente nas menores concentrações testadas. A dose de apenas 0,2% de NaOH promoveu a maior solubilização de carboidratos, alcançando 12.110 miligramas por litro (mg/L). Ou seja, mais que o dobro dos 4.785 mg/L registrados no material sem pré-tratamento. Uma concentração ligeiramente maior, de 0,4%, gerou a maior produção acumulada de metano, mas a dose de 0,2% produziu o gás com mais velocidade.

    “Isso é importante porque, além de aumentar os custos da produção, o uso elevado de hidróxido de sódio inibe a ação dos microrganismos responsáveis pela geração do metano e pode causar maior impacto sobre o meio ambiente”, destaca Larissa Ayumi Yamamoto, graduanda no IPBEN-Unesp e primeira autora do artigo, publicado em maio na revista científica Bioenergy Research.

    Excesso de reagente prejudica microrganismos e encarece o processo

    Em pequenas quantidades, a soda cáustica rompe parcialmente a estrutura vegetal e libera açúcares que alimentam os microrganismos. Em excesso, porém, o reagente passa a atacar os próprios microrganismos, o que atrapalha ou até inviabiliza o processo. “Não adianta colocar 20%, porque se torna inibitório”, resume Maintinguer. A redução da quantidade de reagente também melhora a perspectiva de aplicação industrial, já que facilita o tratamento posterior de efluentes. “Para a indústria, quanto menor a concentração de hidróxido de sódio, melhor”, completa a pesquisadora.

    Maintinguer observa que São Paulo reúne condições particularmente favoráveis para esse tipo de tecnologia. Como grande produtor de frutas, o Estado gera quantidades enormes de resíduos ao longo de toda a cadeia produtiva. Desde frutos descartados ainda na propriedade até sobras do beneficiamento industrial e da comercialização. “A ideia é fechar esse ciclo. Em vez de encaminhar restos e frutas fora do padrão comercial para aterros, esses resíduos podem alimentar biodigestores capazes de produzir energia, transformando um passivo ambiental em uma fonte renovável”, pondera a pesquisadora.

    Bactérias e arqueias definem o desempenho do sistema

    Os resultados mostraram que o desempenho do biodigestor depende não apenas da quantidade de matéria orgânica disponível, mas também de quais bactérias atuam no processo e quais caminhos elas usam para digerir a matéria. No reator tratado com 0,4% de hidróxido de sódio, predominaram bactérias dos gêneros Paraclostridium e Clostridium, além de arqueias metanogênicas, organismos unicelulares produtores de metano, dos gêneros Methanothrix e Methanoregula.

    “Nós avaliamos o consórcio microbiano presente no reator, conseguimos acompanhar como esse sistema evolui e quais rotas metabólicas os microrganismos percorrem ao longo do processo”, explica Ana Gabriela Oliveira Ferreira Janas, doutoranda no IPBEN-Unesp. “Portanto, são informações que a pesquisa pode oferecer para a indústria.”

    Digestão anaeróbia funciona como turnos de trabalho microbiano

    Maintinguer compara a digestão anaeróbia a uma sucessão de etapas cumpridas por diferentes grupos de microrganismos. “Entramos com a matéria orgânica bruta e os microrganismos vão quebrando essa matéria em compostos cada vez mais simples. Esses intermediários acabam sendo consumidos por outros microrganismos até chegar à formação do metano”, detalha.

    O estudo integra um programa mais amplo do grupo da Unesp, que busca transformar resíduos agroindustriais em fontes de energia e outros produtos de valor agregado. Além da banana, os pesquisadores também estudam resíduos de laranja e goiaba, águas residuárias do processamento de frutas e diferentes estratégias de digestão e codigestão anaeróbias, técnica que mistura diferentes tipos de resíduos no mesmo reator para potencializar a geração de energia.

    Dependendo das condições operacionais e da comunidade microbiana presente, os pesquisadores podem direcionar esses sistemas não apenas à produção de biogás. Mas também à obtenção de outros compostos de interesse industrial. Em outro trabalho, ainda em processo de revisão para publicação, Janas e colaboradores investigaram a codigestão anaeróbia de resíduos para produzir bio-hidrogênio.

    José Tadeu Arantes | Agência FAPESP

  • Sistema transforma toneladas de lixo orgânico em energia limpa no Ceará

    Sistema transforma toneladas de lixo orgânico em energia limpa no Ceará

    Uma inovação tecnológica desenvolvida no Ceará promete revolucionar o aproveitamento de resíduos orgânicos no Brasil. O Sistema Integrado de Reatores Anaeróbios, criado pela Embrapa e pela Universidade Federal do Ceará (UFC), consegue transformar até 25 toneladas mensais de frutas e verduras descartadas em energia renovável de alta qualidade.

    A tecnologia surge como solução para um problema que custa caro: mensalmente, a Central de Abastecimento do Ceará (Ceasa-CE) gasta aproximadamente R$ 230 mil apenas para enviar seus resíduos orgânicos ao aterro sanitário. Com o novo sistema, esse passivo se transforma em oportunidade de negócio sustentável.

    Segundo o pesquisador Renato Leitão, da Embrapa Agroindústria Tropical, coordenador do projeto, a quantidade de biogás gerada pode suprir 100% da demanda energética da Ceasa-CE nos horários de ponta e ainda gerar um excedente de 20% nos demais períodos.

    “Caso não seja utilizado na própria Ceasa, esse biogás pode ser comercializado como biometano após tratamento adequado”, explica Leitão. A alternativa representa redução significativa no impacto ambiental e nos custos de transporte e tratamento de resíduos.

    Tecnologia inovadora otimiza produção

    O diferencial do sistema está na metodologia aplicada. Enquanto o método tradicional utiliza Reatores de Mistura Completa (CSTR) com limitações operacionais e necessidade de grandes volumes, a nova tecnologia emprega um pré-tratamento inteligente.

    Todos os meses, de 17 a 25 toneladas de frutas e hortaliças – impróprias para o consumo humano – são enviadas ao aterro sanitário do estado, a um custo superior a R$ 200 mil. Foto: Embrapa

    O processo separa os resíduos através de trituração e prensagem em duas frações:

    • Fração líquida: tratada em reatores UASB (manta de lodo de fluxo ascendente), altamente eficazes para cargas orgânicas elevadas
    • Fração sólida: direcionada para compostagem, gerando fertilizante de alta qualidade, ou para reatores de metanização seca (ainda em estudos)

    Potencial de expansão nacional

    A inovação, inicialmente projetada para a Ceasa cearense, tem potencial para ser replicada nas outras 57 centrais de abastecimento distribuídas pelo território brasileiro. O impacto seria considerável, considerando que o Brasil desperdiça aproximadamente 42% dos alimentos produzidos ao longo da cadeia produtiva.

    Dados da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e Agricultura (FAO) indicam que cerca de 30% das frutas e vegetais comercializados nas Ceasas são perdidos – totalizando 10,9 milhões de toneladas anuais no país.

    Paralelamente ao desenvolvimento do biogás, os pesquisadores investigam a produção de biohidrogênio a partir dos mesmos resíduos. Utilizando fermentação escura em reatores AnStBR, a técnica, embora ainda não competitiva em volume, abre perspectivas para uma nova rota de energia limpa no futuro.

    Destaque em evento científico internacional

    A tecnologia será apresentada durante o XV Workshop e Simpósio Latino-Americano de Digestão Anaeróbia (XV DAAL), que acontece entre 14 e 17 de outubro de 2025, em Fortaleza. O evento, considerado o principal fórum científico sobre digestão anaeróbia na América Latina, reunirá especialistas de centros de pesquisa mundiais.

    “O impacto pode ser enorme: energia limpa, menos resíduos, mais empregos e economia circular na prática”, destaca André dos Santos, professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da UFC.

    Para ampliar a escala de produção, os pesquisadores planejam a construção de uma unidade-piloto maior para calibrar os equipamentos. O sistema representa uma solução promissora para transformar grandes volumes de resíduos orgânicos em energia renovável, reduzindo simultaneamente custos de descarte e emissões de gases do efeito estufa.

    A iniciativa coloca o Ceará na vanguarda da economia circular aplicada ao setor alimentício, oferecendo um modelo sustentável que pode ser expandido nacionalmente.

    A produção de biogás ocorre através da digestão anaeróbia – processo de transformação microbiana da matéria orgânica em bioprodutos energéticos na ausência de oxigênio. Além da geração de energia renovável, o processo permite recuperar nutrientes do lodo gerado e mitigar emissões de gases do efeito estufa.