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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2023.tde-17042023-081931
Documento
Autor
Nome completo
Nayara Fernandes de Mendonça
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2023
Orientador
Banca examinadora
Montaño, Marcelo (Presidente)
Cunha, Davi Gasparini Fernandes
Fuess, Lucas Tadeu
Título em português
Avaliação dos impactos ambientais associados à inserção do sistema de biodigestão anaeróbica ao processamento da vinhaça em biorrefinarias de cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
biodigestão anaeróbia
cana-de-açúcar
impacto ambiental
vinhaça
Resumo em português
Os biocombustíveis têm sido globalmente explorados como alternativa de fontes renováveis, sendo o bioetanol um dos principais biocombustíveis automotivos empregados. O Brasil é um dos líderes mundiais na produção de bioetanol a partir da cana-de-açúcar. Uma das vantagens associadas à produção de bioetanol a partir de fontes renováveis remete ao potencial para redução de emissões de gases de efeito estufa, especialmente quando comparadas ao uso de combustíveis fósseis. Entretanto, sabe-se que as biorrefinarias produzem quantidades consideráveis de águas residuárias, como a vinhaça. A vinhaça devido as suas características quando utilizada de forma indiscriminada e a longo prazo pode causar diversos impactos ambientais como: salinização do solo, sodificação do solo, contaminação de águas subterrâneas, entre outros. Nesta pesquisa buscou-se analisar alternativas para eliminação e minimização de impactos ambientais associados à vinhaça, de modo a avaliar os potenciais impactos ambientais relacionados à inserção da biodigestão anaeróbia como alternativa de tratamento da vinhaça. Para isso analisou-se dois cenários, um de referência, do qual se considera a prática mais comum de uso da vinhaça – a fertirrigação com vinhaça in natura. E um segundo cenário, que é o objeto do trabalho – a fertirrigação com vinhaça biodigerida e uso do biogás para geração de energia elétrica. Tratou-se de um estudo analítico exploratório, com aplicação de uma matriz de ponderação de impactos relacionando o cenário de referência e o cenário de interesse. Concluindo que a biodigestão anaeróbia contribui para a redução de diversos impactos atribuídos às características físico-químicas da vinhaça biodigerida e que, consequentemente, reduz alguns impactos ambientais, como acidificação do solo e água, minimização na emissão de odores e redução da toxicidade por sulfato. No entanto, deve-se atentar para algumas emissões NOx e SOx devido ao seu caráter altamente poluente e que são acentuadas no cenário de interesse. No entanto, apesar de muitos parâmetros terem significativa melhora com o processo anaeróbio, muitos impactos ainda ficam na iminência de ocorrer, assim, a biodigestão anaeróbia como forma de tratamento para águas residuárias, sobretudo a vinhaça, deve ser repensada pelos tomadores de decisão, visto que muitos parâmetros ultrapassam ou ficam no limite dos regulamentos vigentes podendo causar impactos significativos. Nesta pesquisa optou-se por um olhar genérico em relação à indústria sucroalcooleira, no entanto, é primordial considerar em outros estudos as características edafoclimáticas e como os parâmetros dos coprodutos da biodigestão anaeróbia se comportam em um cenário específico.
Título em inglês
Evaluation of the environmental impacts associated with the insertion of the anaerobic biodigestion system to the processing of vinasse in sugarcane biorefineries
Palavras-chave em inglês
anaerobic digestion
environmental impact
sugar cane
vinasse
Resumo em inglês
Biofuels have been globally explored as an alternative from renewable sources, being bioethanol one of the main automotive biofuels employed. Brazil is one of the world leaders in the production of bioethanol from sugarcane. One of the advantages associated with the production of bioethanol from renewable sources refers to the potential for reducing greenhouse gas emissions, especially when compared to the use of fossil fuels. However, it is known that biorefineries produce considerable amounts of wastewater, such as vinasse. The vinasse due to its characteristics when used indiscriminately and in the long term can cause various environmental impacts such as: soil salinization, soil sodification, groundwater contamination, among others. This research sought to analyze alternatives for elimination and minimization of environmental impacts associated with vinasse, in order to evaluate the potential environmental impacts related to the insertion of anaerobic biodigestion as an alternative treatment of vinasse. For this we analyzed two scenarios, one of reference, which is considered the most common practice of using vinasse - fertigation with vinasse in natura. And a second scenario, which is the object of the work - fertigation with biodigested vinasse and use of biogas for electricity generation. This was an exploratory analytical study, with application of an impact weighting matrix relating the reference scenario and the scenario of interest. Concluding that anaerobic biodigestion contributes to the reduction of several impacts attributed to the physicochemical characteristics of biodigested vinasse and, consequently, reduces some environmental impacts, such as soil and water acidification, emission and reduction of sulfate toxicity. However, attention should be paid to some NOx and SOx emissions due to their highly polluting character and which are accentuated in the scenario of interest. However, although many parameters have significant improvement with the anaerobic process, many impacts are still imminent, thus, anaerobic biodigestion as a form of treatment for wastewater, especially vinasse, should be rethought by decision makers, since many parameters exceed or remain within the limits of current regulations and may cause significant impacts. In this research we opted for a generic look in relation to the sugar-alcohol industry, however, it is essential to consider in other studies the edaphoclimatic characteristics and how the parameters of the co-products of anaerobic biodigestion behave in a specific scenario.
 
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Data de Publicação
2023-04-17
 
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