O processamento da cana-de-açúcar é um dos modelos mais sustentáveis de biorrefinaria. No entanto, ainda encontra lacunas como o uso de óleo diesel na etapas de colheita e transporte da matéria-prima e biodeterioração da cana-de-açúcar. A aplicação da digestão anaeróbia (DA) para a produção de biometano surge como alternativa para esses problemas. O processo de DA pode ser facilitado através de pré-tratamentos, como o uso do da técnologia do feixe de elétrons (FE). Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a produção de biogás e o potencial energético do processo, utilizando caldo de cana-de-açúcar "in natura" e deteriorado como substrato e o FE como pré-tratamento em ensaio de potencial bioquímico de metano (PBM). Para isso primeiramente os caldos foram extraídos de canas-de-açúcar frescas (CN) e deterioradas (CD), em seguida a extração foram submetidos aos tratamentos com FE em dose de 10 kGy (CN10, CD10) e 20 kGy (CN20, CD20) para serem utilizados como substratos com carga orgânica de 30 gDQO/L. Os ensaios de DA foram realizados em triplicatas. Os reatores (500mL) foram inoculados com lodo granular mesofílico (34,0±0,3 gSV/kg), passivados com N₂, vedados e mantidos a 38±2ºC, agitação controlada (60 RPM) em um período de 840h. Foi realizada a caracterização dos caldos antes depois do pré-tratamento. Também foram avaliados parâmetros de produção e composição de biogás do processo de DA. Além do potencial energético da DA e um estudo de caso para usina (processa dois milhões de Ton/safra) com o novo modelo de modelo de processo proposto, onde 10% de sua produção seria destinada para a produção de biogás e consequentemente na substituição do óleo diesel pelo biometano. Como resultado da deterioração a concentração de açúcares (CN: 24,77±0,277 g.L^-1; CD: 15,707±0,004 g.L^-1) e pH (CN: 5,48; CD: 3,13) diminuíram ao contrário que a concentração de ácidos orgânicos lático (ALat) (CN: 0; CD:1,23±0,127 mg.L^-1) e acético (AAce) (CN: 1,69±8.10^-4 mg.L^-1; CD: 10,62± 1,2.10^-4 mg.L^-1) aumentou. Em resposta ao pré-tratamento com o FE, a concentração dos açúcares (CN10: 24,44±1,27 g.L^-1; CN20: 25,71±0,10 g.L^-1, CD10: 14,91 ±0,318 g.L^-1 e CD20: 15,09±0,034 g.L^-1) pH (CN10: 5,41; CN20: 5,40; CD10: 3,12 e CD20: 3,12) permaneceram sem diferença significativa. No entanto, com relação ao ALat não houve alteração nos caldos "in natura", porém para os caldos deteriorados a medida que se aumentava a dose, a concentração do metabolito também aumentava (CD10: 2,96±0,003 mg.L^-1; CD20: 3,40±0,005 mg.L^-1). Com relação a concentração do AAcet, os caldos "in natura" quando esses foram irradiados houve o aumento, no entanto não significativo entre as doses (CN10: 1,76±8,4.10^-5 mg.L^-1 CN20: 1,83±8,3.10^-6 mg.L^-1). No caldo deteriorado temos o aumento da sua concentração à medida que se aumenta a dose de irradiação. (CD10: 10,40±9,0.10^-3 mg.L^-1; CD20: 10,82±0,0035 mg.L^-1). Com relação a produção de biogás os caldos deteriorados (CD: 927,78±10,67; CD10: 986,96±58,34 e CD20: 937,40±85,76 NmL Biogás) obtiveram melhores resultados em comparação ao que se encontravam em estado "in natura" (CN: 896,10±38,09; CN10:833,12±30,07 e CN20: 798,18±73,72 NmL de Biogás). O mesmo resultado encontramos no rendimento de metano (CN: 201,97±0,012 CH₄.gDQO^-1; CN10: 201,97±0,053 NmLCH₄.gDQO^-1; CN20: 200,09±0,0026 NmLCH₄.gDQO^-1; CD:252,96±16,36 NmLCH₄.gDQO^-1, CD10:252,08±8,89 NmLCH₄.gDQO^-1 e CD20:258,79±29,11 NmLCH₄.gDQO^-1). O maior potencial energético da digestão anaeróbia também foi conseguido com os caldos deteriorados (CD: 1580,05±89,51 MJ.Ton^-1; CD10: 1526,39±43,70 MJ.Ton^-1 e CD20: 1516,60±4,44 MJ.Ton^-1 ) ao ser comparado com os caldos "in natura" CN: 947,94± 38,01; CN10: 865,37±10,49 e CN20: 800,72±34,35 MJ Ton^-1). Como resultados do estudo de caso, o uso do caldo "in natura" substituiria cerca de 65% de todo o óleo diesel usado na frota e maquinário da usina. Já o deteriorado conseguiria suprir toda a dependência do combustível fóssil, além de ter um excedente de energia de 9%. Com isso conclui-se que o processo de DA pode ser alternativa a fim de tornar o processamento da cana-de-açúcar mais sustentável e econômico. O FE pode ser uma tecnologia usada para a liberação de ácidos orgânicos nas moléculas de carboidratos, no entanto não houve diferença significativa no processo de DA.

Sugarcane processing is one of the most sustainable models of biorefinery. However, it still finds gaps such as the use of diesel oil in the stages of harvesting and transporting the raw material and biodeterioration of sugarcane. The application of anaerobic digestion (AD) for the production of biomethane appears as an alternative to these problems. The AD process can be facilitated through pre-treatments, such as the use of electron beam (EB) technology. Thus, the objective of this work was to evaluate the production of biogas and the energy potential of the process, using "in natura" and deteriorated sugarcane juice as a substrate and FB as a pre-treatment in a biochemical methane potential assay ( BMP). For this, the juices were first extracted from fresh (CN) and deteriorated (CD) sugarcanes, then the extraction was subjected to treatments with FB at a dose of 10 kGy (CN10, CD10) and 20 kGy (CN20, CD20 ) to be used as substrates with an organic load of 30 gCOD/L. DA assays were performed in triplicate. The reactors (500mL) were inoculated with mesophilic granular sludge (34.0±0.3 gSV/kg), passivated with N2, sealed and kept at 38±2ºC, controlled agitation (60 RPM) in a period of 840h. The characterization of the broths was carried out before and after the pretreatment. Biogas production and composition parameters of the DA process were also evaluated. In addition to the energy potential of DA and a case study for a plant (processes two million tons/harvest) with the new proposed process model model, where 10% of its production would be destined for the production of biogas and consequently in the replacement of the diesel oil by biomethane. As a result of the deterioration, the concentration of sugars (CN: 24.77±0.277 g.L^-1; CD: 15.707±0.004 g.L^-1) and pH (CN: 5.48; CD: 3.13) decreased in contrast to the concentration lactic (ALat) (CN: 0; CD: 1.23±0.127 mg.L^-1) and acetic (AAce) organic acids (CN: 1.69±8.10^-4 mg.L^-1; CD: 10, 62±1.2.10^-4 mg.L^-1) increased. In response to the pretreatment with FE, the concentration of sugars (CN10: 24.44±1.27 g.L^-1; CN20: 25.71±0.10 g.L^-1, CD10: 14.91 ±0.318 g.L^-1 1 and CD20: 15.09±0.034 g.L^-1) pH (CN10: 5.41; CN20: 5.40; CD10: 3.12 and CD20: 3.12) remained without significant difference. However, with regard to ALat, there was no change in the "in natura" broths, but for the deteriorated broths, as the dose was increased, the concentration of the metabolite also increased (CD10: 2.96±0.003 mg.L^-1; CD20: 3.40±0.005 mg.L- 1). Regarding the concentration of AAcet, the "in natura" broths when they were irradiated there was an increase, however not significant between doses (CN10: 1.76±8.4.10^-5 mg.L^-1 CN20: 1.83 ±8.3.10^-6 mg.L^-1). In the deteriorated broth, we have an increase in its concentration as the irradiation dose is increased. (CD10: 10.40±9.0.10^-3 mg.L^-1; CD20: 10.82±0.0035 mg.L^-1). Regarding the production of biogas, the spoiled broths (CD: 927.78±10.67; CD10: 986.96±58.34 and CD20: 937.40±85.76 NmL Biogas) obtained better results compared to what was were in "in natura" state (CN: 896.10±38.09; CN10:833.12±30.07 and CN20: 798.18±73.72 NmL of Biogas). Regarding the production of biogas, the spoiled broths (CD: 927.78±10.67; CD10: 986.96±58.34 and CD20: 937.40±85.76 NmL Biogas) obtained better results compared to what was were in "in natura" state (CN: 896.10±38.09; CN10:833.12±30.07 and CN20: 798.18±73.72 NmL of Biogas). The same result was found in the methane yield (CN: 201.97±0.012 CH₄.gCOD^-1; CN10: 201.97±0.053 NmLCH₄.gCOD^-1; CN20: 200.09±0.0026 NmLCH₄.gCOD^-1; CD: 252.96±16.36 NmLCH₄.gCOD^-1, CD10:252.08±8.89 NmLCH₄.gCOD^-1 and CD20:258.79±29.11 NmLCH₄.gCOD^-1). The highest energy potential of anaerobic digestion was also achieved with the spoiled broths (CD: 1580.05±89.51 MJ.Ton^-1; CD10: 1526.39±43.70 MJ.Ton^-1 and CD20: 1516.60 ±4.44 MJ.Ton^-1 ) when compared with "in natura" broths CN: 947.94± 38.01; CN10: 865.37±10.49 and CN20: 800.72±34.35 MJ Ton^-1). As a result of the case study, the use of "in natura" juice would replace about 65% of all diesel oil used in the plant's fleet and machinery. The deteriorated one would be able to supply all the dependence on fossil fuel, in addition to having an energy surplus of 9%. With this, it is concluded that the AD process can be an alternative in order to make the sugarcane processing more sustainable and economical. FE may be a technology used for the release of organic acids in carbohydrate molecules, however there was no significant difference in the AD process.