Produção de hidrogênio em reator anaeróbio de fluxo contínuo utilizando glicerol bruto oriundo da produção de biodiesel

Abstract

RESUMO O esgotamento das reservas de petróleo e a crescente preocupação com as mudanças climáticas têm acelerado novas pesquisas para obtenção de energias renováveis. A produção de biogás através da digestão anaeróbia vem se mostrando uma ótima opção, não só para produção de energia, como também para manejo adequado de resíduos orgânicos. O biodiesel teve sua produção aumentada em diversos países por ser um combustível renovável e biodegradável. Entretanto, é largamente obtido da transesterificação de óleos vegetais e animais, onde seu rendimento é 9 litros de biodiesel para 1 litro de glicerol. O glicerol bruto possui grau reduzido de pureza, se tornando uma matéria-prima barata com potencial para produção de energia renovável, principalmente gás hidrogênio (H2) e metano (CH4). Nesse sentido, os objetivos deste estudo foram: operar um reator horizontal de leito fixo (RAHLF), com alimentação contínua e determinar a partida do mesmo na produção de H2 a partir de glicerol bruto residual de biodiesel, co-digerido em esgoto sanitário nas fases de: partida, ensaio 1 e ensaio 2. Durante a fase de partida e Ensaio 1, o afluente foi constituído de 99% esgoto 1% glicerol bruto (v/v) e 1,5% de glicerol bruto no Ensaio 2. Na partida e ensaio 1 foram verificadas médias de produção de 1 mol H2 m3 d-1 e 3,2 mols H2 m3 d-1, respectivamente. A maior produção diária atingida foi 11,34 mols H2 m3 d-1 no Ensaio 2 com geração média de ácidos graxos voláteis (AGV) de 3414,0 mg L-1. Tais resultados foram promissores e novos avanços com proporções mais elevadas do glicerol bruto e agentes tamponantes poderão evitar grandes variações de pH, viabilizando assim gerações mais elevadas e mais estáveis de H2, em reatores contínuos.ABSTRACT The depletion of oil reserves and the growing concern about climate change have accelerated new research to obtain renewable energy. The production of biogas through anaerobic digestion has proved to be a great option, not only for energy production, but also for the proper management of organic waste. Biodiesel had its production increased in several countries as it is a renewable and biodegradable fuel; moreover, it does not require major modifications for its use in diesel engines. However, it is largely obtained from the transesterification of vegetable oils and animal fat, where its yield is 9 volumes of biodiesel to 1 volume of glycerol. The crude glycerol has a low degree of purity, becoming an inexpensive raw material with the potential to produce renewable energy, mainly hydrogen gas (H2) and methane (CH4). In this sense, the objectives of this study were: to operate a horizontal anaerobic reactor with fixed bed (HARFB), with continuous feeding and to determine its start in the production of H2 from residual biodiesel glycerol co-digested in sanitary sewage in the phases from: Startup, Test 1 and Test 2. During the Startup and Test 1 assay, the affluent was constituted by 99% sewage 1% crude glycerol (v/v) and 1.5% crude glycerol in Test 2. At Startup and Test 1, production averages of 1 mol H2 m3 d-1 and 3.2 moles H2 m3 d-1 were verified, respectively. The highest daily production achieved was 11.34 moles H2 m3 d-1 in Test 2 with an average generation of volatile fatty acids (VFA) of 3414.0 mg L-1. Such results were promising and new advances with higher proportions of crude glycerol and buffering agents could avoid large pH variations, thus enabling higher and more stable generations of H2 in continuous reactors.