Tratamento oxidativo de cascas de café com ozônio com vistas à produção de biogás e etanol 2G.

Abstract

De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB), o Brasil é o maior exportador mundial de café e, consequentemente, gerador de uma considerável quantidade de resíduos (cascas de café) que representam uma fonte natural, barata e abundante que pode ser utilizada para produção sustentável de bioenergia, biocombustíveis e bioprodutos de maior valor agregado. Nesse aspecto, a produção de biogás e bioetanol de segunda geração (2G) a partir desta biomassa, seria uma alternativa estratégica e interessante do ponto de vista ambiental, mas requer uma etapa de pré-tratamento para fracionar seus constituintes lignocelulósicos. No presente trabalho foi utilizado o pré-tratamento oxidativo com ozônio das cascas de café, cujas variáveis estudadas incluíram a razão líquido sólido (RLS, mL/g), o pH e a carga de ozônio específica aplicada (COEA, mg O3/gcascas). O objetivo principal do pré-tratamento foi solubilizar as hemiceluloses e a lignina, de forma a gerar uma fração sólida rica em celulose (que poderia ser direcionada à produção de etanol 2G após sua hidrólise enzimática) e uma fração líquida residual destinada à recuperação de energia via produção de biogás (metano e hidrogênio). Após a hidrólise enzimática, a fração sólida que resultou em maior produção estimada de etanol 2G (36 mg etanol/g casca pré-tratada) foi aquela resultante do ensaio que empregou RLS de 10 mL/g, pH 11 e COEA de 81,0 mg O3/g cascas. O hidrolisado gerado nessas condições obteve, por digestão anaeróbia em fase única, uma produção de metano de 29 NmL CH4/g cascas. Considerando a digestão anaeróbia em fase única, a maior produção de biogás (36 NmL CH4/g cascas) foi obtida com o hidrolisado gerado no ensaio que empregou RLS 10 mL/g, pH 11 e COEA 18,5 mg O3/g cascas, levando a uma recuperação energética de 0,81 kJ/g cascas. Carvão ativado em pó (CAP), na dose de 4 g/L, foi adicionado ao frasco-reator com vistas a reduzir a toxicidade aos microrganismos anaeróbios e melhorar a recuperação energética deste processo, levando a uma produção de metano de 86 NmL CH4/g cascas e recuperação de energia de 2,37 kJ/g cascas. Por outro lado, ao se aplicar a digestão anaeróbia em duas fases, a produção de metano aumentou para 49 NmL CH4/g cascas, com produção adicional de hidrogênio de 19 NmL H2/g cascas, cuja queima combinada resultaria em recuperação energética de 1,40 kJ/g cascas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as cascas de café possuem potencial para serem utilizadas como matéria-prima em bioprocessos, ao gerar, a partir do pré-tratamento por ozonização, hidrolisados susceptíveis à digestão anaeróbia para a produção de biogás (CH4 e H2) e uma fração sólida susceptível à produção de etanol de segunda geração.