TCC - Tratamento biológico da vinhaça e produção de biogás (Versão final)

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE 
ALAGOAS 
CAMPUS PENEDO 
CURSO TÉCNICO DE NÍVEL MÉDIO INTEGRADO EM AÇÚCAR E ÁLCOOL 
 
 
 
 ANNE KELLY FELIX SANTOS 
 
 
 
 
TRATAMENTO BIOLÓGICO DA VINHAÇA DE CANA-DE-AÇÚCAR E 
PRODUÇÃO DE BIOGÁS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Penedo-AL 
2019
 
 ANNE KELLY FELIX SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
Tratamento biológico da vinhaça de cana-de-açúcar e produção de biogás 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado à 
Coordenação de Açúcar e Álcool como 
requisito parcial para a conclusão do Curso 
Técnico de Nível Médio Integrado em Açúcar 
e Álcool. 
 
Professora Orientadora: Mestre em Engenharia 
Taciana Carneiro Chaves. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Penedo-AL 
2019 
 
 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação 
 Instituto Federal de Alagoas 
 Campus Penedo 
 Biblioteca 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Maria Luzia Alexandre de Oliveira 
 Bibliotecária/Documentalista 
 CRB-4/2159 
 
 
S237t 
Santos, Anne Kelly Felix. 
Tratamento biológico da vinhaça da cana-de-açúcar e produção de 
biogás/ Anne Kelly Felix Santos. – 2019. 
 37 f. : il. 
 1 CD-ROM: il. ; (1 arquivo : 1,05 megabyte). 
 
 Orientação: Prof.ª Taciana Carneiro Chaves. 
Trabalho de Conclusão de Curso (Técnico de Nível Médio em Açúcar e 
Álcool) – Instituto Federal de Alagoas, Campus Penedo, Penedo, 2019. 
 
 CD-ROM contendo o arquivo no formato PDF do trabalho acadêmico, 
acondicionado em caixa acrílica (12,5 cm x 14 cm). 
 
 1. Cana-de-açúcar – Vinhaça. 2. Biogás. 3. Vinhaça – 
Tratamento biológico. I. Título. 
CDD: 664.1 
 
 
 
____________________________________________________________CD
D: 660.6 
 
Maria Luzia Alexandre de Oliveira 
Bibliotecária/Documentalista 
CRB-4/2159 
 
ANNE KELLY FELIX SANTOS 
 
Tratamento biológico da vinhaça de cana-de-açúcar e produção de biogás 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado à Coordenação de Açúcar e Álcool como 
requisito parcial para a conclusão do Curso Técnico de Nível Médio Integrado em Açúcar e 
Álcool. 
 
 
Aprovado em ____/_____/______ 
Nota_______ 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
__________________________________________ 
Mestre em Engenharia Química, Taciana Carneiro Chaves 
 
 
 
__________________________________________ 
Mestre em Engenharia Química, Vanessa Daiany Vieira Medeiros 
 
 
 
__________________________________________ 
Doutora em Engenharia Química, Martha Suzana Rodrigues dos Santos Rocha 
 
 
 
 
 DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Deus, pela benção de minha vida. Aos meus 
queridos pais, Anselmo e Janice, por nunca me deixarem 
desistir dos meus sonhos. E, principalmente, por todo 
amor e cuidado dedicados a mim. 
 AGRADECIMENTOS 
 
Primeiramente a Deus por me guiar todos os dias, pois sem Ele nada seria possível. 
 
Aos meus pais por toda dedicação e amor, além de toda compreensão e apoio. 
 
A professora e orientadora Taciana Carneiro Chaves por toda orientação e ajuda 
neste trabalho, além da paciência que teve comigo. Muito obrigada! 
 
Ao meu melhor amigo Patrick Pacheco por sempre me lembrar do quanto sou capaz 
e por não me deixar desistir, sou eternamente grata por tudo o que tem me feito. 
 
A toda a minha família por todo amor e momentos de alegria que me 
proporcionaram. 
 
E a minha turma e segunda família do curso Técnico em Açúcar e Álcool Integrado 
A.A. 2016 “A” por todo o carinho e companheirismo ao longo desses quatro anos. Vocês 
tornaram essa jornada mais leve e menos monótona. Muito obrigada! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As coisas não chegam em nossas vidas quando 
queremos, chegam quando nós estamos prontos. O Universo 
nunca nega nada para você, ele te capacita para o que você pediu. 
Trabalhe, confie e aprecie o processo, você vai chegar lá! 
 
(Alexandro Gruber) 
RESUMO 
 
A vinhaça de cana-de-açúcar é o principal resíduo da produção de etanol e contém uma 
elevada quantidade de nutrientes associada a altas cargas orgânicas, fato que a torna um 
resíduo com um grande potencial poluidor, além disso, quando descartada de forma 
inadequada no meio ambiente pode causar inúmeros impactos ambientais. Nesse contexto, 
este trabalho tem como estudo o tratamento biológico desse resíduo por meio do processo de 
digestão anaeróbia, e como consequência a produção de biogás, de forma a minimizar os 
impactos ambientais causados por este efluente. Portanto, foi realizada uma revisão de 
literatura sobre tal aspecto tendo-se como objetivo a análise do tratamento biológico da 
vinhaça e uma análise de três dos reatores mais utilizados para fazer a digestão e ao mesmo 
tempo produzir biogás, comparando-os quanto a porcentagem de hidrogênio ou metano 
obtidas a partir dos resultados de diversos autores. Dentre estes, o reator UASB mostrou-se 
como o mais eficiente visto que possui a maior rentabilidade e os maiores percentuais dentre 
os resultados avaliados. 
 
Palavras-chave: Tratamento da Vinhaça. Digestão Anaeróbia. Produção de Biogás. 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 Fluxograma simplificado do processo produtivo de etanol e açúcar com geração de 
vinhaça e outros subprodutos. .................................................................................................... 6 
Figura 2 Características da vinhaça resultante de mostos de melaço, de caldo de cana e de 
mostos mistos. ............................................................................................................................ 8 
Figura 3: Rotas metabólicas e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia. ......... 13 
Figura 4 Composição média do biogás proveniente de diferentes resíduos orgânicos ........... 17 
Figura 5 Esquema ilustrativo da configuração de um RALF. ................................................. 18 
Figura 6 Percentagem da composição do biogás no RALF1 .................................................. 19 
Figura 7 Percentagem da composição do biogás no RALF2. ................................................. 19 
Figura 8 Percentuais de hidrogênio e gás carbônico no RALF ............................................... 20 
Figura 9 Representação esquemática do reator anaeróbio de fluxo ascendente ...................... 20 
Figura 10 Porcentagem de metano no biogás nos reatores UASB R1, R2. ............................. 21 
Figura 11: Reator ASBR com agitação mecânica (medidas em mm) ..................................... 22 
Figura 12 Concentrações de dióxido de carbono (□ – CO2), metano (○ – CH4) e hidrogênio 
(∆ – H2) do biogás no final do ciclo (Monitoramento Condição 16). ...................................... 23 
Figura 13 Perfis dos volumes nas CNTP de metano e dióxido de carbono ao longo do ciclo 
na Condição BA20.................................................................................................................... 23 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 1 
2 OBJETIVOS .......................................................................................................................... 3 
2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 3 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 3 
3 METODOLOGIA.................................................................................................................. 4 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 5 
4.1 PRODUÇÃO DE ETANOL ............................................................................................ 5 
4.2 VINHAÇA – RESÍDUO FERTILIZANTE/POLUENTE ............................................... 7 
4.2.1 Impactos da vinhaça em corpos d’agua e no solo................................................ 9 
4.2.2 Regulamentação da vinhaça ................................................................................ 11 
4.3 TRATAMENTO BIOLÓGICO DA VINHAÇA POR DIGESTÃO ANAERÓBIA .... 11 
4.4 TRATAMENTO FÍSICOS-QUÍMICOS DA VINHAÇA ............................................. 14 
4.4.1 Secagem da vinhaça ............................................................................................. 14 
4.4.2 Recirculação da vinhaça ...................................................................................... 15 
4.4.3 Sistema de membranas ........................................................................................ 15 
4.4.4 Processo de adsorção............................................................................................ 16 
4.4.5 Processos oxidativos ............................................................................................. 16 
4.5 PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA VINHAÇA .............................................. 17 
5 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 25 
REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 26 
 
 
1 
1 INTRODUÇÃO 
A necessidade de redução da dependência dos combustíveis fósseis resultou na 
expansão da matriz energética e na busca por energias renováveis, além disso, houve 
preocupação com a diminuição dos gases resultantes dos combustíveis fósseis que 
potencializam o efeito estufa. A utilização de energias renováveis é importante para a 
manutenção do desenvolvimento econômico e a garantia do suprimento de energia do país. A 
matéria-prima responsável pela liderança da produção de etanol no Brasil é a cana-de-açúcar; 
sua cultura corresponde a uma das principais que movimentam a economia brasileira, sendo o 
Brasil o maior produtor de cana-de-açúcar e o primeiro na produção de açúcar e etanol; além 
disso, a utilização do biocombustível como energia renovável está cada vez mais frequente 
(BRASIL, 2015). 
Nesse contexto, a cana-de-açúcar tem um potencial elevado e promissor para a 
geração de bioenergia no Brasil, tendo em vista que sua colheita acontece em estações secas 
(BRASIL, 2015). A partir dela podem ser produzidos dois produtos principais: o açúcar e o 
etanol. O etanol é um biocombustível renovável por causa de sua origem biológica e sua 
produção apresenta-se em larga escala em todo o país. Ademais, em comparação com os 
combustíveis fósseis, o etanol tem contribuído com a redução da quantidade de poluentes 
lançados que aumentam o efeito estufa e prejudicam o ambiente. Entretanto, a produção de 
etanol gera como resíduo a vinhaça, que apresenta potencial poluidor, em consequência da 
quantidade excessiva de nutrientes presentes em sua composição (FUESS & GARCIA, 2014). 
A vinhaça é uma água residuária produzida nas destilarias de etanol onde é feita a 
separação do etanol presente no vinho. A quantidade de volume gerado desse resíduo no 
processo é excessiva, sendo que um litro de álcool etílico produz cerca de 10 a 15 litros de 
vinhoto; essa quantidade abundante dificulta o transporte desse resíduo através de bombas e 
tubulações, sendo de preferência das indústrias transportá-la em canais abertos. As usinas 
sucroalcooleiras usam a vinhaça na fertirrigação como uma forma de diminuir grande parcela 
desse efluente, todavia essa prática quando feita em excesso pode provocar danos graves ao 
meio ambiente (FUESS & GARCIA, 2014). 
Para que haja diminuição do elevado teor de carga orgânica sem prejudicar o meio 
ambiente é indicado que as destilarias de álcool, assim como as indústrias sucroalcooleiras, 
apliquem a digestão aneróbia. Esse processo consiste na biodegradação da vinhaça a partir de 
bactérias e arqueas anaeróbias e se divide em quatro etapas: hidrólise, acidogênese, 
acetogênese e metanogênese. Após o término dessas etapas o produto resultante é o biogás, 
2 
formado principalmente por metano (CH4) e gás carbônico (CO2). Ademais a vinhaça após 
sua biodigestão é utilizada na fertilização, pois há redução da sua carga orgânica e 
consequentemente dos poluentes presentes (CORTEZ et al., 2007). 
O biogás resultante do processo de biodigestão é aplicado na produção de energia em 
consequência do seu elevado teor de metano e nas indústrias sucroalcooleiras ele pode ser 
utilizado nas caldeiras para a geração de vapores e em turbinas de gás combinadas a um 
gerador elétrico. Além disso, a produção de biogás é atrativa, pois consegue reduzir cerca de 
95% da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) sem que haja retirada significativa de 
nutrientes (CORTEZ et al., 2007). 
A motivação desse estudo ocorreu através da necessidade de se buscar alternativas 
viáveis para o tratamento da vinhaça produzida em larga escala no setor sucroalcooleiro, com 
a finalidade da preservação ao meio ambiente; e, além disso, estudar alternativas para a 
redução da dependência dos combustiveis fósseis com ênfase na produção de biogás através 
de uma forma viável e de baixo custo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
2 OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVO GERAL 
Estudar o tratamento da vinhaça de cana-de-açúcar por meio do processo biológico 
fermentativo. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Estudar o tratamento da vinhaça por meio da digestão anaeróbia e comparar com 
outras formas de tratamento; 
 Estudar a produção de biogás a partir do tratamento biológico da vinhaça; 
 Comparar diferentes reatores utilizados para a produção de biogás a partir da vinhaça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
3 METODOLOGIA 
Para a elaboração deste trabalho foram realizadas consultas em várias fontes 
bibliográficas, tais como monografias de graduação, dissertações de mestrado e teses de 
doutorado, além da busca em inúmeros artigos científicos e órgãos de lei. 
5 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
O objetivo desta revisão bibliográfica é mostrar como é gerada a vinhaça a partir da 
produção de etanol, pontuar os principais impactos causados pela disposição da mesma no 
solo ou corpos d’água sem tratamento prévio, destacando a importância da aplicação do 
tratamento biológico, além do seu intenso potencial para a geração de biogás a partir de 
diversos reatores. 
 
4.1 PRODUÇÃO DE ETANOL 
A produção de etanol no Brasil transcorre há décadas, no entanto, somente após 
ocorrer a primeira crise no preço do petróleo entre os anos de 1973/1974, o Brasil criou o 
Programa nacional do álcool (Proálcool) com o objetivo de estimular a produção do álcool, 
para atender as necessidades do mercado interno e externo, havendo uma diminuição nas 
importações do petróleo e em sua dependência, além de construir uma maior autonomia e 
contribuir para a preservação ao meio ambiente (KOHLHEPP, 2010). 
O álcool etílico é uma das alternativas viáveis para que haja substituição dos 
combustíveis fósseis na produção de energia, pois possui um baixo teor poluente em 
comparação com esses combustíveis. Além disso, ele pode ser produzido por diversas 
matérias-primas, dentre elas estão: a cana-de-açúcar, a beterraba, a mandioca, o milho e até a 
celulose. Entretanto, no Brasil, a matéria-prima mais utilizada é a cana-de-açúcar, que após 
ser devidamente preparada, ocorre à extraçãodo caldo que em seguida é tratado, fermentado, 
destilado e desidratado, conforme ilustrado na Figura 1 (KOHLHEPP, 2010). 
 
6 
Figura 1 Fluxograma simplificado do processo produtivo de etanol e açúcar com geração de vinhaça 
e outros subprodutos. 
 
 
Fonte: Adaptado de Moraes et al. (2015) apud Albanez (2015) 
 
No processo de fabricação do etanol a cana-de-açúcar chega à indústria na qual é 
pesada e levada para a lavagem. Em seguida, a matéria prima é preparada por picadores ou 
desfibradores, que através de seus martelos, esmagam a cana para facilitar a extração do 
caldo. Posteriormente a cana é levada para a moenda onde suas células serão abertas 
sucedendo a retirada do caldo. A etapa seguinte é o tratamento do caldo – processo em que há 
retirada das impurezas presentes; o método utilizado para a retirada de sólidos suspensos é a 
decantação e para a retirada de impurezas coloidais é utilizada a coagulação e a floculação. 
Após o processo de clarificação do caldo, este é levado para as dornas no qual será 
fermentado por leveduras, sendo a Saccharomyces cerevisiae a mais utilizada (LIMA, 
BASSO & AMORIM, 2001). 
Na etapa de fermentação ocorre a transformação do açúcar em etanol e gás carbônico. 
O produto final da fermentação é o vinho bruto contendo leveduras, açúcar não fermentado e 
etanol. No processo de centrifugação o vinho bruto é separado das leveduras e de seu 
fermento. Em seguida, esse vinho é levado para as colunas de destilação na qual haverá a 
separação do etanol, da água e das impurezas, resultando na vinhaça como resíduo final. Além 
disso, o etanol que provém da primeira coluna de destilação contém uma quantidade 
7 
considerável de água com um teor de 93,5% (etanol hidratado) e para a remoção desse 
componente utiliza-se novamente a destilação com o auxílio do ciclohexano ou peneira 
molecular, obtendo-se como produto final o etanol anidro, com 99,7% de etanol (FARIA, 
2014). 
 As leveduras mais utilizadas no processo são as da espécie Saccharomyces cerevisiae, 
as quais possuem boa velocidade e eficiência nas reações de fermentação, resistência a 
variações de temperatura e pH, além de um excelente rendimento (PACHECO, 2010). 
 
4.2 VINHAÇA – RESÍDUO FERTILIZANTE/POLUENTE 
A vinhaça é uma água residuária resultante do processo de destilação, popularmente 
conhecida como garapão, vinhoto, calda, etc. Ao sair da coluna de destilação possui uma 
temperatura elevada, chegando em torno de 97 °C e apresenta alta produção, visto que um 
litro de etanol produz cerca de 12 a 14 litros de vinhaça. As características desse resíduo são: 
um efluente líquido de coloração marrom escuro, com um odor desagradável e pH ácido. É 
rico em potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg), além de possuir uma elevada carga 
orgânica, ou seja, a DBO - demanda bioquímica de oxigênio (FREIRE & CORTEZ, 2000). 
A composição da vinhaça pode sofrer influência a partir da matéria-prima da 
fermentação, conforme mostrado na Figura 2. Por exemplo, a vinhaça que deriva do melaço 
da cana-de-açúcar possui elevada quantidade de potássio, fósforo, cálcio e magnésio por 
causa das etapas de tratamento do caldo. A vinhaça que resulta de destilarias autônomas, que 
somente produzem álcool, é originada do vinho/suco (SHEEHAN & GREENFIELD, 1980). 
 
8 
Figura 2 Características da vinhaça resultante de mostos de melaço, de caldo de cana e de mostos 
mistos. 
 
Fonte: Freire e Cortez (2000). 
 
O vinhoto por conter nutrientes como potássio, cálcio e magnésio dispõe de um alto 
potencial para a fertilização do solo. No entanto, esses nutrientes em alta concentração, 
podem transformá-lo em um resíduo poluente. Tais componentes são responsáveis pelo odor 
desagradável e pelo pH ácido entre uma faixa de 4,0 e 4,5, considerado fora da faixa para ser 
aplicado no solo (NETO, 2016). Além disso, a demanda química de oxigênio (DQO), que 
equivale à quantidade de oxigênio molecular necessária para a estabilidade da matéria 
orgânica por via química, apresenta valores que podem variar de 15 a 45 g/L considerados 
altos (JIMENEZ, BORJA & MARTÍN, 2004). 
Além da quantidade excessiva de nutrientes a vinhaça apresenta em sua composição 
metais pesados e xenobióticos poluentes que consiste em compostos químicos estranhos a um 
organismo ou sistema biológico, como o fenol, cloreto de metileno, clorifórmio e 
pentaclorofenol. Contudo, a concentração desses componentes é muito baixa, quase 
insignificante, e na maioria das vezes estão abaixo dos limites de detecção no 
espectrofotômetro (5 mg / kg para Cu, Zn, Ni, Pb e 10 mg / kg para Mn) (ACHARYA et al., 
2008). 
Outra característica importante da vinhaça é a sua utilização como fonte de nutrientes 
para os microrganismos da biorremediação. Essa técnica consiste no restauro do solo bastante 
danificado e contaminado por compostos orgânicos e inorgâncos prejudiciais ao meio 
9 
ambiente, através de microrganismos ou plantas para a remoção ou desintoxicação dos 
xenobióticos ali presentes. Para manter a atividade dos microrganismos, estes são alimentados 
com os nutrientes presentes na vinhaça, contudo esse procedimento, na utilização desse 
resíduo ainda está sendo avaliado atráves de pesquisas (CRIVELARO, 2005; PRATA et al., 
2001). 
Alguns aspectos podem influenciar nas características da vinhaça, entre eles estão: o 
tipo de etanol produzido (anidro ou hidratado), onde etanol anidro utiliza uma quantidade 
maior de vapor no processo de destilação, resultando em um maior volume de vinhaça. Outro 
fator importante é a retirada do excesso de leveduras, que após a secagem podem ser 
comercializadas, diminuindo assim a concentração de sólidos suspensos (DINIZ, 2010). 
 
4.2.1 Impactos da vinhaça em corpos d’agua e no solo 
Até a década de 1970 o descarte da vinhaça era diretamente em rios ou lagoas 
próximos as refinarias de etanol ou de plantios de cana-de-açúcar. Contudo, através de 
pesquisas, verificou-se que a vinhaça é prejudicial e tóxica as plantas, animais aquáticos e 
terrestres, quando lançada em excesso. Seu potencial poluidor é considerado cem vezes maior 
do que o esgoto doméstico, isto se deve ao teor elevado de carga orgânica (DQO e DBO), e 
com efeito há diminuição no pH e alta corrosividade (FREIRE & CORTEZ, 2000). 
A aplicação da vinhaça no solo é feita sem nenhum planejamento pelo corpo 
industrial, decorrendo de forma excessiva. Com efeito, há deteorioração do solo alterando as 
suas propriedades químicas e físicas, causando impacto nas águas superficiais e em lençois 
freáticos (FUESS & GARCIA, 2014). O descarte direto de vinhaça, sem nenhum tratamento, 
em corpos hídricos pode provocar a eutrofização, um fenômeno que envolve a floração 
excessiva de corpos d’agua por causa da elevada quantidade de nutrientes. Em consequência, 
o nível de oxigênio da água diminui gradativamente, causando a morte de animais aquáticos 
(ZANAROLLI & SAVI, 2018). Além disso, a carga orgânica da vinhaça causa a proliferação 
excessiva de microrganismos no corpo hídrico que consomem o oxigênio dissolvido na água, 
interferindo na respiração de animais e no crescimento de plantas aquáticas, além de tornar 
mais difícil o tratamento para a potabilidade desta água (LAIME et al., 2011). 
Além disso, o lançamento desse resíduo no solo de forma abundante, pode acarretar a 
mudança de pH, aumentar a salinidade por causa da grande quantidade de potássio, e como 
consequência, o aumento da condutividade elétrica. Ademais, pode haver o acúmulo de 
nutrientes no solo, gerando a super fertilização e resultando na instabilidade do solo e na 
10 
lixiviação desses nutrientes para águas superficiais ou subterrâneas (ZANAROLLI & SAVI, 
2018). A vinhaça lançada diretamente ao solo e sem um controle pode provocar altas 
concentrações de sulfato e a estrutura do mesmo pode ser afetada por causa da matéria 
orgânica, reduzindo o rendimento das culturas ao longo do tempo. Metaispesados como 
zinco, cobre ou bário também estão na composição da vinhaça, mesmo em pequena 
quantidade, e podem provocar a contaminação do solo (FUESS & GARCIA, 2014). 
Além da contaminação do ambiente terrestre e aquático, o vinhoto contribui para 
emissão de gases que agravam o efeito estufa. Tais emissões resultam da decomposição 
aeróbia e anaeróbia da matéria orgânica presente no resíduo. Isto acontece no transporte, no 
armazenamento temporário e na aplicação no solo desse resíduo. (OLIVEIRA et al., 2013). 
Carmo et al. (2012) em seus estudos observaram que houve aumentos significativos nas 
emissões de gases do efeito estufa, principalmente óxido nitroso (N2O), após a aplicação da 
vinhaça em canaviais do Brasil. 
A fertirrigação consiste na aplicação in natura da vinhaça com o objetivo da 
fertilização do solo e ao mesmo tempo na irrigação da cultura da cana-de-açúcar. Tal prática 
substitui a fertilização por reagentes químicos, pois a vinhaça é rica em nutrientes 
principalmente em potássio, além de ser uma prática de baixo custo. Ademais, essa técnica 
aumenta a produtividade e disponibiliza benefícios na areação do solo e na atividade 
microbiana, entretanto este efeito é temporário. Por ser uma técnica de baixo custo e que não 
exige tecnologia de grande porte, foi adotada pela maioria das usinas sucroalcooleiras. 
Todavia, o uso excessivo desse resíduo pode causar um impacto negativo ao ambiente. 
Portanto, é recomendado que a aplicação da vinhaça ocorra em dosagens apropriadas de 
acordo com as características do solo (ZANAROLLI & SAVI, 2018). 
Apesar de essa técnica ser uma boa alternativa para as indústrias, ela não deve ser 
sustentada em longo prazo, caso não sejam tomados os cuidados necessários na quantidade de 
vinhaça lançada na aplicação, visto que é um resíduo denso e pode provocar a lixiviação de 
íons de nitrato e de outros minerais, que são necessários para a fertilidade do solo e o 
desenvolvimento da cultura de interesse. Por isso, é necessário que sejam desenvolvidos mais 
estudos na busca por alternativas de utilização da vinhaça para que o seu potencial poluidor 
seja reduzido, sem a perda total de seus nutrientes para que ainda possa ser utilizado como 
fertilizante e não cause desequilíbrio ao meio ambiente (PINTO, 1999). 
 
11 
4.2.2 Regulamentação da vinhaça 
Para a obtenção de uma maior preservação e conservação do meio ambiente foram 
elaboradas normas rígidas para o descarte correto desse resíduo. 
O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) criou a resolução nº 0002 em 
05/06/1984, que se refere à poluição causada pelos efluentes das destilarias de álcool, sendo 
um deles, a vinhaça. Em 23 de janeiro de 1986, esse órgão, estabeleceu a obrigatoriedade da 
Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) e do Relatório de Impacto Ambiental (RIMA) para 
novas indústrias instaladas e nas existentes. 
Segue algumas normas técnicas determinadas pela Companhia Ambiental do Estado 
de São Paulo (CETESB) para o descarte correto de efluentes e a preservação ambiental: 
 
As portarias do extinto Ministério do Interior nº 323, de 29 de novembro de 1978 
(BRASIL, 1978), e nº 158, de 03 de novembro de 1980 (BRASIL, 1980), que 
proíbem o lançamento direto ou indireto da vinhaça em qualquer coleção hídrica, e 
nº 124, de 30 de agosto de 1980 (BRASIL, 1980b), que dispõe sobre o 
armazenamento de substâncias capazes de causar poluição hídrica; (CETESB, 2006, 
p.6). 
 
O estabelecido no artigo 193 da Constituição do Estado de São Paulo, que determina 
a necessidade de se adotar medidas, nas diferentes áreas de ação pública e no setor 
privado, para se manter e se promover o equilíbrio ecológico e a melhoria da 
qualidade ambiental, prevenindo a degradação em todas as suas formas e impedindo 
ou mitigando impactos ambientais negativos; (CETESB, 2006, p.6). 
 
O artigo 3º do Regulamento da Lei Estadual nº 997, de 31 de maio 1976, aprovado 
pelo Decreto nº 8468, de 08 de setembro de 1976 (SÃO PAULO, 1976a, b), e suas 
alterações, que considera poluente toda e qualquer forma de matéria ou energia 
lançada ou liberada nas águas, no ar ou no solo, com intensidade, em quantidade e 
concentração em desacordo com os padrões de emissão estabelecidos; (CETESB, 
2006, p.6). 
 
 O artigo 17 do Regulamento da Lei Estadual nº 997, de 31 de maio de 1976, 
aprovado pelo Decreto nº 8468, de 08 de setembro de 1976 (SÃO PAULO, 1976), e 
suas alterações, que estabelece que os efluentes de qualquer natureza somente 
poderão ser lançados nas águas interiores ou costeiras, superficiais ou subterrâneas, 
situadas no território do Estado, desde que não sejam considerados poluentes. 
(CETESB, 2006, p.6). 
 
4.3 TRATAMENTO BIOLÓGICO DA VINHAÇA POR DIGESTÃO ANAERÓBIA 
A vinhaça possui grande potencial energético e a produção de energia a partir desse 
resíduo é a alternativa mais viável do que o seu armazenamento em lagoas. A degradação da 
matéria orgânica contida na vinhaça é necessária para a remoção da maior parte dos 
componentes com potencial poluidor, além disso, é importante para a produção biogás – gás 
alternativo com baixa emissão de poluentes utilizado como energia renovável. Por esse 
12 
motivo, é fundamental a digestão anaeróbia da vinhaça, que consiste em um processo 
biológico que ocorre sem a presença de oxigênio. Nesse processo, bactérias convertem a 
matéria orgânica em metano, dióxido de carbono e em pequenas quantidades de hidrogênio, 
nitrogênio e sulfato de hidrogênio (BARROS, 2013). A biodigestão da vinhaça conserva sua 
propriedade como fertilizante e diminui o seu potencial poluidor no solo e em corpos hídricos, 
além de reduzir 90% da DQO no processo de tratamento (PINTO, 1999). 
A digestão anaeróbia possui as seguintes etapas: hidrólise, acidogênese, acetogênese e 
metanogênese. Estas estão associadas aos respectivos microrganismos: bactérias 
fermentativas hidrolíticas, bactérias acetogênicas e arqueas metanogênicas (CHAVES, 2018). 
As bactérias formadoras de ácidos são bastante resistentes e capazes de suportar mudanças 
drásticas das condições externas e de alimentação, ao contrário das arquéias metanogênicas, 
bastante suscetíveis a alterações nas condições ambientais (BARROS, 2013). A Figura 3 
mostra as etapas da digestão anaeróbia. 
A primeira etapa da digestão anaeróbia é a hidrólise que consiste no fracionamento de 
polímeros complexos (proteínas, lipídeos, carboidratos, entre outros) através de bactérias 
fermentativas hidrolíticas. Essas moléculas, através dos microrganismos, serão convertidas 
em moléculas menores e mais simples como: açúcares, aminoácidos, peptídeos, entre outros, 
sendo possível a absorção desses compostos através da parede celular (CARON et al., 2009). 
 
13 
Figura 3: Rotas metabólicas e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia. 
 
Fonte: Adaptado de Chernicharo (2007 apud Chaves 2018) 
 
A acidogênese se baseia na degradação dos compostos mais simples que derivam da 
hidrólise (açúcares, aminoácidos, peptídeos, entre outros). Nesse processo há formação de 
ácido acético, propiônico e butírico, além de dióxido de carbono, cetonas e hidrogênio. As 
bactérias desta etapa são as acidogênicas e possuem uma rápida duplicação. No processo, elas 
irão oxidar os compostos intermediários em substratos ideais para as bactérias acetogênicas. 
Esta fase é a mais critica no tratamento da vinhaça, pois se a quantidade de ácidos gerados for 
muito maior do que o consumo, o reator pode entrar em falência. Posteriormente, na fase da 
acetogênese, as bactérias acetogênicas irão oxidar os ácidos graxos e/ou álcoois resultantes da 
acidogênese com a ajuda do CO2 para a formação de ácido acético e hidrogênio, na qual serão 
transformados em metano (CRUZ, 2011). 
O estágio final é a metanogênese – processo em que ocorre a conversão dos compostos 
orgânicos em metano e dióxido de carbono. Esta fase sucede através de dois microrganismos:as arqueas metanogênicas acetoclásticas e as arqueas metanogênicas hidrogenotróficas. As 
bactérias metanogênicas acetoclásticas vão transformar o acetato em metano (CH4) e gás 
14 
carbônico (CO2). As bactérias metanogênicas hidrogenotróficas irão oxidar o hidrogênio e o 
gás carbônico para a produção de CH4 (CRUZ, 2011). Abaixo seguem as respectivas reações 
que ocorrem na degradação da matéria orgânica por bactérias metanogênicas: 
Conversão do acetato: 
CH3COOH → CO2 + CH4 + Energia (1) 
Conversão do hidrogênio e do gás carbônico: 
CO2 + 4H2 → 2H2O + CH4 + Energia (redução de CO2) (2) 
 Dentre as vantagens da digestão anaeróbia estão: a baixa produção de sólidos em 
comparação a digestão aeróbia (5 a 10 vezes inferior), produção de metano com alto poder 
calorífico, aplicabilidade em pequena e grande escala, tolerância a elevadas cargas orgânicas, 
baixo consumo de energia, além do baixo custo operacional. Dentre as desvantagens estão: as 
bactérias anaeróbias estão sujeitas a inibição por um grande número de compostos, 
possibilidade de geração de efluente e odores desagradáveis, formas de pós-tratamento são 
necessárias, remoção de nitrogênio, fósforo e patogênicos insatisfatórias, ademais as 
pesquisas relacionadas à bioquímica e a microbiologia são recentes e poucos estudadas 
(COSTA, 2014). 
4.4 TRATAMENTO FÍSICOS-QUÍMICOS DA VINHAÇA 
Através da necessidade de reduzir o elevado volume do efluente, além da redução por 
digestão anaeróbia existem outras técnicas, como a separação da carga orgânica da água e o 
uso de oxidantes fortes para a degradação dos poluentes presentes na vinhaça. 
4.4.1 Secagem da vinhaça 
A secagem da vinhaça tem como objetivo a retirada de umidade e a concentração da 
matéria orgânica. Quando seca, a vinhaça pode ser utilizada como ração para a alimentação de 
animais. Além disso, a concentração desse resíduo faz com que sejam melhoradas suas 
qualidades fertilizantes, possibilitando a sua queima nas caldeiras para a geração de energia. 
Contudo, por causa do teor elevado de água, há um gasto excessivo de energia na evaporação 
desse componente, o que é economicamente desvantajoso para a indústria (HOARAU et al., 
2018). A aplicação do vinhoto concentrado nas caldeiras para a incineração e geração de 
15 
energia, é a única solução para resolver de forma excelente o problema da poluição causada 
por esse resíduo (FITZGIBBON et al., 1995). Após a secagem, o aproveitamento da vinhaça 
para ração animal é uma alternativa bastante viável para animais como o gado, porcos e 
galinhas de capoeira. A ingestão desse resíduo por esses animais não afeta as propriedades de 
seus produtos, como o sabor ou odor, desde que a quantidade de potássio seja reduzida 
(LAIME et al., 2011). 
4.4.2 Recirculação da vinhaça 
Além do processo de secagem, a vinhaça pode ser reciclada na substituição da água 
utilizada na produção de etanol. Na reciclagem desse resíduo através da fermentação, após 14 
ciclos, a matéria orgânica se concentra entre 9,6% a 24%. Com efeito, há redução de 66% dos 
nutrientes contidos na vinhaça, além da redução de 46,2% da água que seria gasta no processo 
e de 50% de ácido sulfúrico. A recirculação da vinhaça reduz a necessidade de energia para a 
secagem da vinhaça, pois o resíduo resultante provém do processo bastante concentrado. No 
entanto, não há a eliminação dos líquidos presentes no resíduo e nem a eliminação das 
emissões de gases para o meio ambiente, sendo necessária a realização da etapa de 
evaporação para a retirada dos líquidos. Os pós-tratamentos (físicos, químicos ou biológicos) 
são necessários para a redução da carga poluidora presente na vinhaça que advém da 
reciclagem (NAVARO et al, 2000). 
4.4.3 Sistema de membranas 
A utilização de membranas para o tratamento de águas residuais é um dos métodos de 
tratamento mais eficiente. Nesse sistema, utilizam-se membranas para a retenção de sólidos 
suspensos nas águas residuais através da corrente de concentrado; já na corrente de permeado 
há liberação da água desprovida de componentes poluentes presentes na vinhaça. Atualmente, 
existem diversas tecnologias que oferecem a possibilidade de retirada dos contaminantes 
presentes nesse resíduo dentre elas estão: microfiltração, nanofiltração, ou osmose reversa. A 
tecnologia utilizada para o tratamento depende do peso molecular das partículas presentes no 
resíduo, seja para separar os solutos ou para a etapa final de despoluição antes do despejo da 
água. O sistema de membranas e as demais tecnologias substituem a etapa de evaporação 
reduzindo um gasto de energia de 7 a 9 kJ por kg de água removida, em comparação com a 
evaporação que gasta cerca de 1300kJ de energia por kg de água removida (HOARAU et al., 
2018). 
16 
A osmose reversa é recomendada para partículas de menor peso molecular presentes 
nas águas residuais. Este é um dos métodos que utilizam membranas e serve para a separação 
ou a concentração de substâncias presentes em solução aquosa. Seu procedimento consiste na 
aplicação de uma pressão contrária ao fluxo natural, além disso, a pressão aplicada deve ser 
maior que a pressão osmótica para que haja um fluxo de água filtrada através da membrana e 
do lado aposto, um estoque de solução concentrada. Contudo, a aplicação da osmose reversa 
está restrita a resíduos de água com o pH ácido ou neutro (HOARAU et al., 2018). 
Nas destilarias de álcool há um consumo consideravelmente alto de água e o objetivo é 
a recuperação desse componente para a reutilização na indústria, entretanto, no processo de 
recuperação deste elemento, a água condensada contém moléculas inibidoras que impedem a 
descarga direta sem o uso de tratamentos adicionais. Por isso, houve a necessidade de 
remoção das moléculas inibidoras para a reciclagem da água na indústria. A osmose reversa 
possibilita a remoção de tais inibidores, para que haja redução destes solutos orgânicos na 
vinhaça (NAVARO et al., 2000). 
 
4.4.4 Processo de adsorção 
O processo de adsorção é empegado na purificação da água. Seu princípio consiste na 
eliminação de poluentes orgânicos através da adsorção, ou seja, os poluentes presentes na 
água são retidos na superfície do sólido. O carvão ativado possui uma superfície e uma 
estrutura bastante porosa, por esse motivo é empregado na remoção da coloração e dos 
poluentes presentes no efluente (HOARAU et al., 2018). 
 
4.4.5 Processos oxidativos 
Para a degradação da matéria orgânica contida na vinhaça pode-se utilizar o método de 
oxidação, que consiste na aplicação de agentes químicos oxidantes através de catalisadores 
úmidos. Uma das técnicas de oxidação é a fotocatálise que se baseia na catálise de uma reação 
fotoquímica em um sólido. A oxidação pode diminuir a toxidade da vinhaça. A fotocatálise 
juntamente com a digestão anaeróbia melhora a qualidade das águas residuais, inclusive da 
vinhaça, reduzindo a coloração presente (ASAITHAMBI et al, 2012). 
O ozônio pode ser utilizado como um agente oxidante por ser um gás instável. Por 
possuir uma atividade oxidativa e um efeito indireto nos produtos da reação como a digestão 
de efluentes, o ozônio mostra eficiência na conversão de compostos recalcitrantes em 
17 
compostos menos tóxicos e biodegradáveis. Além disso, ele pode ser aplicado antes da 
digestão anaeróbia da vinhaça, para a redução de 50% dos fenóis presentes sem que afete o 
teor total de carbono (HOARAU et al., 2018). 
 
4.5 PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA VINHAÇA 
O biogás é um combustível de fonte de energia renovável, que dispõem de um baixo 
potencial poluente em comparação com os combustíveis fósseis. É um gás incolor, inodoro e 
não produz fuligem. Na indústria sucroalcooleira pode ser utilizado em turbinas ligadas a um 
gerador elétrico para a geração de energia, substituindo os combustíveis fósseis que liberam 
gases que contribuem para o aumento do efeito estufa (CORTEZ et al., 2007).No geral, esse biocombustível pode ser utilizado em motores de combustão interna 
para a geração de eletricidade, em caldeiras, em processos que necessitam de calor e energia, 
nas redes de gás para consumo diário, em veículos, entre outras possibilidades (SALOMON 
& LORA, 2009). A Figura 4 mostra os componentes presentes no biogás: 
 
Figura 4 Composição média do biogás proveniente de diferentes resíduos orgânicos 
 
Fonte: Santos et al. (2012) 
 
No processo de combustão controlada do biogás a energia química é transformada em 
energia mecânica e em seguida é convertida em energia elétrica. Entre as vantagens da 
geração elétrica a partir do biogás estão: a geração descentralizada próxima ao ponto de carga, 
sendo uma vantagem estratégica, e o aproveitamento de um combustível de baixo custo 
disponível no próprio local (COSTA, 2006). 
A digestão anaeróbia da vinhaça para produção de biogás ocorre em reatores ou 
biodigestores; esses são grandes recipientes/tanques que possibilitam ao resíduo orgânico 
18 
ótimas condições para uma digestão anaeróbia rápida e controlada. A produção de biogás a 
partir da vinhaça já foi estudada por vários autores em diversos tipos reatores que podem 
operar em variadas condições (SOUZA, 2011). 
Alguns dos reatores mais utilizados são: reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF), 
reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) e o reator anaeróbio operado 
em bateladas sequenciais (ASBR). 
O reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF), conforme mostrado na Figura 5 
consiste em um recipiente cilíndrico e seu funcionamento baseia-se na fluidização, técnica em 
que o fluido passa pelo material sólido granulado, em trajetória ascendente, na qual haverá a 
decomposição da matéria orgânica pelos microrganismos anaeróbios. A parte superior do 
reator possui um dispositivo que permite a separação entre a fase líquida (efluente tratado) e a 
gasosa (biogás). Além disso, possui um sistema de alta taxa de crescimento microbiano e 
apresenta um alto grau de mistura que propicia altas taxas de transferência de calor e de massa 
(GOIS, 2017). 
 
Figura 5 Esquema ilustrativo da configuração de um RALF. 
 
Fonte: Adaptado de Niciura (2005 apud Chaves 2018) 
 
Gois (2017) produziu biogás em dois RALF’s, a partir de vinhaça de cana de açúcar. 
A Figura 6 mostra os resultados obtidos na produção do RALF1, onde foi realizada a 
produção de H2. Em seus resultados a autora observou que havia uma relação entre a 
composição do biogás e a diminuição do tempo de detenção hidráulica (TDH), que consiste 
no tempo em que o efluente leva para entrar e sair do reator. Quando o TDH diminuiu de 12 h 
19 
para 6 h o percentual de hidrogênio no biogás aumentou de 15,41% para 20,47%, e o mesmo 
ocorreu quando a redução de TDH chegou as 4 h, acarretando num aumento do percentual de 
hidrogênio para 32,85%. Observa-se também que houve incremento de CH4, pois quando o 
tempo diminuiu de 12 h para 6 h houve um aumento de 9,49% para 15,51%; o mesmo ocorreu 
quando o tempo diminuiu de 6 h para 4h obtendo-se um aumento de 15,51% para 20,23%. 
 
Figura 6 Percentagem da composição do biogás no RALF1 
 
 Fonte: Gois (2017) 
 
No RALF2, Gois (2017) promoveu a produção de CH4 conforme apresentado na 
Figura 7, observando-se que o melhor resultado foi no TDH de 12 h, o qual apresentou maior 
percentual de CH4, equivalente a 51,81%. Além disso, nota-se que houve uma pequena 
produção de H2 que variou ao longo do tempo. 
 
Figura 7 Percentagem da composição do biogás no RALF2. 
 
 Fonte: Gois (2017) 
 
Rego (2016) foi outro autor que também utilizou o RALF para a produção do biogás 
a partir de vinhaça, com a finalidade de produzir hidrogênio. A Figura 8 mostra os resultados 
obtidos no experimento. O autor obteve as maiores porcentagens de hidrogênio nos TDHs de 
2 e 1 h. Já nos tempos de 8, 6 e 4 h, foi detectada somente a presença de CO2, sendo a 
presença de H2 nula. Na redução do TDH para 2 h houve um aumento na composição do H2 
sendo de 13%, entretanto este valor baixou quando o TDH foi para 1 h. 
 
20 
Figura 8 Percentuais de hidrogênio e gás carbônico no RALF 
 
Fonte: Rego (2016) 
 
Quanto ao reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), este é o 
mais adequado para a digestão da vinhaça e produção de metano, pois seu interior possui uma 
alta concentração de microrganismos. Ele consiste em uma coluna de escoamento ascendente 
e é composto por uma zona de digestão, uma de sedimentação e um dispositivo na qual faz a 
separação entre a fase gasosa e as fases sólido-líquido, como mostra a Figura 9. Além disso, a 
manta de lodo possui um leito de sólidos em suspensão; o efluente vai subindo em direção ao 
topo do reator seguindo uma trajetória ascendente até encontrar a manta de lodo, lugar no qual 
ocorrerá a mistura e a digestão anaeróbia do resíduo orgânico. O fluxo contínuo e ascendente 
do efluente gera a decomposição pelas bactérias anaeróbias. Os produtos obtidos da digestão 
são os gases metano, o carbônico e o sulfídrico (SANTANA JUNIOR, 2013). 
 
Figura 9 Representação esquemática do reator anaeróbio de fluxo ascendente 
 
Fonte: Chernicharo (1997) 
 
Faria (2014) utilizou dois reatores UASB denominados R1 e R2, respectivamente. Em 
seus resultados a produção de metano a partir da vinhaça foi crescente com o decorrer do 
tempo em ambos os reatores, tendo-se como média 0,24 LCH4.d
-1
. A percentagem de metano 
21 
no biogás no R1 variou de 12 a 46% com valores médios de 26%. No R2 a percentagem de 
metano no biogás variou de 53 a 82% com valores médios de 64%. A Figura 10 ilustra os 
resultados obtidos. 
 
Figura 10 Porcentagem de metano no biogás nos reatores UASB R1, R2. 
 
Fonte: Faria (2014) 
 
Santana Júnior (2013) também utilizou reatores UASB para a produção de biogás a 
partir de vinhaça e melaço. Em seus resultados, o autor observou que a produção de metano 
cresceu no decorrer do tempo e os maiores valores médios de produção volumétrica foram de 
0,205 e 0,365 LCH4.d
-1
. As maiores porcentagens de metano presente no biogás foram de 34 e 
70%, conforme apresentado na Tabela 1. 
 
Tabela 1: Percentagem de biogás. 
Reator UASB CH4 no biogás (%) Produção volumétrica (LCH4.d
-1
) 
R1 34 0,205 
R2 70 0,365 
Fonte: Adaptada de Santana Júnior (2013) 
 
Em relação ao biorreator anaeróbio operado em bateladas sequenciais (ASBR), o 
mesmo é bem simples e possui quatro etapas: alimentação, tratamento, sedimentação e 
descarga, conforme apresentado na Figura 11. Na primeira fase o reator será alimentado pelo 
resíduo orgânico. Na segunda fase haverá a redução da carga orgânica presente no resíduo 
através de microrganismos. Na terceira fase os sólidos vão começar a decantar mais 
rapidamente. E na quarta e última fase o líquido resultante sairá tratado e clarificado. São 
reatores mais flexíveis e possuem um fácil controle operacional, além disso, são mais seguros 
e conseguem obter um maior controle na qualidade do efluente. Ademais, o aspecto mais 
22 
importante nesse reator é a retenção de biomassa granular, pois possibilita altas taxas de 
remoção de sólidos orgânicos em um baixo tempo de detenção hidráulica (ALBANEZ, 2015). 
 
Figura 11: Reator ASBR com agitação mecânica (medidas em mm) 
 
Fonte: Sarti et al (2006) 
 
Albanez (2015) produziu hidrogênio a partir da vinhaça no reator ASBR; em seus 
experimentos operou o reator 18 vezes em diferentes condições e com diferentes quantidades 
de substrato. Na condição 16 a autora obteve o melhor resultado, nesta condição a quantidade 
de ARV (água residuária a base de vinhaça) foi de 67%, a DQO 6000 mgDQO/L e o período 
operado foi de 3 horas em batelada. Houve apenas a produção de hidrogênio, sem obter 
simultaneamente o metano. A porcentagem máxima de H2 obtida foi de 39%, conforme 
verificado na Figura 12. 
 
 
 
 
 
23 
Figura 12 Concentraçõesde dióxido de carbono (□ – CO2), metano (○ – CH4) e hidrogênio (∆ – 
H2) do biogás no final do ciclo (Monitoramento Condição 16). 
 
Fonte: Albanez (2015) 
 
Albuquerque (2017) também utilizou o ASBR para a produção de biogás utilizando 
vinhaça; operou em 20 condições no reator, sendo apresentado o melhor resultado na 
condição B20 (Água residuária: vinhaça; 20000 mgDQO.L 
-1
; Batelada). A produção de CH4 
nesta condição foi de 78% sendo o restante de CO2, conforme a Figura 13. 
 
Figura 13 Perfis dos volumes nas CNTP de metano e dióxido de carbono ao longo do ciclo na 
Condição BA20 
 
Fonte: Albuquerque (2017) 
 
24 
Abaixo segue uma tabela contendo o resumo dos resultados ótimos obtidos pelos 
autores citados para a produção de H2 e/ou CH4 no biogás em seus respectivos reatores. 
 
Tabela 2: Resumo das porcentagens de H2 e CH4 obtidas no Biogás produzido por alguns autores em diferentes 
reatores a partir da digestão anaeróbia da vinhaça. 
Reator Autor 
Porcentagem de H2 e/ou CH4 
no biogás 
Reator anaeróbio de leito fluidizado 
(RALF) 
Gois (2017) 
H2: 32,85% 
CH4: 20,23% 
Rego (2016) H2: 13% 
Reator anaeróbio de manta de lodo e 
fluxo ascendente 
(UASB) 
Faria (2014) 
CH4 (RALF 1): 46% 
CH4 (RALF 2): 82% 
Junior (2013) CH4: 70% 
Biorreator anaeróbio operado em 
bateladas sequenciais 
(ASBR) 
Albanez (2015) H2: 39% 
Albuquerque (2017) CH4: 78% 
Fonte: Própria (2019) 
 
25 
5 CONCLUSÃO 
A partir do estudo feito verifica-se que a vinhaça, principal resíduo da produção de 
etanol, por ser um resíduo extremamente poluente deve ser tratada antes de ser lançada no 
solo e pode-se obter simultaneamente, durante o processo de tratamento biológico por 
digestão anaeróbia, o biogás, constituído principalmente por metano e dióxido de carbono, 
apresentando um baixo teor poluente quando comparado aos combustíveis fósseis. A digestão 
anaeróbia tem sido a melhor forma para o tratamento deste efluente, visto que após o fim do 
processo há a diminuição das elevadas taxas de carga orgânica tornando a vinhaça propícia 
para ser utilizada na fertirrigação, já que ainda contém quantidade suficiente de nutrientes, 
sendo um processo eficiente e de baixo custo. Além disso, percebe-se que, quanto a 
porcentagem de metano produzida durante a digestão, o reator UASB possui a melhor 
eficiência em comparação aos demais analisados (RALF E ASBR) visto que na comparação 
dos reatores com os diversos resultados de autores diferentes o UASB mostrou-se o mais 
eficiente e com maior rendimento. 
Portanto, a aplicação da digestão anaeróbia pelo setor sucroalcooleiro e pelas 
destilarias autônomas de produção de álcool, é um processo viável visto que apresenta baixo 
custo de implementação, trata o resíduo e produz biogás, o qual pode ser utilizado para gerar 
rentabilidade para a mesma ou utilizá-lo na própria indústria para a geração de energia, além 
de ainda possibilitar a preservação do meio ambiente por meio da aplicação correta da 
vinhaça como agente fertilizante mesmo após passar por todo o processo de tratamento, já que 
no final continua rica em nutrientes. 
O presente trabalho possibilitou a expansão e o aprofundamento no conhecimento 
científico sobre a indústria sucroalcooleira e o destino de seus efluentes, além de despertar o 
interesse pela busca de formas viáveis e que sejam de baixo custo para a destinação de tais 
resíduos. Ademais, houve-se uma maior preocupação com a preservação ambiental, visto que 
preservar ao meio ambiente é preservar a qualidade de vida atual e das gerações futuras. 
 
 
 
 
 
 
 
26 
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