Biorrefinaria de Microalgas

O grupo de pesquisa do SIGEOnPA desenvolve estudos envolvendo microalgas integrada ao tratamento de esgoto doméstico. O principal objetivo é produzir biomassa algal de forma sustentável e, a partir dela, gerar diferentes produtos (como biogás, bio-óleo, biofertilizante, etc). Para isso, investigamos diversas configurações de cultivo de microalgas e processos de conversão.

Produção de Microalgas em Esgoto Doméstico

Em nossas pesquisas, cultivamos microalgas utilizando esgoto doméstico como meio de crescimento. Dessa forma, além de promover a geração de biomassa, contribuímos para a remoção de poluentes presentes no efluente. Para avaliar as diferentes formas de cultivo, testamos três sistemas principais:

Lagoas de Alta Taxa (LAT)

• Caracterizam-se por sua simplicidade de operação e baixo custo.
• Nosso grupo de pesquisa analisa parâmetros como tempo de retenção e regime de mistura para otimizar a produção de biomassa e a clarificação do esgoto.

Reatores de Biofilme

• Utilizam superfícies sólidas para a fixação das microalgas, formando biofilmes.
• Avaliamos o desempenho desses reatores na colheita da biomassa e os consequentes impactos nos custos operacionais.

Avaliação do Desempenho

Para identificar a melhor configuração de cultivo, nosso grupo avaliamos cada sistema em diferentes condições operacionais. Buscamos conhecer:

Remoção de Poluentes

• Analisamos a eficiência na redução de matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e patógenos presentes no esgoto.

Produção de Biomassa

• Medimos a quantidade de microalgas geradas em cada sistema e condição de operação.

Composição da Biomassa

• Investigamos os teores de proteínas, lipídeos e carboidratos, fatores que influenciam diretamente nas rotas de conversão em bioenergia.

A partir desses resultados, propomos ajustes nos parâmetros de operação (tempo de retenção, intensidade luminosa, mistura, alimentação de nutrientes, entre outros) para otimizar a remoção de poluentes e a produção de biomassa.

Conversão da Biomassa em Bioenergia

Além da otimização da produção de microalgas, avaliamos a conversão da biomassa em diferentes produtos. Nessa

fase, investigamos três rotas principais:

Digestão Anaeróbia para Produção de Biogás

• Estudamos a decomposição da matéria orgânica em ambiente sem oxigênio, gerando biogás (rico em metano) e digestato (resíduo rico em nutrientes).
• Avaliamos seus alcances e limitações, testando diferentes condições e co-substratos ricos em carbono para aumentar a produção de biogás.

Liquefação Hidrotérmica (LHT)

• Investigamos a conversão da biomassa úmida em bio-óleo a altas temperaturas e pressões.
• Identificamos gargalos tecnológicos relacionados à eficiência e à qualidade do bio-óleo, que ainda demandam pesquisas adicionais.

Carbonização Hidrotérmica (CHT)

• Analisamos a conversão da biomassa em biochar, um material carbonáceo com potencial aplicação energética ou como condicionador de solo.
• Mapeamos desafios operacionais e de otimização do rendimento para viabilizar economicamente esse processo.

Fermentação escura para produção de biohidrogênio

• Investigamos a conversão da biomassa úmida em biohidrogênio.
• Identificamos gargalos tecnológicos relacionados à eficiência e à qualidade do biohidrogênio produzido.