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Biorreatores e biogás: o avanço das energias renováveis

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Lançados em 1914, próximo a primeira Guerra Mundial, os biorreatores foram criados para atender a elevada produção de acetona. Porém, pela falta de informações sobre o instrumento, nos anos seguintes foram necessárias modificações para aprimorar o desempenho da máquina, já que  na época os métodos para esterilização e assepsia ainda não eram bem desenvolvidos. Já nos anos 40, um biorreator com aproximadamente 20 litros foi construído, elevando a capacidade do instrumento para a produção de leveduras.

Como um biorreator funciona?
O biorreator é um equipamento que realiza a digestão anaeróbia de amostras, ele é semelhante a um biodigestor. Nele conseguimos reproduzir a alimentação conforme ela é realizada no campo ou indústria. É possível simular a Carga Orgânica Volumétrica, Tempo de Retenção Hidráulica, diferentes temperaturas, agitação, entre outros parâmetros.

Hoje existem centenas de biorreatores no mercado e dos mais variados processos. Independentemente do tipo de tecnologia, os biorreatores são indispensáveis para o resultado de variados processos, seja de medicamentos, bebidas, biofertilizantes e produção industrial de enzimas.

Biorreatores ajudam no desenvolvimento da energias renováveis com biogás- Biorreator CSTR. (Créditos CIBiogás)
O CIBiogás recentemente recebeu dois novos biodigestores para aprimorar os serviços da área laboratorial: um reator de fluxo pistonado que pode ser comparado com o modelo de modelo Lagoa Coberta – tecnologia geralmente mais usada na área rural, e segundo no modelo CSTR (Continuous stirred-tank reactor) que é nada mais que a tecnologia de mistura completa, muito utilizada na Europa e no Brasil. Ambos irão promover resultados laboratoriais mais próximos à realidade do campo, possibilitando novas análises de processos de biodigestão anaeróbia e ampliarão a prestação de serviços do Laboratório como ponto de partida para resolução de problemas técnicos e estudos de viabilidade.

Escala Real à favor a produção de biogás
Sobre o resultado das máquinas, a engenheira ambiental do CIBiogás, Franciele Natividade explica que o reator pode dar respostas mais assertivas quanto ao tipo de tecnologia a ser utilizada. “Como a alimentação interfere na produção de biogás. Também é possível comparar o biodigestor em escala real e o reator no laboratório para conseguimos saber se há algum processo que pode melhorar a produção de biogás, como o mesmo está performando”, afirma.

As duas máquinas foram desenvolvidas em conjunto com a empresa ECO Educacional, especialista na fabricação de equipamentos laboratoriais didáticos e de pesquisa. A ideia foi executada através do “Projeto Reatores”, cuja ideia é a implantação de reatores de regime semi contínuos no laboratório a partir da parceria entre CIBiogás, Itaipu Binacional e Parque Tecnológico Itaipu (PTI). Grande parte do desenho exclusivo do instrumento foi feito em conjunto com a equipe de engenharia do CIBiogás.

Biorreatores ajudam no desenvolvimento da energias renováveis com biogás – Biorreator Lagoa Coberta. (Créditos CIBiogás)
Universidades parceiras
Sobre a integração das universidades no desenvolvimento dos biorreatores até a chegada das máquinas, Franciele relata que foi fundamental, principalmente na comparação de estudos e resultados, promovendo até o final do projeto uma rica análise com as instituições de ensinos sobre as principais dificuldades, desafios e aprendizados.

“O Cibiogás projetou os reatores com aporte de tecnologias que muitas vezes as universidades não dispõem. A interação entre o Cibiogás e as universidades vêm acontecendo no Projeto Reatores. Em paralelo, a nossa validação a UTFPR de Medianeira e a UNIOESTE de Cascavel vem operando reatores com tecnologias semelhantes.

Até a chegada das máquinas algumas universidades da região foram privilegiadas durante o projeto como a Universidade Latino Americana (UNILA) que contribuiu na análise de Ácidos Graxos Voláteis e Microbiologia; a Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE) e Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), que contribuíram com a execução do reator. Além das instituições os reatores podem atender projetos de P&D, projetos da engenharia e demandas de clientes do Cibiogás, eventualmente estarão disponíveis para estudos em parceria com universidades.

Fase de testes
Atualmente o laboratório está em fase de testes e comissionamento. A análise está sendo feita para avaliar todos os componentes e executar os primeiros experimentos nos dois modelos de reatores. A previsão é que esta fase dure até 60 dias. Todos os componentes estão em funcionamento e em regime de alimentação semicontínuo. O biogás está sendo produzido e analisado.

O Lagoa Coberta está operando com resíduo da suinocultura e o CSTR opera com a alimentação semelhante ao reator da UD Itaipu com resíduo de restaurante, milho e cacau em pó. Após este processo, eles continuarão disponíveis para executar testes. Projetos que necessitem desse tipo de resposta também serão incluídos.  BioBlog e CIBiogás.