BRPI1106809A2 - Processo para fixação de carbono e redução de turbidez de vinhaça de cana-de-açúcar e, vinhaça assim tratada - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA FIXAÇÃO DE CARBONO E REDUÇÃO DE TURBIDEZ DE VINHAÇA DE CANA-DE-AÇUCAR, E, VINHAÇA ASSIM TRATADA. A invenção se refere a um processo de tratamento de vinhaça (ou vinhoto), subproduto da destilação do mosto fermentado do caldo de cana-de-açucar durante a produção de álcool, visando a redução da sua turbidez para uso como meio de cultura para o cultivo de microrganimos, incluindo microalgas e cianobactérias. O processo da invenção tem como base a carbonatação da vinhaça em mei ode uma base forte e injeção de CO~ 2~.Além disso, o processo da invenção promove a fixação de carbono e diminuição da DBO e DQO da vinhaça, promovendo ainda sua estabilização físico-química e microbiológica.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

Processo para fixação de carbono e redução de turbidez de

VINHAÇA DE CANA-DE-AÇÚCAR, E1 VlNHAÇA ASSIM TRATADA

Campo da Invenção

A presente invenção trata de um processo de tratamento da vinhaça (ou vinhoto), subproduto da destilação do mosto fermentado do caldo de cana-de- açúcar durante a produção de álcool, visando a redução da sua turbidez para uso como meio de cultura para o cultivo de microrganismos, incluindo 10 microalgas e cianobactérias. Adicionalmente, o processo objeto da presente invenção promove a fixação de carbono e diminuição da DBO (demanda biológica de oxigênio) e DQO (demanda química de oxigênio) da vinhaça, também promovendo sua estabilização físico-química e microbiológica.

Histórico da Invenção

A matriz energética brasileira é uma das mais limpas do mundo, sendo 46,4% da energia proveniente de fontes renováveis, ou seja, muito acima da média mundial de 12,9%. O etanol produzido a partir da fermentação do caldo da cana-de-açúcar desempenha um papel muito importante a nível nacional, representando 35,5% da matriz renovável.

Esse etanol é considerado uma fonte limpa de energia, uma vez que todo o CO2 produzido durante sua produção e combustão foi absorvido pela planta durante a fotossíntese (balanço de carbono é igual à zero). Tecnologias capazes de reaproveitar este CO2 tornam o balanço negativo e geram créditos de carbono que podem ser comercializados no mercado internacional.

Por outro lado, o processamento da cana-de-açúcar apresenta a geração de passivos ambientais. A cada 1 litro de álcool gerado produz-se 12- litros de vinhaça, um líquido escuro, ácido (pH 3,5-5), rico em potássio e de carga orgânica elevada (9000-97400 mg/L), cuja destinação é a fertirrigação da cultura de cana-de-açúcar. Apesar do uso como fertilizante causar melhorias no solo e, conseqüentemente o crescimento da cana-de-açúcar, tem-se tentado controlar o uso indiscriminado da vinhaça com este propósito. Infiltrações em lençóis freáticos e aqüíferos, além de problemas de lixiviação, já foram identificadas no 5 interior do Estado de São Paulo. Há leis e portarias tanto a nível nacional quanto regional que regulamentam o modo como à vinhaça deve ser transportada (por canais revestidos ou canalizados), armazenada e a quantidade a ser irrigada (com base na concentração de potássio), porém a fiscalização é bastante difícil. Como não se tem outra destinação 10 economicamente viável, a vinhaça é 100% aplicada no campo, muitas vezes não respeitando as restrições ambientais. Em algumas oportunidades, as usinas descartam o excedente de vinhaça gerada em áreas cultiváveis pré- demarcadas, tornando-as, assim, incultiváveis.

Usos alternativos para os resíduos gerados nas destilarias de álcool e 15 usinas de açúcar, em especialmente para a vinhaça e o CO2, são de extrema importância ambiental e econômica. Ambientalmente, essas tecnologias reduziriam a emissão de gases causadores do efeito estufa e o descarte de resíduos líquidos de alto caráter poluidor. Do lado econômico, elas devem ser capazes de promover o reaproveitamento de resíduos produzidos em 20 quantidades imensas e que não são aproveitados de modo racional na geração de produtos com valor agregado.

Apesar de possuir uma composição bastante variável, que depende do processo utilizado na usina (tipo de fermentação, cana-de-açúcar utilizada, destilação do álcool), a vinhaça apresenta uma composição rica em nutrientes 25 e similar àquela de meios sintéticos utilizados no cultivo de microalga e/ou cianobactérias. A presença de nitrogênio, fósforo, potássio e micronutrientes torna a vinhaça uma excelente candidata a meio de cultura para esses microrganismos fotossintetizantes, os quais independem da presença de carbono orgânico que, na vinhaça, está presente em baixíssimas 30 concentrações. O crescimento da biomassa algal é normalmente limitado pela baixa solubilidade do CO2 no meio, que depende, dentre outros, de fatores como temperatura, pressão e pressão parcial de outros gases. A fixação do CO2 pelas microalgas e cianobactérias depende diretamente dessa solubilidade e 5 também de fatores químicos e bioquímicos ligados à fotossíntese, tais quais, eficiência fotossintética e resistência a altas concentrações do gás.

Outro fator Iimitante à produção de microalgas e cianobactérias é a passagem de Iuz através do meio de cultivo, já que elas dependem da Iuz para realização da fotossíntese. Mesmo em meio sintético, altas concentrações de 10 biomassa ocasionam efeito de auto-sombreamento das células, dificultando produções acima de 4 gramas por litro. Neste aspecto, a cor e a turbidez da vinhaça representam uma dificuldade significativamente maior.

O Grupo Ouro Fino vem trabalhando neste contexto e desenvolvido processos inovadores. O documento PI0706144-7 descreve um processo de 15 reciclagem da vinhaça como meio nutriente para o cultivo de microalgas e/ou cianobactérias e do gás carbônico advindo da fermentação alcoólica como fonte de carbono, produzindo biomassa algal rica em lipídios para a produção de óleo combustível e/ou biodiesel.

A presente invenção tem como objetivo complementar este processo tecnológico, no sentido de reduzir a turbidez da vinhaça, facilitando a passagem de Iuz e o crescimento de microalgas e/ou cianobactérias, além de promover sua carbonatação, estabilização físico-química e reduzir a carga orgânica.

Estado da Arte

A destilação do caldo fermentado para a recuperação do etanol produzido durante a fermentação é realizado em uma série colunas de destilação que funcionam continuamente. O álcool é recuperado no topo da coluna, enquanto a vinhaça é retirada da base. Comumente aplicada no campo, ela é transportada até tanques de armazenamento, normalmente a céu aberto. Dali, é transportada por canaletas que percorrem a área cultivada, de onde é bombeada e utilizada na fertirrigação.

Nos últimos anos, destinações alternativas para os resíduos do processamento da cana-de-açúcar vêm sendo propostas. O Grupo Ouro Fino também vem trabalhando neste contexto e já desenvolveu processos inovadores relacionados direta ou indiretamente ao reaproveitamento da vinhaça e do CO2. Exemplos são as tecnologias descritas nos documentos PI0705520-0, que se relaciona com um processo tecnológico de seqüestro de CO2 das dornas de fermentação e reaproveitamento da vinhaça oriunda da destilação via cultivo de microalgas e/ou cianobactérias objetivando o tratamento da vinhaça (redução de DBO, DQO), a produção de oxigênio (para redução do efeito estufa) e a produção de biomassa microalgal rica em lipídios; PI0804115-6 que descreve um processo integrado de produção de biomassa microbiana e algal a partir de derivados e resíduos da cana de açúcar, bem como de subprodutos e resíduos gerados no próprio processo de produção de biomassa microbiana e no processo de transesterificação dos lipídios para obtenção de biodiesel; PI0706144-7, acima citado, que revela um processo tecnológico para o aproveitamento do CO2 gerado durante a queima do bagaço de cana em caldeiras de co-geração de energia em usinas de açúcar e álcool para a produção de biomassa de microalga rica em lipídio em meio constituído por vinhaça; PI0804115-6 que descreve a produção de biomassa algal através do aproveitamento integral dos resíduos (CO2 e caldo residual da produção de biomassa microbiana) e etapas de extração e transesterificação dos lipídios contidos na biomassa, com reutilização do glicerol residual produzido; e o C10705520-0 que trata de um processo para produção de biocombustível, notadamente biodiesel, óleo combustível ou óleo para craqueamento catalítico, tendo como matéria prima o CO2 gerado durante a fermentação dos açúcares do mosto e a vinhaça descartada durante a destilação do vinho fermentado em usinas produtoras etanol, viabilizado pela utilização de biomassa de algas e/ou cianobactérias capazes de acumular lipídios durante seu metabolismo. Sumário da Invenção

As experiências anteriores do Grupo Ouro Fino mostraram que a vinhaça é uma rica fonte de nutrientes para produção de microalgas e/ou cianobactérias.

Nutricionalmente favorável, a vinhaça apresenta características físico-

químicas não ideais, como turbidez e acidez elevada. Seu armazenamento em ambiente não controlado favorece o crescimento de bactérias, leveduras e fungos, causando alterações físico-químicas e diminuição do seu potencial fertilizante. A presente invenção contorna vantajosamente esses problemas, 10 trazendo melhorias de produtividade aos processos anteriores que envolvem a produção de biomassa algal e de lipídios, mais especificamente, aqueles relacionados com as tecnologias descritas em C10705520-0, PI0804115-6, PI0706170-6, PI0706144-7 e PI0705520-0.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção tem por objetivo diminuir a turbidez da vinhaça e disponibilizar carbono inorgânico dissolvido em grandes quantidades, de forma a favorecer ainda mais a produção de biomassa algal.

Para tanto, é provido um processo de carbonatação da vinhaça em pH 20 básico, utilizando gás carbônico produzido na fermentação alcoólica, que gera vantagens ambientais adicionais, tais como o reaproveitamento de exaustões industriais, diminuição da carga orgânica da vinhaça, geração de créditos de carbono (fixação de carbono na biomassa algal) e facilidade de armazenamento da vinhaça por longos períodos (estabilização físico-química). 25 Ao sair da coluna de destilação, a vinhaça é encaminhada para tanques

(abertos ou fechados) onde é realizada sua carbonatação. À vinhaça, preferencialmente pura, é adicionada uma base forte e posteriormente injeta-se CO2 até que o processo de carbonatação atinja o nível desejado.

Dentre as bases que podem ser utilizadas, 0 hidróxido de sódio apresenta-se como o mais vantajoso, pois possui baixo custo e gera formas de carbono assimiláveis pelas algas (carbonato e bicarbonato de sódio). Não obstante, outras bases formadas por elementos das famílias 1A e 2A da tabela periódica também podem ser utilizadas. Dependendo da concentração de base adicionada, que pode variar de 0,1 a 10M, preferencialmente 1M, pode-se saturar a vinhaça com sais de bicarbonato e carbonato que podem ser 5 removidos por precipitação simples ou centrifugação, sendo posteriormente aproveitados como fertilizante, na composição de rações para alimentação animal, na correção do pH de solos ou de tanques da própria usina ou até mesmo vendidos em forma mais ou menos purificada.

O tanque deve ser preferencialmente do tipo Coluna de Bolhas ou Air- 10 Lift, não excluindo o uso de reatores convencionais agitados. Quando realizada em tanques fechados, pode-se manter sob pressão de até 7 bar. A relação entre altura e diâmetro do tanque (H/D) desempenha papel fundamental por permitir maior transferência de massa gás-líquido, sendo melhor quanto maior seu valor. Não há restrições relativas à proporção entre altura e diâmetro, uma 15 vez que o processo pode ser realizado em tanques abertos, fechados ou em sistemas tubulares.

A entrada de vinhaça deve ser realizada preferencialmente em contracorrente com o gás de entrada. A pulverização da mesma, utilizando spray bali ou equipamento similar, é uma possibilidade viável. O gás utilizado 20 na carbonatação é o CO2 originado na fermentação alcoólica ou na queima do bagaço de cana-de-açúcar. Nos exemplos a seguir descritos, foram realizados testes com injeção entre 0,5 e 4 vvm, mas os valores podem extrapolar esses níveis, já que há uma relação direta e proporcional entre a quantidade de CO2 injetada e o rendimento do processo.

O processo de carbonatação deve ser realizado preferencialmente de

modo contínuo, não eliminando a possibilidade de ser conduzido em batelada ou batelada alimentada. A temperatura deve ser mantida preferencialmente em torno de 40°C, podendo variar entre 10 e 90°C. O CO2 injetado pode ser captado no topo do tanque e recirculado de maneira que sua concentração 30 atinja em torno de 10% em volume ou menos. O controle deve ser realizado com base na concentração de bicarbonato e carbonato dissolvidos ou pelo pH. O processo pode ser moldado de acordo com as características específicas da microalga e/ou cianobactéria utilizada na etapa de cultivo, considerando que em pH acima de 9 tem-se a maior parte do CO2 fixado em forma de sais de carbonato e pH entre 7 e 9, na forma de sais de bicarbonato.

Em relação ao cultivo algal, a vinhaça resultante do processo acima

descrito pode ser utilizada como meio de cultivo para a produção de biomassa de microalgas e/ou cianobactérias, compreendendo, preferencialmente Amphidinium sp. e outros membros da classe lnophyta, Chlorachnion sp. e outros organismos da classe Chlorachniopyhta, Botryococcus sp., 10 Chlamydomonas sp., Chlorella sp., Chlorochytrium sp., Cholococcum sp., Chloromonas sp., Chorieystis sp., Coeeobotrys sp., Coelastrum sp., Cystomonas sp., Daetylocoecus sp., Desmodesmus sp., Dicyocoeeus sp., Dunaliella sp., Haematoeoceu sp., Microspora sp., Pediastrum sp., Pseudochlorella sp., Seenedesmus sp., Tetraeystis sp., Tetradesmus sp., 15 Tetraselmis sp., Tetraspora sp., Volvox sp., e outros membros da classe Chlorophyeeae, Mieromonas sp. e outros membros da classe Prasinophyeeae, Mieromonas sp., e outros membros da classe Prasinophyeeae sp., Aetinastrum sp., Desmoeoeeus sp., Muriella sp., Nannoelhoris sp., Ooeystis sp., Cladophoropsis sp., Halochloroeoecum sp., e outros membros da classe 20 Ulvophyeeae, Chroomonas sp., e outros membros da classe Cryptophyeeae, Anabaena sp, Aphanizomenon sp., Aphanoeaspa sp., Arthrospira sp., Calothrix sp., Chrooeoeeus sp., Crinalium sp., Fiseherella sp., Fremyella sp., Limnothrix sp., Lyngbya sp., Mieroeoleus sp., Microeystis sp., Nodularia sp., Nostoe sp., Oscillatoria sp., Spirulina sp., Syneehocoeeus sp., Synechoeystis sp. e outros 25 membros da divisão Cyanobateria, Euglena sp. e outros membros da classe Euglenophyeeae, Cyanophora sp., e outros membros da divisão Glaueophyta, Isochrysis sp., Pavlova sp. e outros membros da divisão Haptophyta, CyeIoteIIa sp., Phaeodaetylum sp., Skeletonema sp., Thalassiosira sp. e outros membros da classe Baeillariophyeeae, Chromulina sp. e outros membros da classe 30 Chrysophyeeae, Nannochloropsis sp., Phaeobotrys sp., Heterosigma sp., Botrydium sp., Heteroeoecus sp., Xanthonema sp., e outros membros da divisão Heterokontophyta, Cyanidium sp., Dixoniella sp., Galdieria sp., Porphyra sp., Porphyridium sp., Rhodospora sp. e outros membros da classe Rhodophyceae; Choleochaete sp., Arthrodesmus sp., Cosmarium sp., Desmidim sp., Euastrum sp., Spirogyra sp., Zygnema sp. e outros membros da divisão Charophyta.

O cultivo de microalgas e/ou cianobactérias que possuem crescimento ótimo em pH básico apresentam vantagens, uma vez que a possibilidade de contaminação do cultivo (ou da vinhaça estocada) é bastante diminuída. Como o processo pode ser interrompido a qualquer momento pelo simples cessar da 10 injeção de CO2, adapta-se facilmente o processo ao pH ótimo de crescimento da microalgas e/ou cianobactéria selecionada.

Os Exemplos a seguir descrevem, de forma ilustrativa e não limitativa, o potencial do processo objeto da presente invenção no que diz respeito à produção de biomassa algal, otimizações das condições e efeitos a níveis de redução da turbidez da vinhaça, de sua carga orgânica (DBO e DQO) e a promoção de estabilização físico-química da vinhaça.

Exemplo 1: Efeito da adição de diferentes bases na composição da vinhaça

Esse exemplo demonstra o efeito da composição físico-química da 20 vinhaça após adição de diferentes bases. Assim, quando o pH da vinhaça é elevado acima de 10 ocorre à precipitação de sólidos, o que altera sua composição original e influencia diretamente o processo de cultivo algal. Caso não se objetive utilizar a carbonatação para a estabilização físico-química e microbiológica da vinhaça, a simples elevação de pH pode ser uma alternativa 25 viável.

Foram analisados os seguintes parâmetros dos sólidos precipitados após adição de diferentes bases: sólidos totais, cinzas e matéria orgânica. As análises foram realizadas segundo metodologias descritas pela Association of Analytical Communities (AOAC). Os resultados são apresentados na Tabela 1.

30 Tabela 1 - Análise dos precipitados gerados pela adição de diferentes bases à vinhaça % Remoção (em relacáoà vinhaça oadrãoí Tratamento Total precipitado (g/L) Cinzas (g/L) Matéria Orgânica (g/L) Total precipitado Cirtzas Matéria orgânica Barrilha 24,9 12,4 12.5 41,5 99,5 26.3 Cal Hidratada 23.3 7,2 16,1 38,8 57,4 33,9 CaCO5 19.4 6,7 12,8 32,4 53,5 26,8 NaOH 9,5 4,2 5,2 15,8 33.9 11,0 K2CQ3 27,0 10,8 16.2 45,0 86,5 34,1 Semtratamento 12,0 0,4 11,6 20,0 3.5 24,3 (decantação simples) Vinhaca Padrão (sem decantação! Vinhaça Pura 60,1 12,5 47.6 0 0 0 Através dos dados da Tabela 1, é possível definir as bases que podem ser utilizadas no processo de elevação de pH da vinhaça sem que esta sofra alterações físico-químicas consideráveis. Dentre as bases analisadas, percebe- se que a adição de barrilha ocasionou a remoção de praticamente 100% da 5 cinza presente na vinhaça, o que certamente vai prejudicar o posterior cultivo de microalgas e/ou cianobactérias (falta de micronutrientes). Por outro lado, a adição de soda (NaOH) gerou os resultados mais interessantes por não ter ocasionado alterações significativas na composição da vinhaça. Além da soda, a cal hidratada e o carbonato de sódio também apresentaram resultados 10 interessantes.

A vinhaça tratada com cal foi analisada quanto à sua composição e comparada com a vinhaça não tradada (Tabela 2).

Tabela 2 - Análise comparativa da composição da vinhaça bruta (não tratada) e a tratada com cal hidratada.

Parâmetro Nitrogênio Sódio Cálcio Potássio Magnésio Fósforo total (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) total (mg/L) (mg/L) Vinhaça 137 19,5 165 646 64,3 38,14 bruta Vinhaça 116 20,2 1323 697 14,3 30,96 tratada Percebe-se que a adição de cal não causou grandes alterações nos principais componentes da vinhaça, exceto na concentração de magnésio. A análise de DBO e DQO de ambas as vinhaças também foram realizadas e mostraram que o tratamento com cal resultou em variações não significativas (redução de 8,1% na DBO e 1,15% na DQO).

Exemplo 2: Utilização de soda na carbonatação da vinhaça e análise de CO2 fixado

Foram conduzidos 2 experimentos para determinação do potencial de fixação de carbono em vinhaça alcalinizada com hidróxido de sódio. Foi utilizado reator convencional do tipo agitado com capacidade total de 5L (4L úteis) e relação altura/diâmetro igual a 0,61. A agitação foi mantida a 300rpm e a injeção de CO2 puro na vazão de 3L/min (0,75vvm). O fim da reação foi considerado quando o pH aproximou-se da neutralidade. Ao final do experimento a vinhaça tratada foi titulada para se determinar a quantidade de CO2 fixado. Variou-se a concentração de soda (1M e 2M) na vinhaça.

Amostras foram retiradas de hora em hora e o pH monitorado. A Tabela

3 mostra os resultados obtidos em ambos os experimentos.

Tabela 3 - Análises de absorção de CO2 em vinhaça contendo 1M e 2M de

NaOH.

Tempo de pH final Fixação de CO2 reação (kg/m3/h) Vinhaça + 1M de 6 horas 7,8 5,79 NaOH Vinhaça + 2M NaOH 5 horas 8,1 6,25 10

Ao término dos experimentos, soda foi adicionada de modo a se obter novamente uma solução 1M e testar a possibilidade de utilizar a mesma solução para fixação de gás carbônico. As mesmas condições foram utilizadas, mas desta vez a reação teve duração de apenas 2 horas, terminando em pH 8,1.

Exemplo 3: Análise de redução de DBO. DQO e Turbidez da vinhaça tratada

A vinhaça tratada proveniente do experimento descrito no Exemplo 1, que continha inicialmente 2M de NaOH, foi analisada quanto à turbidez, DBO e DQO segundo metodologias descritas no Standart Methods for the Examination of Waterand Wastewater (21 th ed. 2005).

Quando comparadas à vinhaça in natura e a que passou pelo tratamento, foram observados decréscimos de 39,6% na DBO (in natura = 10151 mg/L; tratada = 6126 mg/L), de 25,7% na DQO (in natura = 15371 mg/L; tratada = 11415 mg/L) e de 60,1% na turbidez (in natura = 1148,1 NTU; tratada = 458,12 NTU).

Esses resultados mostram o potencial do processo segundo a preente invenção em diminuir o caráter poluidor da vinhaça e também uma grande capacidade de diminuição da turbidez da mesma, interessante para o cultivo algal, que depende diretamente da Iuz e de sua incidência no meio.

Exemplo 4: Efeito do tipo de reator e da injeção de CO? na carbonatação da vinhaça em batelada

Nesse exemplo estão descrito experimentos realizados em reatores do

tipo coluna de bolhas, com relação altura/diâmetro igual a 4,25. Os experimentos foram conduzidos com vinhaça contendo 1M de NaOH.

Foi utilizada injeção de CO2 a 0,75 vvm, o mesmo utilizado no reator convencional e descrito no Exemplo 2. O experimento teve duração de 165 minutos e o pH final foi de 7,8, apresentando fixação de 8,74 kg/m3/h de CO2. Isso mostra que a geometria do reator desempenha um papel fundamental no processo.

Diante disso, foi avaliado o efeito da injeção de CO2, aumentando a vazão para 2vvm. O experimento teve duração de 70 minutos e o pH final foi 7,87. A absorção de CO2 foi igual a 19 kg/m3/h, mais do que o dobro do que o obtido na condição anterior.

Com base no efeito positivo da adição de CO2, foi realizado um teste com vazão igual a 4 vvm. O experimento teve duração de apenas 45 minutos, atingindo pH 7,85 e a taxa de absorção de CO2 igual a 43,35 kg/m3/h.

Exemplo 5: Cultivo de microalgas e/ou cianobactérias em vinhaça

tratada e in natura

Uma vez determinada a redução na turbidez devido ao tratamento da vinhaça conforme o processo da presente invenção, o cultivo de cianobactéria na vinhaça tratada foi avaliado em comparação ao cultivo em vinhaça in natura. Nesse experimento, foram utilizadas 3 diferentes cepas de Spirulina, são

elas: S. platensis, S. máxima, S. laxíssima. Foram avaliadas concentrações de vinhaça iguais a 10, 30, 50, 70 e 100%, sendo a diluição feita com água destilada. Os resultados de produção de biomassa estão apresentados na Tabela 4.

30 Tabela 4 - Produção de biomassa algal em vinhaça tradada e in natura.

Vinhaca Tratada Vinhaca in natura Cepa % Vinhaça Biomassa Produzida Biomassa Produzida (g/L) (g/L) 10 0,60 0,55 30 0,38 0,64 S. platensis 50 0,78 0,33 70 0,31 0,31 100 0,11 0,15 10 0,81 0,89 30 0,87 0,85 S. maxima 50 0,98 0,51 70 0,43 0,06 100 0,20 0,12 10 0,52 0,45 30 0,50 0,27 S. Iaxissima 50 0,94 0,75 70 0,10 0,21 100 0,15 0,10 Com base nos resultados obtidos, o tratamento realizado proporcionou uma maior produção de biomassa em concentrações de vinhaça igual ou acima 5 de 30%, concentração na qual as cianobactérias apresentavam dificuldade de crescimento devido a excessiva turbidez. Esse resultado mostra o enorme potencial do processo segundo a presente invenção, que permite o uso de quantidades consideravelmente maiores de vinhaça para o cultivo de microalgas e/ou cianobactérias.

Exemplo 6: Cultivo de microalgas e/ou cianobactérias em vinhaça

tratada com adicão de fonte de nitrogênio e fósforo.

Esse exemplo descreve cultivos realizados com diferentes gêneros de Spirulina em vinhaça tratada e cujo balanço dos nutrientes Carbono:Nitrogênio:Fósforo foi ajustado para 100:15:1. O cultivo de cianobactérias foi realizado em diferentes concentrações de vinhaça (diluída com água). Foram utilizados nitrato de sódio e fosfato monobásico de potássio como suplementos ao meio. O carbono foi quantificado por titulação com fenolftaleína e alaranjado de metila. Os resultados estão apresentados na Tabela 5.

Tabela 5 - Biomassa produzida em diferentes concentrações de vinhaça

Vinhaça Tratada Carbono:Nitrogênio:Fósforo 100:15:1 Cepa % Vinhaça Biomassa (g/L) 30 0,9 50 0,94 S. platensis 70 1,02 100 0,12 30 50 1,37 S. maxima 70 2,22 100 1,57 30 0,45 50 1,39 S. Iaxissima 70 1,21 100 Quando a relação de nutrientes na vinhaça tratada foi ajustada, foram obtidos produções substancialmente maiores de biomassa em relação aos cultivos apresentados no Exemplo 5.

Claims (25)

1. Processo para fixação de carbono e redução de turbidez de vinhaça de cana-de-açúcar, caracterizado por compreender como etapa principal a carbonatação da vinhaça em meio de uma base forte e injeção de CO2 até que o pH do meio esteja em um nível ideal para o posterior cultivo de microrganismos.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da base forte ser qualquer uma composta por elementos químicos das famílias1A e 2A da tabela periódica.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de utilizar-se como base forte o hidróxido de sódio, com conseqüente formação de carbonato e bicarbonato de sódio.

4. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da concentração de base forte variar de 0,1 a10M.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato da concentração de base forte variar de 0,5 a 2M.

6. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por se obter a saturação da vinhaça com sais, incluindo carbonatos e bicarbonatos, através da variação da concentração de base utilizada de 0,5 a 2M.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os sais saturados poderem ser removidos através de um processo de gravitação, incluindo gravitação simples e forçada.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo processo de gravitação simples incluir precipitação simples da vinhaça saturada.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo processo de gravitação forçada incluir centrifugação da vinhaça saturada.

10. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de os sais produzidos serem utilizados como fertilizante, na composição de rações para alimentação animal, na correção do pH de solos e em tanques da usina sucroalcooleira.

11. Processo de acordo com as reivindicações 1, caracterizado por ser realizado em tanques de carbonatação fechados ou abertos.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o tanque ser agitado, mecânica e pneumaticamente, pondendo ser do tipo coluna de bolhas, air-lift ou agitado apenas mecanicamente.

13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que do tanque ser fechado e a pressão ser inferior a 7 bar.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a entrada da vinhaça no tanque deve ser realizada em contra-corrente com o gás de entrada, incluindo a pulverização da vinhaça como modo de entrada da mesma.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a pulverização da vinhaça é realizada por meio de equipamentos spray-ball.

16. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o gás de entrada é o CO2.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o CO2 utilizado é proveniente do processo de fermentação alcoólica e/ou da queima de bagaço da cana-de-açúcar.

18. Processo de acordo com as reivindicações 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o CO2 é injetado numa vazão de 0,1 a 10 vvm.

19. Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado de forma contínua, em batelada e em batelada alimentada.

20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura estar entre 10 e 90°C.

21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura deve estar entre 30 a 50°C.

22. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o CO2 injetado é recirculado pelo topo do tanque de forma que a sua concentração no gás de entrada seja superior a 10%.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo de que o controle da concentração de CO2 é realizado por meio mensuração da concentração de sais e de pH do meio.

24. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pH do meio deve estar entre 6 e 10.

25. Vinhaça tratada conforme o processo definido nas reivindicações 1 a 24, caracterizada pelo fato de ser um meio de cultivo para a produção de biomassa de microalgas e cianobactérias, compreendendo Amphidinium sp. e outros membros da classe inophyta, Chlorachnion sp. e outros organismos da classe Chlorachniopyhta, Botryococcus sp., Chlamydomonas sp., Chlorella sp., Chloroehytrium sp., Cholococcum sp., Chloromonas sp., Chorieystis sp., Coeeobotrys sp., Coelastrum sp., Cystomonas sp., Daetylocoecus sp., Desmodesmus sp., Dicyocoeeus sp., Dunaliella sp., Haematocoeeu sp., Mierospora sp., Pediastrum sp., Pseudochlorella sp., Seenedesmus sp., Tetraeystis sp., Tetradesmus sp., Tetraselmis sp., Tetraspora sp., Volvox sp., e outros membros da classe Chlorophyeeae, Mieromonas sp. e outros membros da classe Prasinophyeeae, Mieromonas sp., e outros membros da classe Prasinophyeeae sp., Aetinastrum sp., Desmoeoeeus sp., Muriella sp., Nannoclhoris sp., Ooeystis sp., Cladophoropsis sp., Halochloroeoceum sp., e outros membros da classe UIvophyeeae, Chroomonas sp., e outros membros da classe Cryptophyeeae, Anabaena sp, Aphanizomenon sp., Aphanoeaspa sp., Arthrospira sp., Calothrix sp., Chrooeoceus sp., Crinalium sp., Fiseherella sp., Fremyella sp., Limnothrix sp., Lyngbya sp., Mieroeoleus sp., Microeystis sp., Nodularia sp., Nostoe sp., Oscillatoria sp., Spirulina sp., Syneehoeoceus sp., Synechoeystis sp. e outros membros da divisão Cyanobateria, Euglena sp. e outros membros da classe Euglenophyeeae, Cyanophora sp., e outros membros da divisão Glaueophyta, Isochrysis sp., Pavlova sp. e outros membros da divisão Haptophyta, Cyclotella sp., Phaeodactylum sp., Skeletonema sp., Thalassiosira sp. e outros membros da classe Bacillariophyceae, Chromulina sp. e outros membros da classe Chrysophyceae, Nannochloropsis sp., Phaeobotrys sp., Heterosigma sp., Botrydium sp., Heteroeoceus sp., Xanthonema sp., e outros membros da divisão Heterokontophyta, Cyanidium sp., Dixoniella sp., Galdieria sp., Porphyra sp., Porphyridium sp., Rhodospora sp. e outros membros da classe Rhodophyeeae; Choleoehaete sp., Arthrodesmus sp., Cosmarium sp., Desmidim sp., Euastrum sp., Spirogyra sp., Zygnema sp. e outros membros da divisão Charophyta.