Utilização de algas como fonte de carbono para

produção de hidrogênio por fermentação por Lodo

anaeróbio

Naira, Tácila, Thaís, Matheus Lima e Matheus Francisco| Laboratório de Fotoquímica e fotobiologia do Departamento

de Química da FFCLRP-USP

A demanda atual por um combustível limpo,

produzido a partir de fontes renováveis e baratas,

motivou a busca por novas tecnologias. A produção

atual de hidrogênio, sendo cara e à custa de grandes

gastos de energia, levou à necessidade de se

desenvolver um novo método de produção desse gás

que atualmente é chamado de combustível do futuro.

Visão Geral

Combustível de foguetes;

Refinamento do petróleo;

Soldagem e fabricações de metais;

Matéria prima para a síntese de amônia;

Purificação de gases;

Utilizado para manufaturar vitaminas na indústria farmacêutica

Utilizado como gás carreador de elementos traços ativos como arsina e fosfina em equipamentos eletrônicos

Aplicação atual do Hidrogênio

Aplicação atual do Hidrogênio

Atualmente é a alternativa mais barata e eficiente

Aproximadamente 90% do hidrogênio é obtido a partir da reforma catalítica do gás natural

Emissão de gás carbônico (efeito estufa)

Sustenta a dependência do petróleo e outras fontes não renováveis

Impactos sobre o meio ambiente

Produção de hidrogênio a partir do gás natural

Gerar hidrogênio a apartir de fontes baratas

como rejeitos e algas, para emprega-lo como

combustível e assim minimizar o impacto

ambiental provocado atualmente pela

gasolina, diesel e etanol durante o transporte

de pessoas e mercadorias

Objetivo

Hidrólise da macroalga vermelha Kappaphycus

alvarezzi de modo a tornar disponível açúcares

redutores que possam ser utilizados por lodo

anaeróbio na fermentação e consequente

produção de hidrogênio

O projeto

Kappaphycus alvarezzi é uma macroalga marinha vermelha muito abundante

Utilizada na indústria alimentícia como gelificante, emulsificante e estabilizante

A alga

Hidrólise ácida

Solução a 1 M de HCl

90ºC

Agitação

A hidrólise da alga

Carrage

na

• Polissacarídeo abundante na alga, possui poder emulsificante, gelificante e estabilizante

Galactose

• Monossacarídeo da carregena obtido por hidrólise

Açúcar livre

• Utilizado na fermentação por lodo anaeróbio

A hidrólise da alga

Obtido através do

tratamento de

vinhaça pela

indústria

sucroalcoleira

Constituído de

bactérias aeróbias e

anaeróbias

Bactérias

fermentativas

anaeróbias são o

alvo

O lodo

Utilização da galactose como fonte de carbono

A fermentação pelo lodo

Além da fonte de carbono, outros

nutrientes são necessários para o

desenvolvimento do lodo

O meio de cultivo para o lodo

Reagente Concentração Custo (R$)

Argônio - -

HCl - 93,50/L

NaOH 1 M - 106,00/L

NH4Cl 0,11 g/L 267,00/Kg

MgSO4.7H2O 0,1 g/L 282,00/Kg

KH2PO4 0,136 g/L 456,00/Kg

Na2HPO4.2H2O 0,146 g/L 603,00/Kg

Oligoelementos 1 mL/L  

Meio de cultivo

Material Concentração Custo (R$)

Fe2Cl2.4H2O 2 g/L 525,00/kg

H3BO3 50 mg/L 204,00/kg

ZnCl2 50 mg/L 288,00/kg

CuCl2.2H2O 38 mg/L 798,00/kg

MnCl2.4H2O 500 mg/L 676,00/kg

(NH4)6Mo7O24.4H2O 50 mg/L 1770,00/kg

AlCl3.6H2O 90 mg/L 50,00/kg

CoCl2.6H2O 2 g/L 2870,00/kg

NiCl2.6H2O 142 mg//L 602,00/kg

Na2SeO3.5H2O 164 mg/L 4510,00/kg

EDTA 1 g/L 578,00/kg

HCl 36% 1 mL/L 170,00/L

Oligoelementos

Hidrólise• Alga• HCl 1 M• 90ºC• Agitação

Neutralização• NaOH• Agitação

Fermentação• Lodo• Galactose• Outros

nutrientes

Tratamento efluentes

filtração

O processo produtivo

Hidrolisado neutralizado(galactose)

Reposição de lodo

Excretas resultantes do metabolismo celular e lodo para o tratamento de efluentes

CO2 + H2

Lodo + meio de cultivo + agitação a 35ºC

Preparo do meio de cultivo

Fermentador

Vantagens do Hidrogênio

Fonte renovável de energia

Não emite CO2 ou CO

Possui quantidade de energia por unidade de massa maior que qualquer outro combustível conhecido

Seu uso como combustível produz apenas energia limpa

5200 BTU/lb ou

120,7 KJ/g

3 vezes mais que o

petróleo em seu estado

líquido

Principal aplicação

Combustível verde

Não gera CO2 e nem CO , portanto não contribui para o efeito estufa

Sua combustão gera uma grande quantidade de energia

O subproduto da reação é água

Emite: CO2, CO e

NOx Efeito estufae

Impacto na saúde

Uso de fontes não renováveis

Emite: H2O

Uso de fontes

renováveis

Não contribui para o efeito

estufae

Não gera nenhum gás

poluente

Porque comprar?

Preço de mercado: R$ 63,11/m3

Custo final da produção: R$ 30,60/m3

Lucro: R$ 32,51/m3 (+48,5%)

Toyota anuncia lançamento de carro movido a hidrogênio para 2015

Lançamento previsto para 2015

Mercado inicial será a Califórnia nos EUA

Ocorrerão ações paralelas para estabelecer uma rede de postos de abastecimento de hidrogênio.

Notícia retirada do g1.globo.com atualizada em 07/01/2014

O veículo tem quase 500 Km de autonomia

Pode ser recarregado com hidrogênio gasoso em dois tanques de alta pressão em apenas 3 minutos