As correntes líquidas residuais geradas em uma biorrefinaria de cana-de-açúcar integrada de 1ª e 2ª geração (1G2G) podem ter seu valor agregado quando consideradas substratos para a produção de biogás e, consequentemente, bioenergia. Nesse caso, a vinhaça 1G2G, proveniente do processo de destilação do etanol, e o licor de pentoses, proveniente do pré-tratamento do bagaço, surgem com potencial de produção de biogás em função de seu conteúdo orgânico. No entanto, não há informações na literatura a respeito da biodigestão anaeróbia da mistura dessas correntes, sendo que seu potencial de produção ainda é uma hipótese. A viabilidade da produção de bioenergia a partir de tais resíduos representa uma forma sustentável e otimizada para o aproveitamento dos mesmos, melhorando o balanço energético e ambiental das futuras biorrefinarias de cana-de-açúcar integradas 1G2G, que até o momento, não dispõem de um planejamento para a disposição dessas correntes líquidas.

O aumento da produtividade do etanol e a geração de bioenergia nas biorrefinarias de cana-de-açúcar são algumas das alternativas para aliviar a crise do setor sucroalcooleiro frente ao atual cenário político-econômico do país. Neste cenário, esforços em P&D vêm sendo concentrados para a produção de etanol de 2ª geração (2G), obtido a partir do bagaço proveniente da moenda da cana utilizada para o tradicional etanol de 1ª geração (1G). A integração da produção de etanol de 1ª e 2ª geração (1G2G) eleva a produtividade do biocombustível por hectare de cana plantada, assim como o volume das correntes líquidas residuais, notadamente vinhaça (proveniente da destilação do etanol) e licor de pentoses (proveniente do pré-tratamento do bagaço para a produção de etanol 2G). Como forma sustentável de dispor tais resíduos, tem-se a produção de biogás a partir da biodigestão dessas correntes, que além de promover sua adequação ambiental, possibilita a geração de energia através do uso do biogás, que deve ser previamente purificado. Esta abordagem estimula a produção de etanol 2G, já que o aproveitamento energético do biogás possibilita a liberação de parte do bagaço da cogeração. Embora existam pesquisas acerca da biodigestão anaeróbia da tradicional vinhaça da cana-de-açúcar, o mesmo não ocorre para a vinhaça gerada no processo 2G e para o licor de pentoses, havendo lacunas consideráveis na literatura a respeito. Dessa forma, esta pesquisa propõe a investigação da biodigestão anaeróbia da vinhaça 1G2G e licor de pentoses, sob aspectos fundamentais e operacionais, com vistas a contribuir para a aplicação e expansão desta tecnologia sustentável. Uma nova proposta para purificação do biogás, integrada ao cultivo de microalgas, também será explorada, com vistas a expandir a possibilidades de obtenção de produtos de valor agregado no conceito de biorrefinarias de cana-de-açúcar. O desenvolvimento do presente projeto deverá se constituir em uma das primeiras fontes de conhecimento para a produção brasileira de bioetanol 1G2G aliada à responsabilidade ambiental. (AU)

No contexto desafiador do Acordo de Paris (COP21 - 2015), a produção de biogás volta a receber destaque mundial e, consequentemente, iniciativas governamentais e industriais. A produção ocorre através da Digestão Anaeróbia (DA), que permite a recuperação energética da fonte orgânica através do uso do metano (CH4) presente no biogás, além da possível geração de subprodutos com valor para a agroindústria. Em um cenário de elevada expectativa, substratos provenientes da atividade sucroalcooleira são considerados potenciais facilitadores do desenvolvimento de biorrefinarias, tornando o sistema mais resiliente e versátil. É notório o quão intenso tem sido o interesse no uso de subprodutos lignocelulósicos para a produção de CH4. No entanto, existem lacunas na literatura em relação à DA de resíduos da produção de etanol lignocelulósico (ou de segunda geração, 2G), mas é sabido que sua recalcitrância pode ser um obstáculo ao processo biológico. Neste cenário, a co-digestão com substratos mais facilmente biodegradáveis surge como uma alternativa interessante, podendo suavizar os efeitos inibitórios daqueles resíduos à DA. Junto a isso, existem parâmetros e condições cruciais a serem investigadas que poderiam fornecer melhor compreensão e otimização da co-digestão anaeróbia, como o potencial redox, a identificação do proteoma e do consórcio microbiano e o uso de nanopartículas na produção de biogás. Tais informações são escassas na literatura, e mesmo inexistentes no que diz respeito ao uso de subprodutos da produção de etanol 2G para a produção de biogás. Neste contexto, o presente projeto visa explorar a produção de biogás em um conceito inovador de biorrefinaria para o etanol lignocelulósico integrado à produção tradicional de etanol de cana-de-açúcar a partir da co-digestão de seus resíduos (e.g., vinhaça, torta de filtro e resíduos de pré-tratamento), sendo avaliado, neste contexto, o potencial de produção de CH4. O projeto inclui o acompanhamento do potencial redox e análises de proteoma e identificação do consórcio microbiano por meio de técnicas de Biologia Molecular durante os experimentos de co-digestão, além da investigação da produção contínua de metano com o uso de nanopartículas, abrindo possibilidades alternativas para otimização de processos em biorrefinarias de cana-de-açúcar. O desenvolvimento do presente projeto deverá se constituir em uma das primeiras fontes de conhecimento para a produção brasileira de etanol 2G aliada à responsabilidade ambiental. Este projeto está vinculado ao projeto temático FAPESP-BBSRC n° 15/50612-8. (AU)