Transformando resíduos de alimentos em bioenergia

O desperdício de alimentos é um dos muitos problemas ambientais causados ​​pela agricultura moderna. As inovações da biotecnologia podem nos ajudar a enfrentá-lo transformando resíduos em energia.

Por SACHIN RAWAT

Há décadas, a bioenergia é considerada uma fonte de energia limpa e renovável. A biomassa, principalmente da silvicultura, é a maior fonte de energia renovável no Reino Unido. No entanto, pesquisas recentes sugerem que a bioenergia florestal nem sempre é neutra em carbono . Árvores e plantas são renováveis, mas queimá-las libera grandes quantidades de carbono na atmosfera de uma vez, e o cultivo de florestas equivalentes leva décadas, senão anos. Portanto, para produzir bioenergia verdadeiramente limpa, uma alternativa mais sustentável é o uso de resíduos alimentares e agrícolas.

Os setores de alimentos e agricultura têm uma grande pegada ambiental. Tudo começa com as enormes quantidades de terra e água necessárias e o uso de agroquímicos sintéticos, bem como com coisas aparentemente inócuas como vacas emissoras de metano. 

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O desperdício de alimentos ao longo das longas cadeias de abastecimento contribui para mais emissões. Embora os países desenvolvidos tenham perdas menores na cadeia de abastecimento em comparação com os países em desenvolvimento, eles também produzem uma quantidade maior de resíduos dentro das famílias . Quando você pensa que as coisas não poderiam ficar mais prejudiciais ao meio ambiente, conforme os resíduos de alimentos se decompõem em aterros sanitários, eles liberam metano e empurra metais tóxicos e patógenos para o meio ambiente.

Várias empresas identificaram o desperdício de alimentos como uma fonte potencial de bioenergia. Isso ajuda o meio ambiente de duas maneiras. Em primeiro lugar, retira os resíduos alimentares dos aterros. Em segundo lugar, oferece energia limpa, reduzindo nossa dependência de combustíveis fósseis.

Digestão de resíduos alimentares para produzir energia

Os digestores anaeróbicos são recipientes herméticos que produzem metano a partir dos resíduos alimentares em um processo muito semelhante ao que acontece quando os resíduos alimentares são despejados em aterros sanitários. O processo de quatro etapas é conduzido por uma comunidade de bactérias que prosperam na ausência de oxigênio e quebram a matéria orgânica em moléculas mais simples, incluindo metano. 

A ReFood é uma recicladora de resíduos de alimentos britânica que usa digestão anaeróbica para produzir biometano para a rede nacional do Reino Unido. Ao longo de um processo de um mês, as bactérias convertem a matéria orgânica combinada em metano. 

“Todos os fluxos de resíduos alimentares são adequados para o processo ReFood - de frutas e vegetais a carne, peixe, pão, bolos, biscoitos, massas e muito mais”, disse Philip Simpson, Diretor Comercial da ReFood. “Nós coletamos restos de chapas, ossos, gordura, cartilagem, produtos desatualizados, resíduos de processamento e bebidas residuais. Graças ao nosso equipamento de despackaging de última geração, damos as boas-vindas aos alimentos ainda em sua embalagem original - um serviço extremamente valioso, especialmente para varejistas de alimentos. ”

A Amur é outra empresa britânica que trabalha nesta área. Além de operar suas próprias instalações, a empresa também fornece aos clientes uma análise rápida dos resíduos alimentares que entram no processo, a fim de quantificar o potencial de produção de energia para todos os tipos de resíduos alimentares.

“Todas as matérias-primas recebidas pelo local passam por análises rigorosas para garantir que, em primeiro lugar, sejam adequadas para alimentação e não estejam contaminadas de forma alguma, e, em segundo lugar, que o material dê um bom rendimento de biogás. O material é então misturado, com base em seu perfil nutricional, na mistura de alimentação geral para atingir a proporção de carbono para nitrogênio desejada ” , disse-me Christine Parry, Chefe de Desenvolvimento e Inovação de Amur.

“Adotamos a mesma abordagem com as matérias-primas que fazemos com as rações para animais: garantindo que os micróbios em nosso sistema recebam o perfil nutricional correto. Assim como na dieta de ruminantes, você não deve alimentar muita gordura ou açúcar, e o conteúdo de proteína deve ser cuidadosamente controlado para garantir que você maximize seus rendimentos. ”

Outros resíduos alimentares para tecnologias de bioenergia

Embora a digestão anaeróbica funcione independentemente do tipo de resíduo alimentar, não é muito eficiente e geralmente precisa de configurações em escala industrial para ser economicamente viável. Consequentemente, pesquisadores e startups de biotecnologia estão avançando em outras tecnologias para transformar resíduos de alimentos em energia.

Pesquisadores da Universidade Técnica Nacional de Atenas estão trabalhando com células a combustível microbianas para converter resíduos alimentares em bioeletricidade . A célula a combustível contém bactérias eletrogênicas que consomem resíduos de alimentos coletados nas residências locais e transformam a energia resultante em corrente elétrica.

Outra abordagem é a pirólise, que usa temperaturas acima de 300 ° C para decompor a matéria orgânica. Em um estudo recente, pesquisadores da Universidade Ajou, na Coréia do Sul, estão estudando a copirólise de resíduos alimentares e casca de madeira como um meio sustentável de produção de hidrogênio. Outras técnicas físicas que estão ganhando força incluem gaseificação e liquefação.

Os biocombustíveis derivados de plantas muitas vezes se deparam com a controvérsia da utilização de terras disponíveis para a produção de biodiesel, quando a terra poderia ser usada para o cultivo de alimentos. Como parte de uma tendência crescente, empresas e pesquisadores estão reformulando as técnicas comumente utilizadas na produção de biocombustíveis, como a transesterificação e a fermentação alcoólica, para aplicá-las aos resíduos alimentares. Por exemplo, o alto teor de carbono dos resíduos do processamento de alimentos o torna adequado para a produção de biobutanol, que é usado como gasolina e também como solvente industrial.

Alimento para desperdício na bioeconomia

A transformação de resíduos alimentares em bioenergia terá um papel fundamental no desenvolvimento da bioeconomia . No futuro, essas tecnologias provavelmente serão combinadas com outros processos, incluindo a purificação da água , bem como o uso de subprodutos para gerar uma variedade de outros produtos, como rações, fertilizantes e produtos químicos especiais. 

Por exemplo, a ReFood usa sua tecnologia de digestão anaeróbica para produzir um biofertilizante sustentável de alta qualidade. “Produzido a partir do digestado, um subproduto do processo de digestão anaeróbia, o fertilizante líquido é usado pelos agricultores locais para maximizar o crescimento da safra. É rico em nutrientes para as plantas, não contém combustíveis fósseis e atende aos requisitos do Reino Unido em termos de qualidade, consistência e segurança. A alternativa perfeita aos fertilizantes químicos mais tradicionais ”, acrescentou Simpson.

Até agora, existem poucos estudos sobre o potencial bioenergético do desperdício alimentar ou mesmo quanto desperdício alimentar poderia ser realmente desviado para soluções bioenergéticas. Uma vez que o desperdício de alimentos se deteriora rapidamente, ele precisa ser convertido em energia o mais rápido possível. Qualquer atraso altera o perfil nutricional e, posteriormente, altera a composição química dos subprodutos. Métodos eficientes de coleta de resíduos são necessários para capitalizar totalmente os benefícios da valorização dos resíduos alimentares.

Outra abordagem seria levar a tecnologia aos usuários finais, como residências ou restaurantes. A biotecnologia sueca Biofrigas atende a esse nicho com uma unidade de biometano. Jonas Stålhandske, CEO da Biofrigas, disse-me que “a novidade aqui é que o metano é purificado e convertido em líquido para combustível para transporte pesado”. Além disso, a unidade foi projetada para ser pequena o suficiente para ser usada por pequenas fazendas.

Assim como nem toda biomassa é igualmente ecologicamente correta, algumas técnicas de valorização de resíduos alimentares são mais sustentáveis ​​do que outras. A sustentabilidade da técnica geralmente depende da composição real da matéria orgânica na agricultura e nos resíduos alimentares, bem como dos produtos visados. No futuro, as empresas de biotecnologia que trabalham nesta área precisarão realizar uma avaliação completa do ciclo de vida para comparar os custos ambientais de cada tecnologia e apresentar as melhores soluções possíveis para produzir energia de forma sustentável.