Production of biofuels from rice industry residues and wastewater: Biodiesel and methane.

The unavoidable depletion of fossil fuels, the increase in the price of crude oil and the high emissions of greenhouse gases and pollutants make the search and improvement of techniques to produce clean and renewable energies an emergency. In this context, biofuels are included. Its sources of production present in the form of biomass from crops and agricultural waste, solid urban waste, effluents, among others. In view of the high potential for energy production from effluents and other waste from rice industries in Brazil, it is essential to study and develop biofuels from these by-products. Thus, this work aimed at the production of two biofuels, biodiesel and methane, which had as raw material the residues and effluents generated in rice processing processes. For this, were determined: 1) the best conditions for basic methyl transesterification of vegetable oil from rice bran for biodiesel production; 2) the potential for inhibition and enhancement of biodiesel glycerol to the Specific Methanogenic Activity (SMA) of the sludge from rice parboiling, and in what proportions such effects are present; 3) the potential for production of biodiesel and methane in the rice industries of the state of Rio Grande do Sul, as well as the potential for generating thermal and electrical energy from such biofuels. The study is complemented, therefore, on three fronts: experimental, energy planning and application of the generated energy. The results showed that in addition to being within the parameters required by ANP, ASTM and EN, the biodiesel produced with a 6:1 molar ratio of oil to alcohol, 1.0% catalyst and 120 minutes showed the highest yield obtained in this study, equal to 98.09%. Regarding methane production, the addition of 1% glycerol promoted the longest period of stationary phase for the sludge microorganisms, resulting in 539.45% of generation, superior to the system without glycerol, totalling a volume of 945.23±5.34 mL of methane produced in 168 hours of the experiment. Considering the energy potential raised in this study, Rio Grande do Sul (RS) has a production potential of 8.34E+02 m3.d-1 of rice bran vegetable oil biodiesel and an average potential to generate 8.44E+04 Nm3.d-1 of methane through the individual digestion of the effluent in the Rio Grande do Sul. With the addition of 1% crude glycerol in the process of anaerobic digestion of the rice parboiling effluent, RS had reached a potential to reach an average production of 4.55E+05 Nm3.d-1. Thus, analysis shows that 2.93E+06 kWh.d-1 of electric energy and 5.55E+06 kWh.d-1 of thermal energy can be generated in the state through the production and use of biodiesel and methane as energy sources.Sem bolsaO esgotamento dos combustíveis fósseis, o aumento do preço do petróleo cru e as altas emissões de gases do efeito estufa e poluentes tornam emergencial a busca e o aperfeiçoamento de técnicas de produção de energias limpas e renováveis. Nesse contexto, incluem-se os biocombustíveis. Suas fontes de produção apresentam na forma de biomassa de culturas e resíduos agrícolas, resíduos sólidos urbanos, efluentes, dentre outros. Tendo em vista o alto potencial de produção de energia a partir de efluentes e outros resíduos de indústrias de arroz no Brasil, torna-se fundamental o estudo e o desenvolvimento de biocombustíveis oriundos destes subprodutos. Assim, esse trabalho teve como objetivo a produção de dois biocombustíveis, o biodiesel e o metano, que tiveram como matéria-prima os resíduos e efluentes gerados em processos de beneficiamento de arroz. Para tanto, foram determinados: 1) as melhores condições para transesterificação básica metílica de óleo vegetal do farelo de arroz para produção de biodiesel; 2) o potencial de inibição e potencialização do glicerol do biodiesel à Atividade Metanogênica Especifica (AME) do lodo da parboilização de arroz, e em quais proporções tais efeitos estão presentes; 3) o potencial de produção de biodiesel e metano das indústrias de arroz do estado do Rio Grande do Sul, assim como o potencial de geração de energia térmica e elétrica oriundas de tais biocombustíveis. O estudo se complementa, portanto, em três frentes: experimental, de planejamento energético e de aplicação da energia gerada. Os resultados mostraram que além de estar dentro dos parâmetros exigidos pela ANP, ASTM e EN, o biodiesel produzido com uma razão molar de 6:1 de óleo para álcool, 1,0% de catalisador e 120 minutos apresentou o maior rendimento obtido nesse estudo, igual a 98,09%. Já com relação a produção de metano a adição de 1% de glicerol promoveu o período de fase estacionária mais longa para os microrganismos do lodo, resultando em 539,45% de geração, superior ao sistema sem glicerol, totalizando um volume de 945,23±5,34 mL de metano produzido em 168 horas de experimento. Considerando o potencial energético levantado nesse estudo o Rio Grande do Sul (RS) possui potencial de produção de 8.34E+02 m3.d-1 de biodiesel de óleo vegetal de farelo de arroz e um potencial médio de gerar 8.44E+04 Nm3.d-1 de metano através da digestão individual do efluente no Rio Grande do Sul. Com a adição de 1% glicerol bruto no processo de digestão anaeróbia do efluente da parboilização do arroz, o RS alcança um potencial de atingir uma produção média de 4.55E+05 Nm3.d-1. Assim, análise mostrou que podem ser gerados 2.93E+06 kWh.d-1 de energia elétrica e 5.55E+06 kWh.d-1 de energia térmica no estado através da produção e uso do biodiesel e do metano como fontes de energia