Codigestão anaeróbia de resíduo de frutas e vegetais com adição de frutose, caseína e ácido palmítico: aplicação em bancada e em reatores pilotos
Data
2024-04-22
Autores
Mikami, Adriano Seidi Demarchi
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Resumo
A legislação ambiental no Brasil determina que a parcela orgânica dos resíduos deve receber destinação ambientalmente adequada, através de processos de reciclagem biológica como a digestão anaeróbia – DA. A DA tem como metabólito o gás metano, que pode atuar na diversificação da matriz energética devido seu alto poder calorífico. No cenário nacional o resíduo de frutas e vegetais - RFV é disposto quase integralmente em aterro, contrariando as diretrizes do poder público. Cerca de 40% da produção é perdida entre a colheita e o consumidor final, o que resultou em aproximadas 11 milhões de toneladas de RFV sendo aterradas em 2021. Por ser altamente biodegradável o RFV é apto à DA, entretanto seu teor de açúcares tende a desestabilizar a reação. Intervenções são necessárias para melhorar a eficiência operacional e otimizar a produção de metano, sendo uma delas a codigestão anaeróbia - coDA. Um co-substrato pode oferecer açúcares, pois 40% dos carboidratos do RFV são estruturais; pode oferecer proteínas, visto baixa alcalinidade e desequilíbrio da relação C/N do RFV; pode também oferecer lipídios, tendendo a aumentar o metano no biogás. As biomoléculas podem simular co-substratos, e a frutose, caseína e ácido palmítico foram adotados para este fim. Em escala de bancada observou-se que a adição de 2,5g.L-1 de frutose, 10g.L-1 de caseína e 5g.L-1 de ácido palmítico em codigestão com 20g.L-1 de RFV, em função dos sólidos totais voláteis – STVs, resultaram no aumento da produção de metano em 24,05, 29,57 e 53,97% respectivamente sem comprometer a estabilidade do processo. Essas concentrações foram testadas em reatores CSTR, e observou-se que em COV 0,5 gSTV L-1d-1 a produção específica de metano - PEM foi de 324, 307, 300 e 341L.kgSTV-1 para os reatores monodigestão de RFV (REATOR TEST), coDA de frutose+RFV (REATOR FRU), coDA de caseína+RFV (REATOR CAS), e coDA de ácido palmítico+RFV (REATOR A.P.), respectivamente, sem perda de estabilidade. No segundo TDH de COV 1,0 gSTV L-1d-1os resultados foram de 518, 578 e 613kgSTV-1 para os reatores TEST, FRU e CAS, com processos estáveis e conversões satisfatórias. O reator A.P. colapsou na segunda semana de operação, indicando que a COV 0,5 é o limite suportado no delineamento desta pesquisa. Conclui-se que a DA de RFV em COV 0,5 e 1,0 pode receber acréscimo de carboidratos sem risco de acidificação em excesso; deve receber proteínas, que balanceia a relação C/N e fornece alcalinidade, e pode receber ácido palmítico, apenas em COV 0,5, diluindo as gorduras e aumentando o teor de metano no biogás
Descrição
Palavras-chave
Resíduo de frutas e vegetais, Codigestão anaeróbia, Biomoléculas, Digestão anaeróbia, Biogás, Metano, Frutose, Caseina, Ácido palmítico