Aplicação de materiais aditivos na co-digestão anaeróbia de resíduos de frutas, vegetais e resíduos de galinha de postura visando o aumento da produção de metano
Data
2021-04-22
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: Processos de digestão anaeróbia têm sido usados mundialmente na conversão de resíduos orgânicos em energia. Cerca de 22% dos resíduos alimentares desperdiçados no mundo correspondem a frutas e vegetais - RFV, resíduos cujas características são favoráveis à digestão anaeróbia - DA. No entanto, a rápida degradação de açúcares presentes nos RFV pode causar o acúmulo de ácidos e desestabilizar o sistema, tornando a co-digestão anaeróbia - Co-DA com um resíduo que apresente elevados teores de alcalinidade, como os de galinha de postura – RGP, uma alternativa viável de equilíbrio. Assim, esta pesquisa buscou na Etapa I, avaliar e definir estratégias para aumentar o rendimento de metano e estabilizar a Co-DA de RFV e RGP, por meio da investigação da aptidão de inóculos, da melhor relação entre os co-substratos utilizados, e da utilização de materiais aditivos - MA em experimentos em escala de bancada, por meio de ensaios de potencial bioquímico metanogênico – BMP. A Etapa II foi conduzida em escala piloto, utilizando-se dois reatores (volume útil 50L) com e sem utilização de MA (RMA e RC, respectivamente), em regime de alimentação semi-contínua, aplicando as condições experimentais definidas na Etapa I. Os reatores foram operados por 90 dias, distribuídos em 3 TDH, nos quais foram empregados valores crescentes de COV de 0,35, 0,55 e 0,75 gSTV L–1 d–1 a cada TDH. Na Etapa I, o inóculo e a relação entre os co-substratos que proporcionaram maior produção de biogás (527 NmL gSTV-1) e metano (262 NmL gSTV-1) foram: originados de reatores anaeróbios que tratam resíduos bovinos, suínos e alimentares (em proporções igualitárias em função de STV) e substrato com 75% de RFV + 25% de RGP. Dentre os MA analisados o biocarvão de poda de resíduos vegetais pirolisado a 450ºC – RPV450 apresentou o melhor resultado, com produção de metano 41% maior que a observada no controle (sem MA). Na Etapa II, durante todo o período de monitoramento dos reatores pilotos (RMA e RC) os parâmetros de controle se mantiveram estáveis. Considerando as condições de aplicação em escala real, optou-se pelo emprego de uma dosagem 10 vezes inferior do MA selecionado (1 g L-1) e mesmo assim, foi possível obter para uma COV de 0,75 gSTV L–1 d–1, um aumento de 30 e 31% nos valores de produção específica acumulada de biogás e metano, respectivamente, em relação ao reator controle.
Abstract: Anaerobic digestion processes have been used worldwide to convert organic waste into energy. About 22% of the food waste wasted in the world corresponds to fruits and vegetables - RFV, residues whose characteristics are favorable to anaerobic digestion - AD. However, the rapid degradation of sugars present in the RFV can cause the accumulation of acids and destabilize the system, making anaerobic co-digestion - Co-DA with a residue that presents high levels of alkalinity, such as poultry manure - RGP, a viable alternative of balance. Thus, this research sought in Step I, to evaluate and define strategies to increase the methane yield and stabilize the Co-DA of RFV and RGP, by investigating the suitability of inoculants, the best relationship between the co-substrates used, and of the use of additive materials - MA in bench scale experiments, through tests of methanogenic biochemical potential - BMP. Stage II was carried out on a pilot scale, using two reactors (useful volume 50L) with and without the use of MA (RMA and RC, respectively), in a regime of semi-continuous feeding, applying the experimental conditions defined in Stage I. The reactors were operated for 90 days, distributed in 3 TDH, in which increasing VOC values of 0.35, 0.55 and 0.75 gTVS L–1 a each TDH were used. In Step I, the inoculum and the relationship between the co-substrates that provided the greatest production of biogas (527 NmL gTVS-1) and methane (262 NmL gTVS-1) were: originated from anaerobic reactors that treat bovine, swine and food waste (in equal proportions according to TVS) and substrate with 75% RFV + 25% RGP. Among the MAs analyzed, the pruning biochar of vegetable residues pyrolyzed at 450ºC - RPV450 presented the best result, with methane production 41% higher than that observed in the control (without MA). In Stage II, throughout the monitoring period of the pilot reactors (RMA and RC) the control parameters remained stable. Considering the conditions of application in real scale, it was decided to use a dosage 10 times lower than the selected MA (1 g L-1) and even so, it was possible to obtain for a VOC of 0.75 gTVS L– 1, an increase of 30 and 31% in the values of accumulated specific production of biogas and methane, respectively, in relation to the control reactor.
Descrição
Link Pergamum: https://pergamum.uel.br/acervo/22274
Palavras-chave
Biocarvão, Carvão ativado, Inóculo, Zeólita