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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31648| Título: | Co-digestão anaeróbia entre dejeto bovino e bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com solução de NAOH em regime semi-contínuo |
| Título(s) alternativo(s): | Anaerobic co-digestion between cow manure and sugarcane bagasse pretreated with NaOH solution in a semi-continuous mode |
| Autor(es): | Batista, Igor de Souza |
| Orientador(es): | Edwiges, Thiago |
| Palavras-chave: | Resíduos agrícolas Agricultura e energia Biocombustíveis Agricultural wastes Agriculture and energy Biomass energy |
| Data do documento: | 9-Ago-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | BATISTA, Igor de Souza. Co-digestão anaeróbia entre dejeto bovino e bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com solução de NAOH em regime semi-contínuo. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2021. |
| Resumo: | A produção de cana-de-açúcar se destaca mundialmente, com produção estimada de 628,1 milhões de toneladas no Brasil na safra 2021/22. Contudo, após seu processamento são gerados 28% de resíduos na forma de bagaço de cana-de-açúcar (BCA), que é um resíduo lignocelulósico de baixa degradabilidade, que limita o aproveitamento por processos biológicos de tratamento. Outro resíduo produzido em grande quantidade é o dejeto bovino (DB), que é proveniente da bovinocultura, que possui cerca de 213 milhões de cabeças de gado no Brasil, sendo DB um resíduo apropriado e favorecedor de aproveitamento em processos biológicos de tratamento. Este estudo buscou avaliar o impacto da combinação de DB e de BCA pré-tratado com NaOH 5% como substratos na co-digestão anaeróbia para equilibrar parâmetros operacionais (relação C/N, pH, alcalinidade e teor de sólidos) em reator semi-contínuo. Foram coletadas amostras de DB e BCA, sendo uma fração do BCA pré-tratada com NaOH 5% (BCAP). O teste de potencial metanogênico em batelada foi feito em frascos de vidro de 125 mL e relação inóculo/substrato de 2:1. A co-digestão anaeróbia ocorreu em reator com volume de 5 L em regime semi-contínuo e diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV), sendo 0,40 (fase 1), 1,00 (fase 2) e 2,00 g SV Lreator-1d-1 (fase 3). O tempo de retenção hidráulica (TRH) foi de 20 dias na fase 1 e 40 dias nas fases 2 e 3. O potencial metanogênico obtido foi de 5,86, 9,44 e 13,63 LCH4kg SV-1para DB, BCA eBCAP, respectivamente. A produtividade de biogás durante a mono-digestão com DB (fase 1) foi de 0,17 LbiogásLreator-1d-1, enquanto a co-digestão com BCA e BCAP (fase 2) resultou em produtividade de 0,45 e 0,49 LbiogásLreator-1d-1. Já a produtividade durante a co-digestão de DB com BCA e BCAP (fase 3) foi de 0,75 e 0,64 LbiogásLreator-1d-1. O volume de metano gerado durante a mono-digestão com DB (fase 1) foi de 284 LCH4kg SV-1, enquanto a co-digestão com BCA e BCAP (fase 2) resultou em produtividade de 245 e 266 LCH4kg SV-1. Já o volume de metano gerado durante a co-digestão de DB com BCA e BCAP (fase 3) foi de 198 e 173 LCH4kg SV-1. As concentrações de CH4durante as fases 1, 2 e 3 foram de 64,11%, 54,59% e 53,26% sem pré-tratamentoe de 63,83%, 54,32% e 54,20% com pré-tratamento, respectivamente. Comparando a fase 2 e 3, observa-se um incremento de 67% na produtividade de biogás em co-digestão com DB e BCA sem pré-tratamento e incremento de apenas 31% utilizando BCA pré-tratado na fase 3. Assim, definindo como a melhor condição operacional a co-digestão com DB e BCAP durante a fase 2, quando a COV foi de 1,00 g SV Lreator-1 d-1, sendo observado um incremento de 8,9% na produtividade de biogás e 8,6% em volume de metano quando comparados à co-digestão de DB e BCA sem pré-tratamento. |
| Abstract: | Sugarcane production stands out in the world, and Brazil’s sugarcane production in 2021/22 is estimated to be628.1 million tons. However, after processing, 28% of waste is generated in the form of sugarcane bagasse (SB), which is a lignocellulosic waste with low degradability, which limits its use by biologicaltreatment processes. Another type of waste produced in large quantities is cow manure(CM), which comes from cattle farms. Brazil has about 213 million cattle. CMis a suitable waste that is conducive to its use in biological treatment.This study aimed to evaluate the impact of the combination of CMand SBpretreated with 5% NaOH as substrates in anaerobic co-digestion to balance operational parameters (C/N ratio, pH, alkalinity, and solids content) in a semi-continuous reactor. CMand SBsamples were collected, with a fraction of SBpretreated with 5% NaOH (SBP). The batchassay to determinethemethanogenic potential was performed in 125 mL glass vials and a 2:1 inoculum/substrate ratio. The anaerobic co-digestion took place in a reactor with a volume of 5 L in a semi-continuous regime and different volumetric organic loads (VOC), being 0.40 (phase 1), 1.00 (phase 2), and 2.00 g VS Lreactor-1 d-1(phase 3). The hydraulic retention time (HRT) was 20 days in phase 1 and 40 days in phases 2 and 3. The methanogenic potential obtained was 5.86, 9.44, and 13.63 LCH4kg VS-1for CM, SB, and SBP, respectively. Biogas productivity during mono-digestion with CM (phase 1) was 0.17 LbiogasLreactor-1d-1, while co-digestion with SBand SBP (phase 2) resulted in productivity of 0.45 and 0.49 LbiogasLreactor-1d-1. The productivity during the co-digestion of CMwith SBand SBP (phase 3) was 0.75 and 0.64 LbiogasLreactor-1d-1. The volume of methane generated during mono-digestion with CM (phase 1) was 284 LCH4kg VS-1, while co-digestion with SBand SBP (phase 2) resulted in productivity of 245 and 266 LCH4kg VS-1. The volume of methane generated during the co-digestion of CMwith SBand SBP (phase 3) was 198 and 173 LCH4kg VS-1. The CH4concentrations during phases 1, 2 and 3 were 64.11%, 54.59% and 53.26% without pretreatment and 63.83%, 54.32% and 54.20% with pretreatment, respectively. Comparing phases 2 and 3, there is an increase of 67% in biogas productivity in co-digestion with CMand SBwithout pretreatment and an increase of only 31% using pretreated SBin phase 3. Thus, defining as the best workingcondition was co-digestion with CMand SBP during phase 2 when the VOC was 1.00 g VS Lreactor-1 d-1, with an increase of 8.9% in biogas productivity and 8.6% by volume of methane when compared to co-digestion of CMand SBwithout pretreatment. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31648 |
| Aparece nas coleções: | MD - Engenharia Ambiental |
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