Estudo da co-digestão anaeróbia entre glicerol e resíduos sólidos alimentares em reator batelada

Abstract

Atualmente, com a crescente população mundial, tem-se uma abundância de resíduos orgânicos das mais diversas origens e, paralelamente a este cenário, uma crescente tendência de busca por consumo e soluções mais eficientes e sustentáveis. Neste contexto, observa-se um crescimento no uso e na produção de biocombustíveis, com destaque para o biodiesel, cuja produção, tem como coproduto o glicerol. Apesar de possuir um amplo uso nas mais variadas indústrias - como alimentícia, cosmética e farmacêutica - há um alto custo para refinar o glicerol bruto até a pureza necessária, o que fomenta um crescente interesse em buscar novas soluções para este triálcool. No âmbito do tratamento destes resíduos, destaca-se, por seus resultados atrativos tanto em termos econômicos quanto ambientais, a digestão anaeróbia, apresentando potencial de redução de volume, estabilização, recuperação de energia, e obtenção de produtos químicos de alto interesse como biogás, hidrogênio, ácidos graxos e álcoois. Assim, este trabalho se propõe a estudar a co-digestão anaeróbia entre glicerol e resíduos sólidos alimentares, em reator operado em bateladas sequenciais, em cinco fases de operação, pautadas na alimentação do reator: (I) substrato sintético; (II) resíduo alimentar (250 mL); (III) resíduo alimentar (25 mL); (IV) resíduo alimentar (25 mL) + glicerol bruto (1%) e, por fim, (V) resíduo alimentar (25 mL) + glicerol bruto (0,5%). Tratando-se de métodos biológicos de tratamento de efluentes e dos substratos envolvidos na co-digestão estudada neste trabalho, são parâmetros importantes a serem observados e analisados: a concentração da carga orgânica do meio, que pode ser mensurada através da análise de Demanda Química de Oxigênio (DQO); o pH, a alcalinidade do meio (tanto parcial quanto total) e os ácidos voláteis; a quantidade de carboidratos presentes e a quantidade de glicerol no meio. Através das análises realizadas para acompanhamento dos parâmetros mencionados, é possível afirmar que a co-digestão anaeróbia entre glicerol bruto e resíduos alimentares é um método adequado para tratamento destes resíduos, com destaque para os cenários com concentrações mais brandas tanto de resíduo alimentar quanto de glicerol, tendo em vista que, na fase V, observou-se valores superiores a 90% para remoção de DQO, entre 60 e 85%, aproximadamente, para remoção de carboidratos e próximos a 100% para remoção de glicerol.

Currently, with world’s growing population, there is an abundance of organic waste from a wide range of origins and, in parallel to this scenario, a growing trend of search for a more efficient and sustainable consumption and solutions. In this context, there is a growth in the use and production of biofuels, especially biodiesel, whose production has glycerol as its co product. Despite having a wide use in the most varied industries – such as food, cosmetic and pharmaceutical – there is a high cost to refine the crude glycerol to the necessary purity, which fosters a growing interest in seeking new solutions for this trialcohol. In the context of the treatment of this class of waste, anaerobic digestion stands out for its attractive results, both in economic and environmental terms, presenting potential for volume reduction, stabilization, energy recovery, and obtaining chemicals of high interest such as biogas, hydrogen, fatty acids and alcohols. Thus, this work aims to study the anaerobic co-digestion between glycerol and solid food waste, in a batch reactor, from five phases of operation, based on the feeding of the reactor: synthetic substrate, food residue (250 mL), food residue (25 mL), food residue (25 mL) + crude glycerol (1%) and, at last, food residue (25 mL) + crude glycerol (0,5%). In the case of biological methods of effluent treatment and the substrates involved in the co-digestion here studied, are important parameters to be observed and analyzed: the concentration of the organic load of the medium, which can be measured through the analysis of Chemical Oxygen Demand (COD); pH, alkalinity of the medium (both partial and total) and volatile acids; the amount of carbohydrates present and the amount of glycerol in the medium. Through the analyses performed to monitor the mentioned parameters, it is possible to affirm that anaerobic co digestion between crude glycerol and food waste is an appropriate method for treating these wastes, especially scenarios with milder concentrations of both food residue and glycerol, considering that, in phase V, values above 90% were observed for DQO removal, between 60 and 85%, approximately for carbohydrate removal and close to 100% for glycerol removal.