Avaliação de pré-tratamentos em resíduos agroindustriais visando à geração de biogás em reatores anaeróbios em batelada

Ribeiro, Gabriel Silva

Avaliação de pré-tratamentos em resíduos agroindustriais visando à geração de biogás em reatores anaeróbios em batelada

Arquivos

ribeiro_gs_tcc_rcla.pdf (1.34 MB)

Data

2022-12-05

Autores

Ribeiro, Gabriel Silva

Orientador

Maintinguer, Sandra Imaculada

Curso de graduação

Engenharia Ambiental - IGCE

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Trabalho de conclusão de curso

Direito de acesso

Acesso aberto

Resumo

Resumo (português)

O Brasil é um dos países com maior quantidade de produção de goiaba no mundo, fruto que é utilizado em diversos produtos a partir da polpa, o processamento da fruta gera uma quantidade significativa de resíduos orgânicos que podem acarretar em problemas ambientais devido a uma destinação inadequada. Uma possível solução é o aproveitamento desses resíduos para a produção de biogás a partir de processos biológicos anaeróbios. Para tornar o processo de biodigestão mais eficiente, pré-tratamentos térmico e ácido têm sido aplicados em resíduos agroindustriais para liberar carboidratos presentes com consequente geração de metano por processos biológicos. O presente estudo avaliou a eficiência da geração de biogás em reatores anaeróbios em batelada montados na proporção substrato/inóculo (S/I) de 1 fixando 15 g DQO/L e 15 g SV/L, representando 29,277 g do resíduo industrial do processamento da goiaba e 158,33 g de lodo proveniente de reator UASB, respectivamente. Pré-tratamentos térmicos com adições de H2SO4 e HCl, em proporções de 1% e 5%, adicionados separadamente foram realizados com os resíduos industriais do processamento industrial da goiaba. A liberação de carboidratos variou de 465,5 ml/L até 813,0 ml/L. A seguir foram montadas duplicatas de reatores anaeróbios em batelada (1L), contendo 700 mL de fase reacional (resíduo pré-tratado e esgoto sanitário sintético), 300 mL de headspace preenchidos com N2 por 10 min, sob fluxo constante para manter as condições de anaerobiose, mantidos a 120 rpm e 37oC. Variações nos consumos de DQO total (68,19% e 77,40%), carboidratos (94,08% e 96,90) e gerações máximas de metano (1333 ml e 1460 ml) foram verificadas nos reatores com pré-tratamentos de H2SO4 (1% e 5%). Em todas as condições testadas houve liberações significativas de carboidratos após pré-tratamento, além do aumento da produção de metano comparado com o controle. Para reatores pré-tratados com HCl (1% e 5%) houve consumos de DQO total (85,33% e 92,76%), carboidratos (98,77% e 99,09%) e gerações máximas de metano entre 1300 ml e 1541 ml. Pré-tratamentos térmicos com adições de ácidos aumentam as liberações de açúcares e podem ser aplicados em resíduos agroindustriais visando às gerações de biogás mais elevadas.

Resumo (inglês)

Brazil is one of the countries with the largest amount of guava production in the world, a fruit that is used in several products from the pulp; the processing of the fruit generates a significant amount of organic waste that can lead to environmental problems due to inadequate disposal. A possible solution is to use these residues to produce biogas from anaerobic biological processes. To make the biodigestion process more efficient, thermal and acid pre-treatments have been applied to agro-industrial residues to release carbohydrates present with consequent generation of methane by biological processes. The present study evaluated the efficiency of biogas generation in anaerobic batch reactors set up at a substrate/inoculum ratio (S/I) of 1 fixing 15 g COD/L and 15 g SV/L, representing 29,277 g of industrial waste from the processing of guava and 158,33 g of sludge from the UASB reactor, respectively. Thermal pre-treatments with additions of H2SO4 and HCl, in proportions of 1% and 5%, added separately, were carried out with the industrial residues from the industrial processing of guava. Carbohydrate release ranged from 465,5 ml/L to 813,0 ml/L. Next, duplicates of anaerobic batch reactors (1L) were assembled, containing 700 mL of reaction phase (pre-treated waste and synthetic sanitary sewage), 300 mL of headspace filled with N2 for 10 min, under constant flow to maintain the conditions of anaerobiosis, maintained at 120 rpm and 37ºC. Variations in the consumption of total COD (68,19% and 77,40%), carbohydrates (94,08% and 96,90) and maximum methane generation (1333 ml and 1460 ml) were verified in the reactors with pre-treatments of H2SO4 (1% and 5%). In all conditions tested there were significant releases of carbohydrates after pretreatment, in addition to increased methane production compared to the control. For reactors pretreated with HCl (1% and 5%) there were consumptions of total COD (85,33% and 92,76%), carbohydrates (98,77% and 99,09%) and maximum methane generation between 1300 ml and 1541 ml. Thermal pre-treatments with acid additions increase the release of sugars and can be applied to agro-industrial residues aiming at higher biogas generation.