Co-digestão anaeróbia de subprodutos do setor sucroenergético para a produção de biogás.

Abstract

A necessidade de redução da poluição global contribuiu para o desenvolvimento de fontes de energia renováveis, como o etanol e o biogás. Isso torna a digestão anaeróbia de subprodutos do setor sucroenergético uma opção interessante para a produção de energia. Portanto o objetivo deste trabalho foi a co-digestão anaeróbia da vinhaça (V) e melaço de cana-de-açúcar (M) (50%V:50%M, em termos de demanda química de oxigênio), suplementado com torta de filtro, em dois reatores UASB (R1 e R2), em série. As cargas orgânicas volumétricas (COV) médias aplicadas no R1 foram de 4,8; 29,5; 31,7 e 11,0 g DQO total (L d)-1 na fase 1, 2, 3 e 4, respectivamente. A suplementação do afluente com a torta de filtro e a recirculação do efluente permitiu obter produções volumétricas de metano e remoções de demanda química de oxigênio total estáveis de 0,39 a 2,55 L CH4 (L d)-1 e de 50 e 83%, no R1 + R2, respectivamente. Observou-se uma carga de choque na fase 3, indicando que para as condições estudadas o limite de COV é de 47 g DQOtotal (L d)-1, e só foi possível recuperar o sistema após a redução das COV, na fase 4. A partir da produção volumétrica de metano nos reatores UASB estimou-se a produção de até 19 kwh d-1 por m3 de vinhaça, ou seja 68% da energia elétrica necessária para processar uma tonelada de cana-de-açúcar, na fase 2. Foi observado uma diversidade de microrganismos dos domínios arquéias e bactérias. Isso indica que é possível codigerir vinhaça e melaço suplementados com torta de filtro para obtenção de biogás em reatores UASB, em série, propondo opções para reutilização de subprodutos da cana-de-açúcar, com COV de até 45 g DQOtotal (L d)-1.

The need to reduce global pollution has contributed to the development of renewable energy sources, such as ethanol and biogas. This makes anaerobic digestion of byproducts from the sugarcane industry an interesting option for energy production. Therefore, the objective of this work was the anaerobic co-digestion of vinasse (V) and sugarcane molasses (M) (50%V:50%M, in terms of chemical oxygen demand), supplemented with filter cake, in two UASB reactors (R1 and R2), in series. The average organic load rate (OLR) applied in R1 were 4.8; 29.5; 31.7 and 11.0 g total COD (L d)-1 in phases 1, 2, 3 and 4, respectively. Supplementation of the influent with filter cake and effluent recirculation allowed obtaining stable volumetric methane production and total chemical oxygen demand removals of 0.39 to 2.55 L CH4 (L d)-1 and 50 and 83%, in R1 + R2, respectively. A shock load was observed in phase 3, indicating that for the conditions studied the OLR limit is 47 g total COD (L d)-1 , and it was only possible to recover the system after the OLR reduction, in phase 4. From the volumetric production of methane in the UASB reactors, the production of up to 19 kWh d-1 per m3 of vinasse was estimated, that is, 68% of the electrical energy required to process one ton of sugarcane, in phase 2. A diversity of microorganisms from the archaeal and bacterial domains was presented. This indicates that it is possible to co-digest vinasse and molasses supplemented with filter cake to obtain biogas in UASB reactors, in series, proposing options for reusing sugarcane byproducts, with OLR of up to 45 g total COD (L d)-1 .