Digestão anaeróbia de resíduos do processamento da laranja submetidos a pré-tratamentos térmico e ácido visando a produção de biogás - Mangini, Ivan [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Os resíduos sólidos orgânicos representam um problema ambiental, devido à sua capacidade de fermentação e biodegradabilidade, além de seu descarte inadequado gerar uma série de impactos ambientais. Concomitante a isso, o biogás representa uma energia limpa que pode ser utilizada diretamente como combustível, com vantagens únicas e potencial em contribuir na solução de problemas ambientais, além de questões sociais. Sendo assim, o aproveitamento desses materiais como substratos para a produção de biogás se torna benéfico. Neste sentido, este estudo avaliou a geração de biogás a partir do bagaço da laranja (resíduo sólido após a extração do suco), submetidos a pré-tratamento térmico com adições de ácido acético e clorídrico (m/m), em diferentes concentrações e tempo de exposição a autoclavagem. Foram montados reatores anaeróbios em batelada, codigeridos em esgoto sanitário sintético e lodo granular anaeróbio, visando a liberação de açúcares para aumentar a produção de metano, por digestão anaeróbia. Os pré-tratamentos ocorreram com adição de 2% e 5% de ácido acético e clorídrico (m/m), separadamente, com exposição do resíduo em autoclave vertical a 120°C, por 30 e 60 minutos, a pressão de 1kgf/cm². Reatores anaeróbios em batelada (1L) foram alimentados com 0,7L (15 g/L DQO + esgoto sanitário sintético, separadamente), 30% (v/v) de lodo granular de reator UASB oriundo do tratando resíduos avícolas, headspace (0,3 L N2 99,9%). Reatores controle foram montados sem pré-tratamento. O pré-tratamento ácido aumentou o volume acumulado de metano em concentrações de 2% de ácido e 60 minutos de exposição ao processo de autoclavagem. Concentrações elevadas de ácido inibiram a produção de metano devido, supostamente, à formação de compostos tóxicos como fenóis e furfurais. O aumento do tempo de exposição de 30 para 60 minutos elevou a produção de metano em 29,54% para ácido acético e 17,85% para ácido clorídrico, mas sem diferenças significativas. Além disso, o pré-tratamento aumentou os valores de carboidratos totais disponíveis. Portanto, os resultados indicam que o pré-tratamento ácido, especialmente em concentrações baixas (<5%) e tempos de exposição maiores que 30 minutos, podem ser uma estratégia eficaz para aumentar a produção de metano pela digestão anaeróbia na biomassa lignocelulósica, desde que se evite a formação de compostos tóxicos.

Organic solid waste represents an environmental problem due to its fermentation and biodegradability, and its improper disposal generates a series of environmental impacts. Concurrently, biogas represents a clean energy that can be used directly as fuel, with unique advantages and potential to contribute to solving environmental problems, as well as social issues. Therefore, utilizing these materials as substrates for biogas production becomes beneficial. In this regard, this study evaluated the generation of biogas from orange bagasse (solid waste after juice extraction), subjected to thermal pretreatment with additions of acetic and hydrochloric acids (w/w), at different concentrations and exposure times to autoclaving. Anaerobic batch reactors were set up, co-digested with synthetic sanitary sewage and anaerobic granular sludge, aiming at the release of sugars to increase methane production through anaerobic digestion. The pretreatments were conducted with the addition of 2% and 5% acetic and hydrochloric acids (w/w), separately, with the residue exposed in a vertical autoclave at 120°C, for 30 and 60 minutes, at a pressure of 1 kgf/cm². Anaerobic batch reactors (1L) were fed with 0.7L (15 g/L COD + synthetic sanitary sewage, separately), 30% (v/v) granular sludge from a UASB reactor treating poultry waste, headspace (0.3 L N2 99.9%). Control reactors were set up without pretreatment. Acid pretreatment increased the accumulated volume of methane at concentrations of 2% acid and 60 minutes of exposure to the autoclaving process. High acid concentrations inhibited methane production, presumably due to the formation of toxic compounds such as phenols and furfurals. Increasing the exposure time from 30 to 60 minutes elevated methane production by 29.54% for acetic acid and 17.85% for hydrochloric acid, but without significant differences. Additionally, pretreatment increased the values of total available carbohydrates. Therefore, the results indicate that acid pretreatment, especially at low concentrations (<5%) and exposure times greater than 30 minutes, can be an effective strategy to increase methane production through anaerobic digestion in lignocellulosic biomass, provided the formation of toxic compounds is avoided.
Anaerobic digestion of orange processing residues subjected to thermal and acid pre-treatments for biogas production
Keywords: Metano; Agroindústria; Resíduos orgânicos; Biodigestão anaeróbia; Methane; Agroindustry; Organic waste; Anaerobic digestion; Biofuels