Valorização de um resíduo da produção de vinagre por digestão anaeróbia

• Autor(a) principal: Carvalho, Irene Pereira de
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/12289
• topic: Digestão anaeróbia; Biogás; Valorização de resíduos

A presente dissertação foi realizada no âmbito da unidade curricular dissertação/ projeto/ estágio do Mestrado em Processos Químicos e Biológicos no Departamento de Engenharia Química e Biológica (DEQB) do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC). A digestão anaeróbia é uma tecnologia que apesar de não ser nova, apresenta um futuro muito promissor dado que contribui para a resolução de dois problemas cada vez mais prementes nas sociedades atuais: a produção de resíduos e a disponibilidade de energia. Este estudo foi feito com a finalidade de analisar a viabilidade de valorizar os resíduos de figo provenientes da produção de vinagre de figo, da Empresa Mendes Gonçalves, tornando-o uma fonte de energia renovável. Desta forma, o presente trabalho, teve também como objetivo resolver o problema ambiental com que a empresa Mendes Gonçalves atualmente se confronta, melhorando a eficiência e sustentabilidade energética da empresa. Para a caracterização do processo de digestão anaeróbia foi necessário desenvolver uma técnica expedita para determinação da concentração de metano no biogás produzido, tendo-se adaptado o método proposto por Abdel-Hadi (2008). Foi, ainda, necessário desenvolver e validar o método de determinação da fração de carbono em amostras sólidas e líquidas com muitos sólidos suspensos utilizando o equipamento analítico Shimadzu SSM 5000A, que permite determinar a massa de carbono em amostras sólidas por oxidação catalítica e deteção do CO2 formado por espectrofotometria de infravermelho não dispersiva, tendo-se verificado que o método desenvolvido é adequado para a determinação da massa de carbono em amostras sólidas e pôde ser aplicado às amostras retiradas do reator anaeróbio, o que permitiu monitorizar o seu funcionamento. Com vista a estudar o potencial de valorização do resíduo de figo, através do processo de digestão anaeróbia, instalou-se um reator no laboratório do Departamento de Engenharia Química e Biológica e monitorizou-se durante cerca de dez meses parâmetros críticos do processo, tais como, a temperatura, o pH, e a concentração de carbono e de sólidos voláteis e totais do reator, bem como a quantidade e a concentração em metano do biogás formado. O estudo decorreu num processo mesofílico em que a temperatura variou na gama de valores de 36-39 ºC, e um pH entre 4,3-7,1 (temperatura média de 37,9± 0,5 ºC e pH médio de 6,1±0,4). O resíduo alimentado ao reator possui uma humidade de 0,851±0,027 gágua/gsólido húmido, um teor de sólidos voláteis de 0,701±0,152 gsólido volátil/ gsólido seco e um teor de carbono de 0,492±0,122 gC/ gsólido seco. Ao longo deste trabalho experimental, foram realizadas 13 experiências em batch, numa primeira fase com duração de cerca de aproximadamente um mês e numa segunda fase de apenas cerca de uma semana No processo em estudo o máximo de produção de biogás acumulado foi de 126,09 mL/ gSV, tendo-se obtido uma concentração volumétrica de metano no biogás numa gama compreendida entre 33-88% com uma composição média de 55,4 ±12,6% e um máximo de produção diária de metano de 33 mL/gSV/d. Verificou-se que a maior produção específica de metano ocorreu no período inicial, após a adição da polpa de figo, o que parece indiciar que o resíduo em estudo possui uma fração de matéria orgânica facilmente biodegradável que é digerida rapidamente com elevada conversão em biogás, e uma fração mais dificilmente digerível por processos anaeróbios, que se traduz por valores de formação de biogás muito inferiores. Concluiu-se, ainda, que a fração de massa de carbono de resíduo adicionado convertida em biogás é bastante reduzida (0,044 ± 0,022), sendo que, na experiência que teve melhores resultados 8,3% do carbono alimentado foi removido sob a forma de biogás, o que indicia que a conversão em biogás deste resíduo poderá não ser economicamente interessante. Avaliando o potencial de produção de biogás através da digestão anaeróbia do resíduo da produção de vinagre de figo, conclui-se que a produção anual de cerca de 168 toneladas de resíduo que a Mendes Gonçalves apresenta, permitiria uma produção anual de energia calorífica de 40670 MJ que se traduziria numa produção de 4522 kW.h de energia elétrica, com o valor de 723€. Esta baixa rentabilidade permite concluir que, sem alterações processuais ao esquema seguido na presente dissertação, o projeto não é atrativo do ponto de vista económico em resultado da reduzida eficiência de formação de biogás.