Digestão anaeróbia de resíduos de alimentos em distintas cargas orgânicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: LEITE, Nathalia Pereira
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39341
Resumo: O tratamento de resíduos de alimentos (RA) por digestão anaeróbia vem crescendo nas últimas décadas, principalmente por gerar um gás combustível, o metano. Apesar das vantagens, os RA possuem algumas características que afetam negativamente o metabolismo da complexa comunidade microbiana envolvida no processo, como o pH ácido e a baixa relação carbono / nitrogênio (C/N). O experimento foi conduzido para avaliar o efeito do aumento da carga orgânica na digestão anaeróbia de RA. A carga orgânica volumétrica (COV) mais eficiente nas condições estudadas e o indicador de alerta precoce mais apropriado para a cessação de produção de biogás foram propostos. A digestão de resíduos de alimentos oriundos do restaurante universitário da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) foi comparada em três distintas COVs: 0,4; 1,0 e 1,2 kgSV m-3 dia-1 em dois biodigestores de escala piloto (238 L cada). O melhor rendimento em metano (14,9 L kgSVadc-1) e a maior degradação de sólidos voláteis (94,5%) foram obtidos com a carga de 0,4 kgSV m-3 dia-1, porém a maior produção de biogás (2,7 L dia-1) foi obtida com a COV de 1,0 kgSV m-3 dia-1. A maior COV (1,2 kgSV m-3 dia-1) levou à acidificação do meio e a produção de biogás cessou após 48 dias do início do ensaio. Os comportamentos do pH, das concentrações de fósforo reativo e ácidos graxos voláteis, da alcalinidade total e da concentração de metano no biogás foram avaliados na COV de 1,2 kgSV m-3 dia-1. Entre estes parâmetros, a concentração de fósforo reativo nos digestores teve a maior variação do início da operação até a ocorrência da falha, aumentando 67 vezes. Portanto, a concentração de fósforo nos digestores foi selecionada como o principal indicador de alerta precoce para a cessação na produção de biogás.
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A carga orgânica volumétrica (COV) mais eficiente nas condições estudadas e o indicador de alerta precoce mais apropriado para a cessação de produção de biogás foram propostos. A digestão de resíduos de alimentos oriundos do restaurante universitário da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) foi comparada em três distintas COVs: 0,4; 1,0 e 1,2 kgSV m-3 dia-1 em dois biodigestores de escala piloto (238 L cada). O melhor rendimento em metano (14,9 L kgSVadc-1) e a maior degradação de sólidos voláteis (94,5%) foram obtidos com a carga de 0,4 kgSV m-3 dia-1, porém a maior produção de biogás (2,7 L dia-1) foi obtida com a COV de 1,0 kgSV m-3 dia-1. A maior COV (1,2 kgSV m-3 dia-1) levou à acidificação do meio e a produção de biogás cessou após 48 dias do início do ensaio. Os comportamentos do pH, das concentrações de fósforo reativo e ácidos graxos voláteis, da alcalinidade total e da concentração de metano no biogás foram avaliados na COV de 1,2 kgSV m-3 dia-1. Entre estes parâmetros, a concentração de fósforo reativo nos digestores teve a maior variação do início da operação até a ocorrência da falha, aumentando 67 vezes. Portanto, a concentração de fósforo nos digestores foi selecionada como o principal indicador de alerta precoce para a cessação na produção de biogás.The treatment of food waste (FW) by anaerobic digestion has been growing in recent decades, mainly because it generates a combustible gas, methane. Despite the advantages, FW has some characteristics that negatively affect the complex microbial community, such as acidic pH and low C / N ratio. An experiment was carried out to evaluate the effect of increasing the organic loading rate (OLR) in the digestion of food waste. The best OLR in the experiment conditions and the most appropriate early warning indicator for the process cessation were proposed. The digestion of food waste from restaurants at Federal University of Pernambuco (UFPE) was compared under three different OLRs: 0.4; 1.0 and 1.2 kgSV m-3 day-1 in two pilot scale digesters (238 L each). The highest methane yield (14.9 L kgSVadc-1) and degradation rate of volatile solids (94.5%) were obtained with 0.4 kgSVm-3 day-1, but the highest biogas production (2.7 L day-1) was obtained with 1.0 kgSV m-3 day-1. The largest OLR (1.2 kgSV m-3 day-1) resulted in acidification and cessation of biogas production after 48 days of the beginning of the test. pH value, reactive phosphorus and volatile fatty acids concentrations, and alkalinity in the digester, and methane concentration were evaluated in the OLR 1.2 kgSV m-3 day-1 test as an early warning indicator. Among these parameters, reactive phosphorus concentration had the greatest variation from the beginning of the digestion to the failure, 67 times higher. Therefore, phosphorus concentration in digesters was selected as the most appropriate early indicator of biogas production cessation.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTecnologias Energéticas e NuclearesCarga orgânica volumétricaProdução de metanoDigestão anaeróbia de resíduos de alimentos em distintas cargas orgânicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETEXTDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdf.txtDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdf.txtExtracted texttext/plain103731https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39341/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Nathalia%20Pereira%20Leite.pdf.txt17facc3bdc5aa02eab86de7c9659042cMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1270https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39341/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Nathalia%20Pereira%20Leite.pdf.jpg3e8f8f61846c36aacf66c8ca8e07178aMD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdfDISSERTAÇÃO Nathalia Pereira Leite.pdfapplication/pdf1242451https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39341/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Nathalia%20Pereira%20Leite.pdf68ef5fa4e16bfce8213b3c9552f1476fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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