O método simplex para planejamento de substrato-inóculo para otimização da produção de biometano a partir dos resíduos de frutas e verduras
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49310 |
Resumo: | A digestão anaeróbia (DA) é uma das tecnologias de bioconversão mais utilizadas para a produção de energia renovável a partir de resíduos orgânicos devido à sua capacidade de converter carbono orgânico em metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar quantitativamente a influência da mistura de inóculos na digestão de resíduos de frutas e hortaliças (FVW) para o aumento da produção de biometano. Um modelo de design de mistura (Método Simplex) foi ajustado aos dados para avaliar interações sinérgicas e antagônicas. A mistura de todos os inóculos consistiu em digestato, biofertilizante líquido, rúmen e lodo doméstico anaeróbio. Os resultados mostram que a digestão de FVW com uma relação de inóculo de 25%:75% de biofertilizante líquido e rúmen, respectivamente, é ótima para aumentar a produção de biometano (453,12 Nml/gSV), sendo 4,16 vezes a mais que o controle positivo (celulose microcristalina), enquanto a digestão com uma proporção de 25%:75% de biofertilizante líquido e digestato resultou na menor produção de biometano (256,7 Nml/gSV) em apenas 2,43 vezes a mais que o controle positivo. Os resultados gerais indicam que a presença de líquido ruminal, na proporção estudada da mistura de inóculos teve um efeito positivo no aumento da produção de biometano e biodegradabilidade anaeróbia da FVW e, portanto, pode contribuir para uma maior eficiência na DA. A utilização método simplex centroide juntamente com o método das superfícies de resposta provou ser uma ferramenta promissora para a previsão da razão de mistura ótima para os inóculos em ensaios nos reatores, uma vez que permitiu analisar, de forma compacta todas as possíveis combinações dos inóculos e uma visão holística da influência de cada inóculo em termos de produção do biometano. |
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SANTANA, Daniela dos Santoshttp://lattes.cnpq.br/3400131227420689http://lattes.cnpq.br/5767436323453224MARIANO, Maria Odete Holanda2023-03-09T17:13:41Z2023-03-09T17:13:41Z2023-02-09SANTANA, Daniela dos Santos. O método simplex para planejamento de substrato-inóculo para otimização da produção de biometano a partir dos resíduos de frutas e verduras. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2023.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49310A digestão anaeróbia (DA) é uma das tecnologias de bioconversão mais utilizadas para a produção de energia renovável a partir de resíduos orgânicos devido à sua capacidade de converter carbono orgânico em metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar quantitativamente a influência da mistura de inóculos na digestão de resíduos de frutas e hortaliças (FVW) para o aumento da produção de biometano. Um modelo de design de mistura (Método Simplex) foi ajustado aos dados para avaliar interações sinérgicas e antagônicas. A mistura de todos os inóculos consistiu em digestato, biofertilizante líquido, rúmen e lodo doméstico anaeróbio. Os resultados mostram que a digestão de FVW com uma relação de inóculo de 25%:75% de biofertilizante líquido e rúmen, respectivamente, é ótima para aumentar a produção de biometano (453,12 Nml/gSV), sendo 4,16 vezes a mais que o controle positivo (celulose microcristalina), enquanto a digestão com uma proporção de 25%:75% de biofertilizante líquido e digestato resultou na menor produção de biometano (256,7 Nml/gSV) em apenas 2,43 vezes a mais que o controle positivo. Os resultados gerais indicam que a presença de líquido ruminal, na proporção estudada da mistura de inóculos teve um efeito positivo no aumento da produção de biometano e biodegradabilidade anaeróbia da FVW e, portanto, pode contribuir para uma maior eficiência na DA. A utilização método simplex centroide juntamente com o método das superfícies de resposta provou ser uma ferramenta promissora para a previsão da razão de mistura ótima para os inóculos em ensaios nos reatores, uma vez que permitiu analisar, de forma compacta todas as possíveis combinações dos inóculos e uma visão holística da influência de cada inóculo em termos de produção do biometano.Anaerobic digestion (AD) is one of the most widely used bioconversion technologies for the production of renewable energy from organic waste, due to its ability to convert organic carbon into methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). Therefore, the objective of the present work was to quantitatively investigate the influence of inoculum mixing on the fermentation of fruit and vegetable (FVW) waste in order to increase biomethane production. A mixture design model (simplex method) was fitted to the data to evaluate synergistic and antagonistic interactions. The mixture of all inocula consisted of digestate, liquid biofertilizer, rumen, and anaerobic domestic sludge. The results show that the fermentation of VWF with an inoculum ratio of 25%:75% of liquid biofertilizer and rumen, respectively, is optimal for increasing biomethane production (453.12 Nml/gSV), the lowest biomethane production (256.7 Nml/gSV) was obtained with a 25%:75% ratio of liquid biofertilizer and digestate, which is only 2.43 times more than the positive control (microcrystalline cellulose). Overall, the results indicate that the presence of rumen fluid in the studied proportion of the inoculum mixture had a positive effect on increasing biomethane production and anaerobic biodegradability of VWF, and therefore may contribute to greater efficiency in AD. The use of the centroid simplex method in conjunction with the response surface method proved to be a promising tool for predicting the optimal mixing ratio for inoculum in reactor tests, as it allowed a compact analysis of all possible inoculum combinations and a holistic view of the influence of each inoculum in relation to biomethane production.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia CivilDigestão anaeróbiaRúmen bovinoBiossólidos de efluentesResíduos frutasVerduras e legumes (RFV)Desenho de misturasGráficos de efeitoO método simplex para planejamento de substrato-inóculo para otimização da produção de biometano a partir dos resíduos de frutas e verdurasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdfDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdfapplication/pdf2770189https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49310/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniela%20dos%20Santos%20Santana.pdf4c76bbad2978180d9c937c0289af8db9MD51TEXTDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdf.txtDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdf.txtExtracted texttext/plain117632https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49310/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniela%20dos%20Santos%20Santana.pdf.txt7828ff44d24f00728daf3f57166221cbMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Daniela dos Santos Santana.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1288https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49310/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Daniela%20dos%20Santos%20Santana.pdf.jpg9d733b074407517a7e5b01096f47d713MD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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