Produção de metano em AnSBBR termofílico tratando efluente da produção termofílica de hidrogênio a partir de soro

• Autor(a) principal: Batista, Lia Paula Poloni
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-24032023-152656/
• topic: AnSBBR; AnSBBR; dois estágios; estágio único; metano; methane; single stage; termofílico; thermophilic; tratamento; treatment; two stages

A divisão dos processos de digestão anaeróbia em dois reatores pode ser biologicamente vantajosa, pois os dois principais grupos de microrganismos, acidogênicos metanogênicos, apresentam características diferentes. Nesse contexto, esse trabalho estudou a produção de metano em reator anaeróbio operado em batelada e batelada alimentada sequenciais com biomassa imobilizada (AnSBBR) e agitação mecânica tratando efluente proveniente de um processo de produção de hidrogênio utilizando soro. Além disso, foi estudada a comparação do processo de digestão anaeróbia realizado em dois estágios e em estágio único, considerando aspectos fundamentais e tecnológicos: influência da estratégia de alimentação (batelada e batelada alimentada), tempo de ciclo (4, 6 e 8 h), carga orgânica volumétrica aplicada (3,0 a 15,0 gDQO.L-1.d-1), e temperatura (55, 50, 45 e 35 °C). Os melhores resultados ocorreram na operação em batelada alimentada, com tempo de ciclo de 6 h, carga orgânica de 15,0 gDQO.L-1.d-1 e temperatura de 55°C, alcançando eficiência de remoção de 96%, produtividade de metano de 142,9 molCH4.m-3.d-1 e rendimento de metano produzido por matéria orgânica consumida de 10,3 molCH4.kgDQO-1, verificando-se que a combinação de temperatura, concentrações de ácidos e hidrogênio, favoreceram os aspectos estequiométricos, cinéticos e termodinâmicos. A energia produzida pelo tratamento de soro de uma indústria de laticínios foi estimada no estudo de aspectos tecnológicos, sendo proposto um sistema de 3 reatores operando em paralelo (40,9 m3) que produz hidrogênio continuamente, seguido por outros 3 reatores (3,96 m3), também em paralelo, para produzir metano a partir do efluente dos reatores acidogênicos, cujo rendimento energético total seria de 5,14 MJ.kgDQOremovidos-1, suprindo 12,3% da demanda energética requerida pela indústria de laticínios. O custo desse sistema foi calculado em R$ 2.630.839,00 e apresentaria uma economia mensal (utilizando o hidrogênio e o metano em substituição ao GLP) de R$ 55.616,00. Para um sistema em estágio único, foi proposto um sistema de 4 reatores operando em paralelo (20,0 m3) para produzir metano, cujo rendimento energético seria de 9,89 MJ.kgDQOremovidos-1, suprindo 23,5 % a demanda energética requerida pela indústria de laticínios. O custo desse sistema foi calculado em R$ 1.396.288,00 e apresentaria uma economia mensal (utilizando o metano em substituição 10 ao GLP) de R$ 106.670,00. Dessa forma, o sistema de estágio único foi considerado como a melhor escolha para tratamento de soro e recuperação de energia, ressaltando que tal resultado vale para as condições admitidas nesse estudo.