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A valorização de resíduos orgânicos tem um papel importante na reciclagem de nutrientes, além de minimizar o impacte ambiental associado. O presente estudo propôs avaliar a potencial produção de biogás e de bioestimulantes para plantas utilizando a digestão anaeróbia de resíduos agro-florestais produzidos na região de Viseu. Numa primeira fase foi realizado o dimensionamento e montagem de 3 digestores, seguida da respetiva aplicação à valorização dos resíduos em estudo (biomassa vegetal e estrume de animais). Para o dimensionamento efetuada uma pesquisa bibliográfica no sentido de compilar informação sobre as condições operacionais usadas à escala laboratorial. Os principais parâmetros de dimensionamento definidos foram: o tempo de retenção de 21 dias, teor de sólidos superior a 20%, temperatura 53 ºC. A instalação dos 3 digestores foi feita na empresa Nutrofertil. A aplicação dos digestores foi realizada usando uma mistura de biomassa vegetal (LER 20 02 01) e estrume de cavalo produzido em modo biológico (LER 02 01 06), numa proporção de 68% e 32% (m/m), respetivamente, para obter uma relação C/N de 30,5. Para tal, os resíduos foram caracterizados em termos físico-químicos, bem como a respetiva mistura. O processo foi monitorizado avaliando a produção e composição de biogás a meio e no final do tempo de retenção. O digerido foi analisado seguindo parâmetros definidos no Decreto-Lei n.º 103/2015 de 15 de junho, tais como, o grau de maturação, a fitotoxicidade, a presença de plantas infestantes e a percentagem de substâncias húmicas. O lixiviado foi avaliado em termos de pH, condutividade elétrica e fitotoxicidade. O digerido passou por um processo de maturação durante 30 dias, tendo ocorrido revolvimentos do material, e foi caraterizado seguindo o Decreto-Lei acima referido. Os resíduos utilizados apresentaram caraterísticas físico-químicas semelhantes, diferindo no valor de azoto em 4,55% para o estrume e 0,968% para a biomassa e para carbono com 44,4% para o estrume e 40,7% para a biomassa. A mistura inicial apresentou um pH de 8,24 e condutividade elétrica de 1,94 mS/cm, com 73,5% de matéria orgânica, 1,34% de N e uma relação C/N de 30,5 com 69,5% de humidade e 30,5% de massa seca. Durante o período de 21 dias no interior do digestor anaeróbio a seco (DAS) a uma temperatura de 53 ºC, foram realizadas duas coletas do gás produzido no DAS, que apresentou uma concentração média de 44,82% de CH4, 45,93% de CO2, 0,10% de NH3, 0,02% de N2O e 9,14% de vapor de água. A caraterização química do digerido demonstrou que durante o processo a diminuição do valor de C/N foi reduzida. O potencial de produção de um bioestimulante foi estudado com a quantificação dos compostos húmicos no digerido antes e depois da maturação, sendo que o digerido apresentou 3,32% de extrato húmico total, destes 1,05% são ácidos fúlvicos e 2,27% ácidos húmicos. Em contrapartida o digerido após maturação destacou-se com 13,28% de extrato húmico total, ou seja, 4 vezes maior, sendo 5,77% ácidos fúlvicos e 7,51% ácidos húmicos. Foram realizados ensaios de fitotoxicidade do material digerido (antes e após maturação) e do lixiviado usando o teste de germinação, o qual apresentou um resultado de 44% para o digerido, 96% para o lixiviado (diluído 10x) e 114% para o digerido maturado. Foi feito um teste de auto aquecimento com vasos de Dewar, no qual o produto maturado atingiu grau V de maturação. O teste de sementes infestantes apresentou um resultado satisfatório demonstrado pela não germinação de sementes infestantes e germinação de 88% das sementes de agrião semeadas. Apesar da baixa produção de biogás e uma mistura pobre em CH4, este trabalho permitiu confirmar o potencial de valorização de resíduos orgânicos utilizando uma DAS conjugada com a maturação do digerido. Constatou-se a maturação permitiu obter um produto para uso agrícola com potencial efeito bioestimulante para plantas, contribuindo para o desenvolvimento sustentável. ABSTRACT: The treatment of organic waste plays an important role in the cycling of nutrients and energy, in addition to protecting the environment from polluting sources. The present study aimed to evaluate the potential production of biogas and biostimulants for plants resulting from anaerobic digestion of agroforestry waste of the Viseu region. In a first aproach was conducted project and craft of 3 digestors, leading with the valorization of wastes such as green biomass (LER 20 02 01) and animal manure (LER 02 01 06). For the dimensioning, bibliographical research was carried out to compile information on the operational conditions used at a laboratory scale. The main parameters defined were the retention time of 21 days, solids content >20%, temperature 53 ºC. The installation of the 3 digesters was done at the company Nutrofertil. The digesters were used using a mixture of green biomass (LER 20 02 01) and horse manure produced in organic mode (LER 02 01 06), in a proportion of 68% and 32% (m/m), respectively, to obtain a C/N ratio of 30,5. Then, the residues were characterized in physical-chemical and chemical terms, as well as their mixture. The process was monitored evaluating the production and composition of biogas in the middle and at the end of the retention time. The digested was analyzed following the parameters defined in LD No. 103/2015 of June 15, such as the degree of maturation, phytotoxicity, presence of weed plants and the percentage of humic substances. Therefore, leaching was also analyzed in terms of pH, electrical conductivity and phytotoxicity. The digested went through a maturation process for 30 days, having occurred revolving of the material, having been characteristic following the Decree-Law mentioned above. The residues used presented similar physical-chemical and chemical characteristics, differing in nitrogen value with 4.55% for manure and 0.968% for biomass and carbon with 44.4% for manure and 40.7% for biomass. The initial mixture presented a pH of 8.24 and electrical conductivity of 1.94 mS/cm, with 73.5% organic matter, 1.34% N and a C/N ratio of 30.5 with 69.5% humidity and 30.5% dry mass. During the 21-day period inside the dry anaerobic digester (DAS) at a temperature of 53 ºC, two samples of gas produced were performed, which presented an average concentration of 44.82% of CH4, 45.93% of CO2, 0.10% of NH3, 0.02% of N2O and 9.14% of water vapor. The chemical characterization of digested showed that during the process the decrease in the C/N value was reduced. The production potential of a biostimulant was studied with the quantification of humic compounds in digested before and after maturation, and digested had 3.32% of total humic extract, of these 1.05% are fulvids acids and 2.27% are humic acids, on the other hand, digested after maturation stood out with 13.28% of total humic extract, i.e. 4 times higher, being 5.77% fulvids acids and 7.51% humic acids. Phytotoxicity tests of digested material (before and after maturation) and leaching were performed using the germination test, which showed a result of 44% for digested, 96% leached (diluted 10x) and 114% for the digested after the maturation period. A self-heating test was carried out with Dewar vessels, in which the matured product reached grade V of maturation. The weed seed test showed a satisfactory result demonstrated by the non-germination of weed seeds and germination of 88% of the seeds of sowing watercress. Despite the low production of biogas and a poor mixture in CH4, this work allowed to confirm the potential for recovery of organic residues using a DAS conjugated with the maturation of digested. It was verified the maturation allowed to obtain a product for agricultural use with potential biostimulant effect for plants, contributing to sustainable development. |
