Biodigestão anaeróbia de resíduos vegetais provenientes de central de abastecimento

Autor: Edwiges, Thiago
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTEUniversidade Estadual do Oeste do ParanáUNIOESTE.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-05T19:08:26Z No. of bitstreams: 1 Thiago_Edwiges2017.pdf: 2041114 bytes, checksum: f435c702dd49431aa0534c4ce49e2533 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-09-05T19:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thiago_Edwiges2017.pdf: 2041114 bytes, checksum: f435c702dd49431aa0534c4ce49e2533 (MD5) Previous issue date: 2017-08-18
The economical development and urbanization process have contributed to the increase in solid waste generation and problems related to final disposal. Thus, the National Solid Waste Policy reinforces treatment in order to improve efficiency in the management of solid waste as one of its priorities and stimulates to recover and use energy. Anaerobic digestion has been suggested as a promising approach to the treatment of organic fraction of solid waste, mainly because it represents an opportunity to reduce environmental pollution and minimizes impacts concerning the energy crisis. So, this trial aimed at evaluating FVW biogas potential, collected in a wholesale market (Unit from Foz do Iguaçu/PR) through batch and semicontinuous tests. Fruits and vegetables trading from that unit generates approximately 70,500 t year-1, with 2,800 kg d-1 solid waste, composed of almost 85% organic matter. The influence of chemical composition of twelve FVW different samples with different compositions on biochemical methane potential (BMP) was analyzed. The BMP ranged from 288 LN CH4 kg VS-1 to 516 LN CH4 kg VS-1, with significant statistical differences among means. This was explained by in the waste chemical composition over time. BMP variation was most strongly correlated for lipid content and high calorific values (HCV). Linear regression analyses were carried out to develop statistical models to predict as fast as possible methane potential of this kind of waste. The models were analyzed according to chemical compounds and HCV based on simple and multiple regression. The model with the best statistical metrics included lipid, protein, cellulose, lignin, and HCV, with a 92.5% R² and lignin content negatively correlated to BMP. Since HCV and lipids were strongly correlated, and because HCV can be determined more rapidly than chemical composition, HCV may be useful for predicting BMP. In addition to batch tests, the performance of anaerobic digestion was also investigated in a semicontinuous mode using a FVW mixture as a single substrate. The performance of a continuous stirred tank reactor (CSTR) was monitored along with the gradual increase of organic loading rates (OLR) from 0.5 gVS L–1 d–1 to 5.0gVSL–1d–1. BMP of FVW used as a feedstock to CSTR was 370 LN CH4 kg VS-1 with 81% biodegradability. During the whole trial pH was stable and there was an adequate level of buffering capacity in the system. Volumetric biogas production (LN biogas L–1 d–1) increased linearly (R² = 94.4%) according to OLR increase. On the other hand, the specific methane production (LN CH4 kg VS-1) has registered the best performance at an OLR of 3.0 g VS L–1 d–1 and 30 days of hydraulic retention time, with 285 LN CH4 kg VS-1 added, reaching 74% of BMP measured by batch tests. A clear accumulation of volatile fatty acids (VFA) was monitored with a decreased specific methane yield was detected with an OLR above 3.0 g VS L–1 d–1.
O crescimento econômico e o processo de urbanização vêm contribuindo para o aumento da geração de resíduos sólidos e problemas relacionados à disposição final. A Política Nacional de Resíduos Sólidos reforça o tratamento com o intuito de melhorar a eficiência quanto ao gerenciamento dos resíduos sólidos no país, como uma de suas prioridades e enfatiza o incentivo à recuperação e ao aproveitamento energético. A biodigestão anaeróbia tem sido apontada como uma abordagem promissora ao tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos, sobretudo por representar oportunidade de reduzir a poluição ambiental e minimizar os impactos da crise energética. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de produção de biogás de resíduos de frutas e hortaliças (RFH) coletados na Central de Abastecimento (CEASA – Unidade de Foz do Iguaçu/PR) a partir de testes em batelada e em regime semicontínuo. A comercialização de frutas e hortaliças da unidade é de aproximadamente 70.500 t ano-1, com geração de resíduos sólidos de 2.800 kg d-1, compostos por aproximadamente 85% de matéria orgânica. A influência da composição química de doze amostras de RFH com diferentes composições sobre o potencial bioquímico de metano (PBM) foi analisada. O PBM dos resíduos variou entre 288 LN CH4 kg SV-1 e 516 LN CH4 kg SV-1, com diferenças estatísticas significativas entre as médias, o que pôde ser explicado pela variação na composição química dos resíduos ao longo do tempo. A variação do PBM foi mais fortemente correlacionada à variação do teor de lipídeos e do poder calorífico superior (PCS). Foram realizadas análises de regressão linear visando desenvolver modelos estatísticos para estimar, de forma mais rápida, o potencial metanogênico deste tipo de resíduo. Os modelos foram analisados considerando os componentes químicos e o PCS a partir de regressão linear simples e múltipla. O modelo com as melhores métricas estatísticas foi obtido considerando lipídio, proteína, celulose, lignina e PCS, com R² de 92,5% e com teor de lignina negativamente correlacionado ao PBM. Como o PCS e os lipídeos apresentaram forte correlação, e como o PCS pode ser determinado, em geral, de forma mais rápida que a composição química, o PCS pode ser considerado um parâmetro útil para a estimava do PBM. Além dos testes em batelada, investigou-se também o desempenho da biodigestão anaeróbia em regime semicontínuo utilizando-se uma mistura de RFH como único substrato. O desempenho de reator de mistura completa (do inglês CSTR) foi monitorado juntamente com o aumento gradativo da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,5 g SV L-1 d-1 até 5,0g SV L-1 d-1. O PBM dos RFH utilizado para alimentar o reator foi 370 LN CH4 kg SV-1 com biodegradabilidade de 81%. Durante todo o ensaio o pH se manteve estável e o sistema apresentou boa capacidade tampão. A produção volumétrica de biogás (LN biogás L-1 d-1) aumentou de forma linear (R² = 94,4%) de acordo com aumento da COV. Já a produção específica de metano (LN CH4 kg SV-1) indicou o melhor desempenho com COV de 3,0 g SV L-1 d-1 e 30 dias de tempo de retenção hidráulica, com 285 LN CH4 kg SV-1 adicionados, e atingiu 74% de PBM, medido a partir dos testes em batelada. Observou-se um acúmulo evidente de ácidos graxos voláteis (AGV), com consequente redução da produção de metano a partir da COV acima de 3,0 g SV L-1 d-1.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: