Biodigestão anaeróbia a partir de combinações de dejetos e resíduos orgânicos: Produção de biogás e biofertilizante

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18378/rbfh.v13i4.11151

Resumo

A combinação de biomassas, temperaturas entre outros, podem afetar a eficiência e/ou acelerar o desempenho do processo de digestão anaeróbica, como promover maior produção de biogás e melhorias na nutrição do substrato (biofertilizante). Neste contexto, o objetivo dessa pesquisa foi de investigar a produção do biogás e a incorporação dos nutrientes ao biofertilizantes, a partir da combinação de misturas de dejetos suínos e restos de alimentos em um biodigestor canadense. A metodologia foi de pesquisa experimental, utilizando um biodigestor e operalizando em três fases. Cada fase procedeu com um fatorial 2x5, dois pontos de coletas e cinco épocas de amostragem, com três repetições. Foram monitorados a proporção das biomassas em função do tempo de retenção (35 dias). As análises, dos afluentes e efluentes, abrangeram as físico-químicas, macronutrientes e quantificação e qualificação do biogás gerado. Os resultados revelaram que em todas as fases ocorreram a produção de biogás. Porém, observou-se que o aumento de concentração de restos de alimentos aos dejetos suínos não elevou a produção de biogás, visto que nas fases II e III não foram superiores a fase I, sendo comprovada pelo modelo matemático de Chen. E, a produção de biogás em todas as fases obteve percentuais predominante em CH4 superior ao CO2. Outra observação, versou sobre a combinação das biomassas, visto agregarem aos substratos nas fases II e III, melhores concentrações de NPK do que a fase I, sendo essenciais para o desenvolvimento das plantas e nutrição do solo.

Referências

ADNANE, I.; TAOUMI, H.; ELOUAHABI, K.; LAHRECH, K; OULMEKKI, A. Valorization of crop residues and animal wastes: Anaerobic co-digestion technology. Heliyon, v. 10, p.26440, 2024.

AIRES, A.W.; SILVA, F. M.; CASTRO, V. M. U.; WENZEL, B. M. Avaliação do desempenho de um biodigestor canadense modificado no tratamento de dejetos de suínos. Engevista, v. 16, p. 329-338, 2014.

APHA. American Public Health Association. Standard Methods for the Examinations for Water and Wastewater. Washington, D.C: 21th edition. 2005.

ARAÚJO, I.S.; OLIVEIRA, J. L.R.; ALVES, R. G. C. M.; BELLI FILHO P.; COSTA, R. H. R. D. A. Avaliação de sistema de tratamento de dejetos suínos instalado no Estado de Santa Catarina. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.16, p. 745–753, 2012.

DUA, C.; ABDULLAH, J. J.; GREETHAM, D.; FU, D.; M YU, REN, L.; LI, S.; LU, D. Valorization of food waste into biofertiliser and its field application. Journal of Cleaner Production, v. 187, p. 273-284, 2018.

BALESTIERI, J. A. P. Geração de energia sustentável. São Paulo: Editora Unesp. 1° Edição, 2014, 362p.

BORGES, A. D. E M.; PEREIRA, J.; LUCENA, E. M. P. Caracterização da farinha de banana verde. Revista de Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.29, p. 333-339, 2009.

BARBOSA, G.; LANGER, M. Uso de biodigestores em propriedades rurais: uma alternativa à sustentabilidade ambiental. Unoesc & Ciência ACSA, v. 2, p. 87-96, 2011.

CHEN, Y. R. Kinetic analysis of anaerobic digestion of pig manure and its design implications. Agricultural Wastes, v. 8, p. 65-81, 1983.

CHERNICHARO, C. L.; RUTKOWSKI, E.W.; VOLSCHAN JUNIOR, CASSINI, I.; S. T. A. Resíduos Sólidos: processamento de resíduos sólidos orgânicos: guia do profissional em treinamento: nível 2/Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org.). Belo Horizonte: ReCESA, 2007, 68p.

CHERUBINI, E.; ZANGHELINI, G. M.; ALVARENGA, R. A. F.; FRANCO, D.; SOARES, S. R. Life cycle assessment of swine production in Brazil: a comparison of four manure management systems. Journal of Cleaner Production, v. 87, p. 68-77, 2015.

COSTA, G. G da; SANTOS, I. F. S. dos; BARROS, R. M.; TIAGO FILHO, G. L.; MACHADO, G. de O.; BARBEDO, M. D. G. Mapping and energy analysis of Brazilian bioenergy power potential for three agricultural biomass byproducts. Journal of Cleaner Production, v. 349, p. 131466, 2022.

FREITAS, F.F.; SOUZA, S. S.; FERREIRA, L. R. A.; OTTO, R. B.; ALESSIO, F. J.; SOUZA, S. N. M.; VENTURINI, O. J.; ANDO JUNIOR, O. H. The Brazilian market of distributed biogas generation: Overview, technological development and case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 101, p. 146-157, 2019.

FORNARI, E. Manual prático de agroecologia. São Paulo: Aquariana, 2002, 237 p.

GRANZOTTO, F.; AITA, C.; SILVEIRA, D.D.; MAYER, F.D.; PUJOL, S.B.; PINAS, J.A.V; HOFFMANN, R. Use of anaerobic biodigestor in the treatment of organic waste from a university restaurant. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 9, p 105795, 2021

GERHARDT, T. E.; SILVEIRA, D. T. Métodos de pesquisa. Coordenação: UAB/UFRGS e SEAD/UFRGS. Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2009. 120 p.

HALMEMAN, M. C. R.; STACHISSINI, M. G.; DAMACENO, F. M.; GABRIEL FILHO, L. R. A.; CREMASCO, C. P.; PUTTI, F.F. The deployment of biodigester systems in rural properties. Brazilian Journal of Biosystems Engineering, v. 8, p. 351-360, 2014.

HAMMER, O.; HARPER, D. A. T.; RIAN, P. D. Past: palaeonthological statistics software package for education and data analysis. Version 3, 2017. Disponível em: https://folk.uio.no/ohammer/past/past3manual.pdf.

HASHIMOT, A.G.; CHEN, Y. R.; VAREL, V. H. Theoretical aspects of anaerobic fermentation: State-of-the-art. In: Livestock wastes: A renewable resource. ASABE, St. Joseph, MI 49085, 95, p. 86-91, 1981.

IPCC. Intergovernernmental Panel On Climate Change. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Chapter 10: Emissions From Livestock And Manure Management. 2006.

JACOB, S.; BANERJEE, R. Modeling and optimization of anaerobic codigestion of potato waste and aquatic weed by response surface methodology and artificial neural network coupled genetic algorithm. Bioresource Technology, v. 214, p. 386-395, 2016.

LAUZURIQUE, Y.; SEGURA, S.; GUERRA, S.; CARVAJAL, A.; HUILINIR, C.; CASTRO, I.P. Enhancing methane production using various forms of steel shavings and their effect on microbial consortia during anaerobic digestion of swine wastewater. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 12, p. 113764, 2024.

LEE, J.; HWANG, B.; KOO, T.; SHIN, S. G.; KIM, W.; HWANG, S. Temporal variation in methanogen communities of four different full-scale anaerobic digesters treating food waste-recycling wastewater. Bioresource Technology, v. 168, p. 59-63 2014.

LEE, E.; BITTENCOURT, P.; CASIMIR, L.; JIMENEZ, E.; WANG. M.; ZHANG, Q.; ERGAS, S. J. Biogas production from high solids anaerobic co-digestion of food waste, yard waste and waste activated sludge. Waste Management, v. 95, p. 432-439, 2019.

LEUNG, D. Y. C.; WU, X.; LEUNG, M. K. H. A review on biodiesel production using catalyzed transesterification. Applied Energy, v. 87, p. 1083-1095, 2010.

MAO, C; FENG, Y; WANG, X; REN, G. Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 45, p. 540-555, 2015.

MORAES, M. T.; ARNUTI, F; SILVA, V.R.; SILVA, R. F.; BASSO, C. J.; ROS, C. O. D. A. Dejetos líquidos de suínos como alternativa a adubação mineral na cultura do milho. Ciências Agrárias, v. 35, p. 2945-2954, 2014.

OLIVEIRA, L. R. G.; SANTOS FILHO, D. A.; VASCONCELOS, K. C.; LUCENA, T.V.; JUCÁ, J. F. T.; SANTOS, A. F. M. S. Methanization potential of anaerobic biodigestion of solid food waste. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 22, p. 69-73, 2018.

PIN, B. V. R; BARROS, R. M.; LORA, E. E. S.; OLMO, O. A.; SANTOS, I. F. S.; RIBEIRO, E. M.; ROCHA, J. V. F. Energetic use of biogas from the anaerobic digestion of coffee wastewater in southern Minas Gerais, Brazil. Renewable Energy, v. 146, p. 2084-2094, 2020.

REIS, A. S. Tratamento de resíduos orgânicos em biodigestor anaeróbio. 2012. 63f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco, CAA. Núcleo de Tecnologia, 2012.

RUIZ, R. L. Microbiologia do rúmen e do biodigestor. In: Microbiologia zootécnica. São Paulo: Roca, 1992, p. 124-167.

SAMPAIO, C. A. P.; NÄÄS, I. A.; SALGADO, D. D. Amônia, gás sulfídrico, metano e monóxido de carbono na produção de suínos. Revista de Ciências Agroveterinárias, v. 5, p. 156-164, 2006.

SCHOMMER, V. A.; WENZEL, B. M.; DAROIT, D. J. Anaerobic co-digestion of swine manure and chicken feathers: Effects of manure maturation and microbial pretreatment of feathers on methane production. Renewable Energy, v. 152, 1284e1291, 2020.

SILVA, W. T. L.; NOVAES, A. P.; KUROKI, V.; MARTELLI, L. F. A; MAGNONI JÚNIOR, L. Avaliação físico-química de efluente gerado em biodigestor anaeróbio para fins de avaliação de eficiência e aplicação como fertilizante agrícola. Química Nova, v. 35, p. 35-40, 2012.

SAWIN, J.L.; BHATTACHARYA, S. C.; GALÂN, E. M.; MCCRONE, A.; MOOMAW, W. R.; SONNTAG-O’BRIEN, V; SVERRISSON, F.; CHAWLA, K.; MUSOLINO, E.; SKEEN, J.; MARTINOT, E. Renewables 2012 Global Status Report. Paris: REN21, 2012. Disponível em: <http://www.ren21.net/Portals/97/documents/GSR/GSR2012_low%20res_FINAL.pdf>.

VERONEZE, M.L.; SCHWANTES, D.; GONÇALVES JUNIOR, A. C.; RICHART, A.; MANFRIN, J.; SCHILLER, A. P.; SCHUBA, T. B. Production of biogas and biofertilizer using anaerobic reactors with swine manure and glycerin doses. Journal of Cleaner Production, v. 213, p. 176-184, 2019.

WU, W.; CHENG, L. C.; CHANG, J. S. Environmental life cycle comparisons of pig farming integrated with anaerobic digestion and algae-based wastewater treatment. Journal of Environmental Management, v. 264, p. 110-512, 2020.

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Publicado

2024-12-23

Como Citar

Sales, J. C. F. de, Farias, C. A. S. de, Lima, A. S., Andrade Sobrinho, L. G. de, & Candeia, R. A. (2024). Biodigestão anaeróbia a partir de combinações de dejetos e resíduos orgânicos: Produção de biogás e biofertilizante. Revista Brasileira De Filosofia E História, 13(4), 4583–4592. https://doi.org/10.18378/rbfh.v13i4.11151