Effect of the addition of residual glycerol in anaerobic digestion of starch and abbatoir effluents
DOI:
https://doi.org/10.17765/2176-9168.2021v14n2e6149Keywords:
Bioenergy, Production of methane, Removal of volatile solidsAbstract
Anaerobic co-digestion consists in the mixture of two or more substrates with complementary features, with the advantage of higher methane yield rates and high removal of organic matter. Current assay quantifies and monitors the behavior of methane production and the removal of volatile solids by anaerobic co-digestion of starch and of the effluent of the red line of bovine laying down with residual glycerol of biodiesel production. The 1.6 L reactors were operated in batches with hydraulic retention time (TRH) of 21 days. A gasometer based on volume displacement of a NaOH solution by gas was employed to quantify methane production. High methane productivity and SV removal efficiency were obtained by anaerobic co-digestion of starch+glycerol with 0.17 ± 0.11 L methane L-1 reactor d-1 and 68 ± 1%, respectively. In the case of anaerobic digestion of the effluent of the red line + glycerol, methane productivity was 55% higher than control (without addition of glycerol), although the treatment had the lowest removal efficiency rate among all the assays. Residual glycerol as co-substrate increased the methane production rate and made possible cost decrease in the production of the biofuel and mitigation of environmental impacts.References
AQUINO, S. F.; CHERNICHARO, C. A. L.; FORESTI, E.; DOS SANTOS, M. L. F.; MONTEGGIA, L. O. Metodologias para determinação da atividade metanogênica específica (AME) em lodos anaeróbios. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 12, n. 2, p. 192-201, abr./jun. 2007.
APHA. American Public Health Association. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21. ed. Washington, 2005.
ASTALS, S.; NOLLA-ARDÈVOL, V.; MATA-ALVAREZ, J. Anaerobic co-digestion of pig manure and crude glycerol at mesophilic conditions: Biogas and digestate. Bioresource Technology, v. 110, p. 63-70, 2012.
BARICHELLO, R.; HOFFMANN, R.; SILVA, S. O. C.; DEIMLING, M. F.; FILHO, N. C. O uso de biodigestores em pequenas e médias propriedades rurais com ênfase na agregação de valor: um estudo de caso na região Noroeste do Rio Grande do Sul. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 8, n. 2, p. 333-355, maio/ago. 2015.
CASTRILLÓN, L.; FERNÁNDEZ-NAVA, Y.; ORMAECHEA, P.; MARAÑÓN, E. Methane production from cattle manure supplemented with crude glycerin from the biodiesel industry in CSTR and IBR. Bioresource Technology, v. 127, p. 312-317, 2013.
COSTA, L. V. C. D.; MOGHRABI, J. D. A.; SAGULA, A. L.; LUCAS JÚNIOR, J. D. Tratamento anaeróbio da água residuária de frigorífico com uso de biodigestores: utilização de remediadores biológicos para produção de biogás. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas, v. 7, n. 2, p. 77-85, 2013.
DUBLEN, D.; STEINHAUSER, A. Biogas from Waste and Renewable Resources: an introduction. 2. ed. Wiley-VCH, 2011.
DUDA, R. M.; OLIVEIRA, R. A. Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator UASB e filtro anaeróbio em série seguidos de filtro biológico percolador. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 16, n. 1, p. 91-100, jan./mar. 2011.
FIERRO, J.; MARTINEZ, E. J.; ROSAS, J. G.; FERNÁNDEZ, R. A.; LÒPEZ, R.; GOMEZ, X. Co-Digestion of swine manure and crude glycerine: Increasing glycerine ratio results in preferential degradation of labile compounds. Water, Air & Soil Pollution, v. 227, n. 78, p. 1-13, 2016.
FLECK, L.; TAVARES, M. H.; EYNG, E.; ANDRADE, M. A. D. M.; FRARE, L. M. Optimization of anaerobic treatment of cassava processing wastewater. Engenharia Agrícola, v. 37, n. 3, p. 574-590, 2017.
FORESTI, E.; ZAIAT, M.; MORAES, E. M.; ADORNO, T. A. M.; PAIM, A. P.; RODRIGUES, J. A. D.; RATUSNEI, M. S.; CANTO, S. C.; DAMASCENO, L. H. S.; BORZANI, W. Métodos e análises físico-químicas de rotina de águas residuárias tratadas biologicamente. Instituto Mauá de Tecnologia, USP. 2005.
FRIEDRICH, L.; SANDERSON, K.; PAZUCH, A. F.; BARICCATTI, R. A.; LENZ, A. M.; SOUZA, S. N. M.; LINDINO, C. A.; NOGUEIRA, C. E. C.; SIQUEIRA, J. A. C.; FRIGO, E. P.; FEIDEN, A. Crude glycerol co-digestion associated with swine manure in biogas production: A study in Brazil. African Journal of Agricultural Research, v. 11, n. 9, p. 792-799, 2016.
GARFÍ, M.; MARTÍ-HERRERO, J.; GARWOOD, A.; FERRER, I. Household anaerobic digesters for biogas production in Latin America: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 60, p. 599-614, 2016.
HEYDT, A. R.; CREMONEZ, P. A.; PARISOTTO, E. I. B.; MEIER, T. R. W.; TELEKEN, J. G. Biodigestão anaeróbia de resíduos líquidos de fecularia com adição de glicerol em fase termofílica. Revista Gestão & Sustentabilidade Ambiental, v. 4, (Edição especial), p. 498-514, 2015.
KONRAD, O.; KOCH, F. F.; LUMI, M.; TONETTO, J. F.; BEZAMA, A. Potencial of biogas production from swine manure supplemented with glycerine waste. Engenharia Agrícola, v. 34, n. 5, p. 844-853, set./out. 2014.
KUCZMAN, O.; GOMES, S. D.; TAVARES, M. H. F.; DOUGLAS, G. B.; TORRES, D. G. B.; ALCÂNTARA, M. S. Produção específica de biogás a partir de manipueira em reator de fase única. Engenharia Agrícola, v. 31, n. 1, p. 143-149, jan./fev. 2011.
KUNZ, A.; DO AMARAL, A. C.; STEINMETZ, R. L. R. Padronização de uso das unidades de medidas em processos de produção de biogás. Embrapa Suínos e Aves, Comunicado Técnico nº 537, Concórdia, 2016.
LARSEN, A. C.; GOMES, B. M.; GOMES, S. D.; ZENATTI, D. C.; TORRES, D. B. Anaerobic co-digestion of crude glycerin and starch industry effluent. Engenharia Agrícola, v. 33, n. 2, p. 341-352, mar./abr. 2013.
LEE, M.; HIDAKA, T.; HAGIWARA, W.; TSUNO, H. Comparative performance and microbial diversity of hyperthermophiclic and thermophilic co-digestion of kitchen garbage and excess sludge. Bioresource Technology, v. 100, p. 578-585, 2009.
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.
MATA-ALVAREZ, J.; DOSTA, J.; ROMERO-GUIZA, M. S.; FONOLL, X.; PECES, M.; ASTALS, S. A critical review on anaerobic co-digestion achievements between 2010 and 2013. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 36, p. 412-427, 2014.
MÉZES, L.; BIRÓ, G.; SULYOK, E.; PETIS, M.; BORBÉLY, J.; TAMÁS, J. Novel approach on the basis of FOS/TAC method. In: INTERNATIONAL SYMPOSIA RISK FACTORS FOR ENVIRONMENT AND FOOD SAFETY, 2011, Oradea. Anais […]. Oradea, 2011, p. 802-807.
ORTIZ, G.; VILLAMAR, C. A.; VIDAL, G. Odor from anaerobic digestion of swine slurry: influence of pH, temperature and organic loading. Scientia Agrícola, v. 71, n. 6, p. 443-450, 2014.
PINTO, P. H. M.; CABELLO, C. Tratamento de manipueira de fecularia em biodigestor anaeróbio para disposição em corpo receptor, rede pública ou uso em fertirrigação. Energia na Agricultura, v. 26, n. 3, p. 127-140, 2011.
QUIAO, W.; YAN, X.; YE, J.; SUN, Y.; WANG, W.; ZHANG, Z. Evolution of biogas production from different biomass wastes with/without hydrothermal pretreatment. Renewable Energy, v. 36, p. 3313-3318, 2011.
ROBRA, S.; SERPADA, R. C.; OLIVEIRA, A. M.; ALMEIDA NETO, J. A.; SANTOS, J. V. Generation of biogas using crude glycerin from biodiesel production as a supplement to cattle slurry. Biomass and Bioenergy, v. 34, n. 9, p. 1330-1335, 2010.
SILVA, J. L. G.; ANDREANI, C. L.; WATTHIER, E.; GOMES, S. D. Redução de sólidos totais, voláteis, e fixos em reatores anaeróbios de fluxo contínuo com meio suporte. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL SOBRE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS AGROPECUÁRIOS E AGROINDUSTRIAIS, 2, 2011, Foz do Iguaçu. Anais [...]. Foz do Iguaçu, 2011. p. 1-4.
STRASSBURG, U.; OLIVEIRA, N. M.; JUNIOR, W. F. R. O potencial de geração de biogás proveniente da criação de suínos no Oeste do Paraná: um estudo exploratório. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 9, n. 4, p. 803-818, out./nov. 2016.
TESSARO, A. B.; TESSARO, A. A.; CANTÃO, M. P.; MENDES, M. A. Potencial energético da cama de aviário produzida na região Sudoeste do Paraná e utilizada como substrato para a produção de biogás. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, v. 8, n. 2, p. 357-377, maio/ago. 2015.
THEBALDI, M. S.; SANDRI, D.; FELISBERTO, A. B.; ROCHA, M. S.; NETO, S. A. Qualidade da água de um córrego sob influência de efluente tratado de abate bovino. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 15, n. 3, p. 302-309, mar. 2011.
WARE, A.; POWER, N. Biogas from cattle slaughterhouse waste: Energy recovery towards an energy self-sufficient industry in Ireland. Renewable Energy, v. 97, p. 541-549, 2016.
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