Efeito da adição de glicerol residual na digestão anaeróbia de efluentes de fecularia e abatedouro

Palavras-chave: Bioenergia, Produção de metano, Remoção de sólidos voláteis

Resumo

A codigestão anaeróbia consiste na mistura de dois ou mais substratos com características complementares, tendo como vantagens maior rendimento de metano e elevada remoção de matéria orgânica. Este estudo objetivou quantificar e monitorar o comportamento da produção de metano e remoção de sólidos voláteis (SV) a partir da codigestão anaeróbia individual da manipueira e do efluente da linha vermelha do abate de bovinos com glicerol residual da produção de biodiesel. Os reatores com 1,6 L de volume de trabalho foram operados em batelada com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 21 dias. Para quantificar a produção de metano, utilizou-se um gasômetro baseado no princípio de deslocamento de volume de solução de NaOH pelo gás. A maior produtividade de metano e eficiência de remoção de SV foram obtidas na codigestão anaeróbia da manipueira + glicerol com 0,17 ± 0,11 L metano L-1 reator d-1 e 68 ± 1%, respectivamente. Na digestão anaeróbia do efluente da linha vermelha + glicerol a produtividade de metano foi 55% superior ao respectivo tratamento controle (sem adição de glicerol), mas neste tratamento observou-se a menor eficiência de remoção de SV entre todos os ensaios. O uso do glicerol residual como cosubstrato aumentou a taxa de produção de metano, possibilitando a redução dos custos de produção deste biocombustível e mitigação dos impactos ambientais.

Biografia do Autor

Marcos Araujo Lins, Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE
Mestre em Engenharia Agrícola pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Cascavel (PR), Brasil.
Jussara Silva Berger, Universidade Federal do Paraná - UFPR
Tecnóloga em Biotecnologia pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), Palotina (PR), Brasil.
Manoel Penachio Gonçalves, Universidade Federal do Paraná - UFPR
Doutorando do Programa de Pós-graduação em Fitopatologia da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" da Universidade de São Paulo - ESALQ-USP, Piracicaba (SP), Brasil.
Dilcemara Cristina Zenatti, Universidade Federal do Paraná - UFPR
Docente do Departamento de Engenharias e Exatas da Universidade Federal do Paraná (UFPR), Palotina (PR), Brasil.
Eliane Hermes, Universidade Federal do Paraná - UFPR
Docente permanente do Programa de Pós-graduação em Biotecnologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR), Palotina (PR), Brasil.

Referências

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.

Publicado
2021-03-26
Seção
Meio Ambiente