Determinação do potencial bioquímico de biogás e metano de Iodo centrifugado de agroindústria

Abstract

Resumo: O crescimento da agroindústria resulta no aumento da geração de efluentes e resíduos com alto teor orgânico, para mitigar os impactos ambientais causados por este passivo e promover uma recuperação energética em forma de biogás, a digestão anaeróbia surge como uma rota tecnológica promissora. Diante disso, o objetivo do estudo foi avaliar o Potencial Bioquímico de Biogás e o Potencial Bioquímico de Metano do lodo centrifugado proveniente do tratamento de efluente da indústria de abate e processamento de aves e peixes em biorreator de bancada, analisando a viabilidade do processo e a melhor relação de inóculo:substrato para geração de metano, utilizando lodo centrifugado como substrato. A metodologia envolveu experimentos conduzidos no Laboratório de Produção de Biocombustíveis da Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina. Utilizou-se lodo centrifugado coletado em uma agroindústria local e um inóculo anaeróbio aclimatado e enriquecido, composto por misturas de digestores de laticínios, águas residuárias de suinocultura e esterco fresco de gado leiteiro. Os ensaios ocorreram em biorreatores de batelada de 250 mL sob temperatura mesofílica de 37,5 °C e agitação de 80 rpm, contendo 50 ml de inóculo e 50 ml de água destilada. Foram adicionados aos reatores a massa equivalente de lodo centrifugado para as proporções de 2,48:1, 3,74:1 e 5,35:1 de inóculo:substrato, denominados misturas A, B e C respectivamente, calculadas a partir dos SV de cada componente, sendo também realizados controles positivo, utilizando celulose microcristalina e negativo, com apenas inóculo. Foram realizadas análises físico-químicas iniciais e finais de pH, série de sólidos, alcalinidade, ácidos voláteis, nitrogênio, demanda química de oxigênio e óleos e graxas. Os resultados indicaram que o lodo centrifugado possui elevado teor orgânico, constituído por 462,62 g/kg de sólidos voláteis, representando 93,04% dos sólidos totais. A mistura A obteve o desempenho superior do estudo, alcançando eficiências de remoção de 40,98% para sólidos voláteis, 77,28% para demanda química de oxigênio e 26,03% para óleos e graxas. Essa mistura gerou um Potencial Bioquímico de Biogás de 899,73 NmL·gSV ¹ e ? Potencial Bioquímico de Metano de 491,20 NmL·gSV ¹. As misturas B e C apresentaram ? reduções expressivas nos rendimentos, causadas pela subutilização da carga orgânica inicial e predominância da atividade endógena do inóculo. O aproveitamento energético por combustão do biogás produzido pela mistura A estimou um Poder Calorífico Inferior de 17,47 kJ/gSV. Conclui-se que o lodo centrifugado apresenta expressivo valor energético latente para a geração de bioenergia e metano dentro de uma estrutura de economia circular, contudo, a maximização de sua conversão biológica eficiente exige o manejo rigoroso das proporções operacionais entre inóculo e substrato

Abstract: The growth of agroindustry results in the increase of the generation of effluents and waste with high organic content, to mitigate the environmental impacts caused by this liability and promote an energy recovery in the form of biogas, anaerobic digestion emerges as a promising technological route. In view of this, the objective of the study was to evaluate the Biochemical Biogas Potential and the Biochemical Methane Potential of the centrifuged sludge from the effluent treatment of the poultry and fish slaughtering and processing industry in a bench bioreactor, analyzing the feasibility of the process and the best inoculum:substrate ratio for methane generation, using centrifuged sludge as substrate. The methodology involved experiments conducted at the Biofuels Production Laboratory of the Federal University of Paraná, Palotina Sector. Centrifuged sludge collected from a local agroindustry and an acclimated and enriched anaerobic inoculum were used, composed of mixtures of dairy digesters, swine wastewater and fresh dairy cattle manure. The assays occurred in 250 mL batch bioreactors under mesophilic temperature of 37.5 °C and agitation of 80 rpm, containing 50 mL of inoculum and 50 mL of distilled water. The equivalent mass of centrifuged sludge was added to the reactors for the proportions of 2.48:1, 3.74:1 and 5.35:1 of inoculum:substrate, denominated mixtures A, B and C respectively, calculated from the SV of each component, with positive control using microcrystalline cellulose and negative control with only inoculum also being performed. Initial and final physicochemical analyses of pH, solids series, alkalinity, volatile acids, nitrogen, chemical oxygen demand and oils and grease were performed. The results indicated that the centrifuged sludge has high organic content, constituted by 462.62 g/kg of volatile solids, representing 93.04% of the total solids. Mixture A obtained the superior performance of the study, reaching removal efficiencies of 40.98% for volatile solids, 77.28% for chemical oxygen demand and 26.03% for oils and grease. This mixture generated a Biochemical Biogas Potential of 899.73 NmL·gSV ¹ and a Biochemical ? Methane Potential of 491.20 NmL·gSV ¹. Mixtures B and C presented expressive ? reductions in yields, caused by the underutilization of the initial organic load and predominance of the endogenous activity of the inoculum. The energy recovery by combustion of the biogas produced by mixture A estimated a Lower Heating Value of 17.47 kJ/gSV. It is concluded that the centrifuged sludge presents an expressive latent energy value for the generation of bioenergy and methane within a circular economy framework, however, the maximization of its efficient biological conversion requires strict management of the operational proportions between inoculum and substrate