Aproveitamento de resíduos de alimentos de restaurante universitário para produção de biogás via codigestão anaeróbia

Abstract

Resumo : O desperdício de alimentos e seu manejo inadequado constituem uma das principais fontes de emissão de gases de efeito estufa em escala global, representando uma parcela significativa dos resíduos orgânicos que necessitam de tratamento apropriado. A redução da quantidade de desperdício e a implementação de técnicas adequadas de manejo para os resíduos, produzidos inevitavelmente, são essenciais para mitigar esses impactos ambientais. Tais resíduos apresentam potencial energético, podendo ser utilizados, a partir do processo de biodigestão anaeróbia, para produção de biogás. A biodigestão anaeróbia é o processo da degradação da matéria orgânica, sem a presença de oxigênio, realizada por um consórcio de microrganismos, formando principalmente o biogás. Neste trabalho, foi avaliada a degradação e potencial de produção de biogás dos resíduos alimentares do restaurante universitário da UFPR – Setor Palotina. No estudo foi realizado monitoramento de um reator anaeróbio em escala piloto com tanque de digestão de 4200 L e tanque de gás de 2300 L, alimentado com resíduos alimentícios, obtidos em um restaurante universitário. A alimentação do biodigestor foi separada em 3 etapas, iniciando com alimentação 2 vezes na semana com 10kg de alimento, seguido por um período sem alimentação e adição de inóculo e finalizado na etapa 3 com alimentação 2 vezes na semana e 5kg de alimento, totalizando 16 semanas do estudo. Foram feitas análises do inóculo referente à série de sólidos e do digestato e dos resíduos alimentares adicionados com relação ao consumo de sólidos (totais, fixos e voláteis), Óleos e Graxas, Nitrogênio Amoniacal e Total e cloretos. Também foram realizadas análises de pH, acidez e alcalinidade referentes ao digestato e, ainda, foi feita a avaliação da composição do biogás gerado por cromatografia gasosa. Os resultados obtidos para as etapas demonstraram elevada remoção de sólidos, bem como ótimo consumo de óleos e graxas dentro do reator. A avaliação de Nitrogênio total revelou altos níveis de nitrogênio tanto no afluente quanto no efluente da digestão, estando dentro dos padrões da biodigestão, contudo, foi avaliado excesso de amônia no meio, influenciando no pH durante todo o estudo e aumentando a alcalinidade do processo. Ainda assim, não houve a inibição da produção de biogás. Com relação ao biogás produzido, observou-se porcentagens de CH4 e CO2 dentro das faixas esperadas, tendo, em média, 60% de metano para 40% de dióxido de carbono. Com isso conclui-se que a biodigestão anaeróbia pode ser uma boa alternativa para tratamento dos resíduos alimentares.

Abstract : Food waste and its improper management are among the main sources of greenhouse gas emissions on a global scale, representing a significant portion of organic waste that requires appropriate treatment. The reduction of waste volume and the implementation of appropriate management techniques for this unavoidable waste are essential to mitigate these environmental impacts. Food waste has energy potential and can be treated through the anaerobic digestion process, for biogas production. Anaerobic digestion is the process of organic matter degradation, without the presence of oxygen, carried out by microorganisms, resulting in biogas formation. This study evaluated the degradation process and the potential for biogas production from food waste generated by the university restaurant at UFPR’s Palotina campus. In this study, a pilot-scale anaerobic reactor was monitored, consisting of a 4200 L digestion tank and a 2300 L gas tank, continuously fed with food waste collected from a university restaurant. The biodigester feeding process was divided into three stages: it began with feeding twice a week with 10 kg of food, followed by a pause period on the feeding and the addition of inoculum, before progressing to stage 3, where feeding resumed to twice a week with 5 kg of food, totaling 16 weeks of study. The substrate and the digestate were characterized according to Total Solids, Total Fixed Solids, Total Volatile Solids, Oils and Greases, Total Nitrogen, Total Ammonia Nitrogen (TAN) and Chlorine. Analyses of acidity, alkalinity and pH of the digestate were also conducted, as well as an evaluation of the biogas composition, using gas chromatography. The analytical results demonstrated excellent solids removal, as well as an effective consumption of oils and greases within the reactor. The evaluation of total nitrogen revealed high nitrogen levels before and after the biodigeston, remaining within the standards of biodigestion, however, an excess of ammonia was identified in the system, which influenced the pH throughout the study and increased the alkalinity of the process. Still, there was no inhibition on the gas production. Regarding the biogas produced, satisfactory percentages of CH4 and CO2 were observed throughout the study, remaining within the expected ranges, with an average of 60% methane and 40% carbon dioxide. Therefore, it can be concluded that anaerobic digestion can be a viable alternative for the treatment of food waste. Keywords: renewable energies; waste management; anaerobic digestion; organic waste.