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Title: Avaliação da co-digestão anaeróbia como alternativa para valorização de resíduos do processamento de mandioca e dejetos de gado leiteiro.
Authors: Martins, Raissa Machado Maluf
metadata.dc.contributor.advisor: Baeta, Bruno Eduardo Lobo
Herrera Adarme, Oscar Fernando
Keywords: Co-digestão anaeróbia
Biogás
Bagaço de mandioca
Issue Date: 2022
metadata.dc.contributor.referee: Baeta, Bruno Eduardo Lobo
Herrera Adarme, Oscar Fernando
Passos, Fabiana Lopes Del Rei
Aquino, Sergio Francisco de
Citation: MARTINS, Raissa Machado Maluf. Avaliação da co-digestão anaeróbia como alternativa para valorização de resíduos do processamento de mandioca e dejetos de gado leiteiro. 2022. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2022.
Abstract: No presente estudo realizou-se a co-digestão anaeróbia de três diferentes substratos para a produção de biogás. Tal processo tem por objetivo mitigar dois dos principais problemas ambientais que enfrentamos atualmente: os malefícios desencadeados na obtenção de energia de fontes não renováveis e no descarte inadequado de resíduos e efluentes, principalmente pela agropecuária. Os substratos utilizados foram a manipueira, o bagaço de mandioca e o esterco de gado leiteiro. A manipueira e o bagaço são gerados no processamento da mandioca, já o esterco de gado leiteiro resulta da criação do gado leiteiro. Ambos os setores são encontrados no sul do estado de Minas Gerais. Para a determinação das proporções de mistura experimentais realizou-se um planejamento de mistura em função da massa total de substratos no reator, a digestão ocorreu em batelada, à 35°C. Os melhores rendimentos de metano obtidos foram de 150,33 NmLCH4.gSV-1 (114,46 NmLCH4.gDQO-1 e 169,59 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% manipueira (relação C/N = 14,04), 130,43 NmLCH4.gSV-1 (93,84 NmLCH4.gDQO-1 e 147,13 mLCH4.gSV-1 ), para a condição contendo 66,7% de esterco, 16,7% de bagaço e 16,7% de manipueira (relação C/N = 34,84) e 71,25 NmLCH4.gSV-1 (48,57 N mLCH4.gDQO-1 e 80,38 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% de esterco (relação C/N = 17,28). Condições contendo uma proporção de bagaço elevada (acima de 33%) apresentaram relações C/N muito elevadas (acima de 52) desencadeando pH’s abaixo de 5,44, elevadas produções de ácidos, com predominância de acético e butírico e falha no processo. Foram realizadas as modelagens cinéticas e a avaliação energética das condições que forneceram os melhores rendimentos de metano acumulado. Ambas as condições obtiveram os melhores ajustes cinéticos no modelo de multi estágios de Groot, provavelmente devido à composição mista dos substratos e ao formato sigmoidal da curva que melhor descreve as fases de crescimento dos microrganismos. A condição de codigestão contendo maior proporção de esterco (66,7%) apresentou o maior rendimento energético (452,86 MJ.tonsubstrato-1 ), sendo capaz de suprir 20% da demanda energética de uma indústria de processamento de mandioca.
metadata.dc.description.abstracten: In the present study, the anaerobic co-digestion of three different substrates to produce biogas was investigated. This process aims to mitigate two of the main environmental problems that we face nowadays, the harms triggered by obtaining energy from nonrenewable energy sources and the improper disposal of residues and effluents. Cassava wastewater, cassava bagasse, and dairy manure were the chosen substrates for the codigestion. The cassava wastewater and cassava bagasse are generated in the cassava processing, the dairy manure is a result of the raising of dairy cattle. Both sectors are found in the South of the state of Minas Gerais. Mixture design was performed in the determination of proportion from each component, on basis of the total mass of substrate inside the reactor. The digestion occurred in batch and it was maintained at 35°C. The greatest methane yields were 150,33 NmLCH4.gVS -1 (114,46 NmLCH4.gCOD-1 and 169,59 mLCH4.gVS-1 ) for the condition with 100% cassava wastewater (C/N ratio = 14,04), 130,43 NmLCH4.gVS-1 (93,84 NmLCH4.COD-1 and 147,13 mLCH4.gVS-1 ), obtained with 66,7% of dairy manure, 16,7% cassava bagasse and 16,7% cassava wastewater (C/N ratio = 34,84), and 71,25 NmLCH4.gVS1 (48,57 NmLCH4.gCOD-1 and 80,38 mLCH4.gVS-1 ) for the condition with 100% dairy manure (C/N ratio = 17,28). Experimental conditions containing high proportions of bagasse (above 33%) yielded high C/N ratios (above 52) resulting in low pHs (under 5,44), high acid productions, with a preponderance of acetic and butyric, and a process failure. Kinetics modeling and energy assessment for the bests conditions were performed. Both conditions were better adjusted to Groot’s multi-stage model, probably due to mixed composition of substrates and the sigmoidal shape of the curve which can well describe the phases of bacterial growth. The condition containing the greatest amount of dairy manure in the mixture (66,7%) resulted in a better energy yield (452,86 MJ.tonsubstrate-1 ). This yield is capable of supplying 20% of the energy demand of a cassava processing industry.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/15043
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 13/06/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais.
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