Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Simões, André Luis Gomes
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Biorreator
Biofertilizante
Biorrefinaria
Biodigestão anaeróbia
Biogás
660.28
Link de acesso: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/8445
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Marcelino Luiz Gimenes.
id UEM-10_33b3dae5e53bf64fe50a21609d8771e5
oai_identifier_str oai:localhost:1/8445
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogásBiorreatorBiofertilizanteBiorrefinariaBiodigestão anaeróbiaBiogás660.28Orientador: Prof. Dr. Marcelino Luiz Gimenes.Coorientador: Prof. Dr. Daniel Tait Vareschini.Tese (doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2021Resumo: O crescimento econômico e o processo de industrialização vêm contribuindo para o aumento da geração de resíduos sólidos e problemas relacionados à disposição final ambientalmente adequada. A Política Nacional de Resíduos Sólidos indica o tratamento como alternativa para melhorar a eficiência quanto ao gerenciamento dos resíduos sólidos no país, como uma de suas prioridades e enfatiza o incentivo à recuperação e ao aproveitamento energético. A biodigestão anaeróbia tem sido apontada como uma abordagem promissora ao tratamento de resíduos industriais e agroindustriais, sobretudo por representar oportunidade de reduzir a poluição ambiental e minimizar os impactos da crise energética. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar os processos operacionais de produção de biogás em uma usina de biogás em escala real a partir de testes em batelada e em regime semicontínuo. Os resíduos agroindustriais são resíduos passíveis de degradação biológica e que se caracterizam devido sua grande geração e gerados em grande quantidade, portanto, são avaliados como potenciais resíduos na produção de biogás em escala industrial. Em uma análise qualitativa para o uso de todos os resíduos gerados no país, a capacidade de geração de energia a partir do biogás poderia ser responsável pelo suprimento de 32% da demanda de energia do país, a partir de 3.015 módulos industriais. Para avaliação dos processos fermentativos, foram verificados o potencial de diferentes matérias-primas, bem como seu efeito sinérgico do processo de codigestão a partir do balanço nutricional de macronutrientes e também possíveis causas de inibição do processo. A partir da codigestão dos resíduos, observou-se que o balanço nutricional de carboidratos, proteínas e lipídeos forneceu mistura equilibrada para uma produção de biogás. Possíveis causas de inibição do processo como o acréscimo de amônia livre foram investigadas em biorreatores em escala real. Os dados demonstram que o efeito do nitrogênio não se manifesta imediatamente no sistema devido ao processo de formação de amônia. A análise demonstrou que quando o nitrogênio amoniacal passava do limite de 1.500 mg/L ocorria queda na eficiência de geração de biogás. Também foi constatado que o fato da diminuição expressiva da concentração de nitrogênio amoniacal no sistema promove a melhoria na eficiência de conversão dos biorreatores. Outro fator observado foi a formação de espuma que resulta na recuperação ineficiente de gás dos biorreatores, criando custos adicionais para a produção de eletricidade. Por fim, foram avaliados os biofertilizantes líquidos e sólidos de saída do processo. Foram analisados os biofertilizantes ao longo do tempo e também em relação aos substratos de entrada vinhaça e torta. Observou-se que não existe perda nutricional em relação ao produto final, também se verificou diminuição da carga orgânica, o que beneficia a aplicação no solo sem causar danos ambientais. Também foram avaliados os efeitos dos substratos adicionados na alimentação dos biorreatores em escala em relação a saída do processo. Observou-se que as características dos resíduos influenciam diretamente na qualidade dos biofertilizantes.Abstract: Economic growth and the industrialization process have contributed to the increase in the generation of solid waste and problems related to the environmentally appropriate final disposal. The National Solid Waste Policy indicates treatment as an alternative to improve efficiency in the management of solid waste in the country, as one of its priorities and emphasizes the incentive to recover and use energy. Anaerobic biodigestion has been identified as a promising approach to the treatment of industrial and agro-industrial waste, mainly because it represents an opportunity to reduce environmental pollution and minimize the impacts of the energy crisis. Thus, the objective of this work was to analyze the operational processes of biogas production in a biogas plant in full scale using batch and semi-continuous tests. Agro-industrial residues are residues liable to biological degradation and which are characterized due to their large generation and generated in large quantities, therefore, they are evaluated as potential residues in the production of biogas on an industrial scale. In a qualitative analysis for the use of all waste generated in the country, the capacity to generate energy from biogas could be responsible for supplying 32% of the country's energy demand, from 3,015 industrial modules. To evaluate the fermentative processes, the potential of different raw materials was verified, as well as their synergistic effect of the codigestion process from the nutritional balance of macronutrients and also possible causes of inhibition of the process. From the codigestion of residues, it was observed that the nutritional balance of carbohydrates, proteins and lipids provided a balanced mixture for biogas production. Possible causes of inhibition of the process, such as the addition of free ammonia, were investigated in full scale bioreactors. The data demonstrate that the effect of nitrogen does not manifest immediately in the system due to the process of ammonia formation. The analysis showed that when ammoniacal nitrogen exceeded the limit of 1,500 mg / L, there was a drop in the efficiency of biogas generation. It was also found that the fact of the significant decrease in the concentration of ammoniacal nitrogen in the system promotes an improvement in the conversion efficiency of the bioreactors. Another factor observed was the formation of foam that results in the inefficient recovery of gas from the bioreactors, creating additional costs for the production of electricity. Finally, liquid and solid biofertilizers from the process were evaluated. Biofertilizers were analyzed over time and also in relation to vinasse and pie input substrates. It was observed that there is no nutritional loss in relation to the final product, there was also a decrease in the organic load, which benefits the application to the soil without causing environmental damage. The effects of the substrates added in the feeding of the bioreactors at scale in relation to the process output were also evaluated. It was observed that the characteristics of the residues directly influence the quality of biofertilizers.Gimenes, Marcelino LuizVareschini, Daniel TaitRocha, Lucas BonfimPereira, Nehemias CurveloMaia, Djeine Cristina SchiavonSchalch, ValdirUniversidade Estadual de MaringáCentro de TecnologiaDepartamento de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaSimões, André Luis Gomes2025-01-23T12:54:12Z2025-01-23T12:54:12Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis258 f. : il., tabs., figs.application/pdfhttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/8445porreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEMinfo:eu-repo/semantics/openAccess2025-01-23T12:54:12Zoai:localhost:1/8445Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestrepositorio@uem.bropendoar:2025-01-23T12:54:12Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
title Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
spellingShingle Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
Simões, André Luis Gomes
Biorreator
Biofertilizante
Biorrefinaria
Biodigestão anaeróbia
Biogás
660.28
title_short Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
title_full Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
title_fullStr Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
title_full_unstemmed Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
title_sort Codigestão anaeróbia da vinhaça com resíduos orgânicos : avaliação dos parâmetros operacionais e produtos finais de uma usina de biogás
author Simões, André Luis Gomes
author_facet Simões, André Luis Gomes
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gimenes, Marcelino Luiz
Vareschini, Daniel Tait
Rocha, Lucas Bonfim
Pereira, Nehemias Curvelo
Maia, Djeine Cristina Schiavon
Schalch, Valdir
Universidade Estadual de Maringá
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.contributor.author.fl_str_mv Simões, André Luis Gomes
dc.subject.por.fl_str_mv Biorreator
Biofertilizante
Biorrefinaria
Biodigestão anaeróbia
Biogás
660.28
topic Biorreator
Biofertilizante
Biorrefinaria
Biodigestão anaeróbia
Biogás
660.28
description Orientador: Prof. Dr. Marcelino Luiz Gimenes.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2025-01-23T12:54:12Z
2025-01-23T12:54:12Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/8445
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/8445
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 258 f. : il., tabs., figs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@uem.br
_version_ 1864901087319818240

Registros relacionados