Valorização de resíduos avícolas pela produção de biogás e biofertilizantes.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Coêlho, Yan Rocha
Orientador(a): Aquino, Sergio Francisco de, Silva, Silvana de Queiroz
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
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:
Sustentabilidade
Digestão anaeróbia
Biogás
Metano
Link de acesso: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/19025
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Coêlho, Yan RochaAquino, Sergio Francisco deSilva, Silvana de QueirozParanhos, Aline Gomes de OliveiraRibeiro, RogersAquino, Sergio Francisco deSilva, Silvana de Queiroz2024-11-19T18:32:54Z2024-11-19T18:32:54Z2024COÊLHO, Yan Rocha. Valorização de resíduos avícolas pela produção de biogás e biofertilizantes. 2024. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2024.https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/19025Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.O aumento populacional desencadeia o acréscimo pela demanda por alimentos e, consequentemente, a geração de resíduos associados às atividades industriais alimentícias. A cama de aviário (CA) e o efluente do abatedouro de aves (EA) são os principais resíduos gerados durante o ciclo comercial do frango (criação e processamento), ambos possuem teores /concentrações de matéria orgânica e nutrientes em sua composição. Quando dispostos no solo ou corpos d’água sem tratamento prévio, tais resíduos levam à produção de gases e lixiviação de nutrientes, gerando diversos problemas ambientais. Pelo exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a recuperação energética (potencial metanogênico) da CA e do EA produzidos durante a criação e abate de aves. Sendo assim, foi investigada a produção de metano (CH4), por meio da co- digestão anaeróbia (Co-DA) em ensaios de potencial bioquímico de metano (PBM ou BMP do termo em inglês). Com a melhor proporção de mistura definida foi replicado o experimento em escala maior, em um reator anaeróbio com regime de operação em bateladas sequenciais (RABS), com tempo de ciclo de 24 horas e operado durante um período de 124 dias. Por fim, foi realizada a avaliação das propriedades físico-químicas e microbiológicas do lodo anaeróbio gerado, ao final do tratamento, com o propósito de verificar a conformidade desse material em relação aos critérios estabelecidos na resolução que dispõem sobre a produção e aplicação de biossólidos no solo (CONAMA 498/2020). Os modelos cinéticos de Cone e Gompertz modificado foram utilizados para estimar a produção de metano, com o modelo de Cone mostrando maior precisão na previsão dos resultados. A Co-DA na proporção de 25% CA e 75% EA apresentou uma fase de latência reduzida (λ = 2,18 dias) e uma taxa mínima de produção de metano maior (μm = 11,0 NmL CH4 gDQO dia-1 ), em comparação às demais condições. Esses resultados indicam que, além de uma produção total de metano superior (223,5 N mL CH4 gDQO-1 ), essa condição de mistura configurou-se como a melhor dentre as testadas, destacando-se tanto pela eficiência na produção de metano quanto pela redução do tempo necessário para iniciar o processo de Co-DA. A alimentação do RABS com essa proporção de resíduos e sem agitação contínua indicou a carga orgânica volumétrica (COV) de 0,8 gSV L-1 d-1 como a mais promissora dentre as testadas, resultando em uma produção média de metano de 170,7 NmL CH4 gSV-1 ad.. Contudo, a eficiência média de remoção de DQO para esta condição foi de apenas ~ 43,6% devido ao acúmulo de ácidos graxos voláteis (AGVs) ~ 595 mg L-1 , principalmente os ácidos: valérico (C5) e capróico (C6). A caracterização das frações sólida (lodo anaeróbio) e líquida (digestato) geradas ao final do tratamento indicou que ambos são ricos em nutrientes (carbono orgânico e formas variadas de nitrogênio), mas que ainda apresentavam elevada relação entre sólidos voláteis e sólidos totais (SV/ST = 0,76), indicando a necessidade de aumento do tempo de digestão (ou redução da COV) para maior estabilização da matéria orgânica. Ao se analisar os padrões microbiológicos (E. coli) e químicos (concentração de metais) do lodo anaeróbio, este pode ser classificado como Classe B, adequado para o cultivo de produtos alimentícios que não sejam consumidos crus, produtos não alimentícios, pastagens, forrageiras e árvores frutíferas.The population increase triggers a rise in the demand for food and, consequently, the generation of waste associated with food industry activities. Poultry litter (PL) and poultry slaughterhouse effluent (PSE) are the main wastes generated during the commercial cycle of chicken (raising and processing), both containing organic matter and nutrients in their composition. When disposed of in soil or water bodies without prior treatment, these wastes lead to the production of gases and nutrient leaching, causing various environmental problems. Therefore, the objective of this study was to evaluate the energy recovery (methanogenic potential) of PL and PSE produced during poultry farming and slaughter. Thus, methane (CH4) production was investigated through anaerobic co-digestion (Co-AD) in biochemical methane potential (BMP) assays. Once the best mixing ratio was defined, the experiment was replicated at a larger scale in an anaerobic reactor with a sequential batch operation mode (ASBR), with a 24-hour cycle time, operated for 124 days. Finally, the physicochemical and microbiological properties of the anaerobic sludge generated at the end of the treatment were evaluated to verify the conformity of this material in relation to the criteria established in the resolution regarding the production and application of biosolids in soil (CONAMA 498/2020). The kinetic models of Cone and modified Gompertz were used to estimate methane production, with the Cone model showing greater accuracy in predicting the results. Co-AD at the 25% PL and 75% PSE ratio showed a reduced latency phase (λ = 2.18 days) and a higher minimum methane production rate (μm = 11.0 NmL CH4 gCOD day-1 ), compared to other conditions. These results indicate that, in addition to a higher total methane production (223.5 N mL CH4 gCOD-1 ), this mixing ratio emerged as the best among those tested, standing out for both its efficiency in methane production and the reduction in the time required to start the Co-AD process. Feeding the ASBR with this waste ratio and without continuous agitation showed that the volumetric organic loading rate (OLR) of 0.8 gVS L-1 d-1 was the most promising among those tested, resulting in an average methane production of 170.7 NmL CH4 gVS-1 d-1 . However, the average COD removal efficiency for this condition was only ~43.6% due to the accumulation of volatile fatty acids (VFAs) ~595 mg L-1 , mainly the acids: valeric (C5) and caproic (C6). The characterization of the solid (anaerobic sludge) and liquid (digestate) fractions generated at the end of the treatment showed that both were rich in nutrients (organic carbon and various forms of nitrogen), but still presented a high ratio of volatile solids to total solids (VS/TS = 0.76), indicating the need for an increase in digestion time (or a reduction in OLR) for greater stabilization of organic matter. When analyzing the microbiological (E. coli) and chemical (metal concentrations) standards of the anaerobic sludge, it can be classified as Class B, suitable for the cultivation of food products that are not consumed raw, non-food products, pastures, forage crops, and fruit trees.Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United Stateshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 11/06/2024 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 nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessSustentabilidadeDigestão anaeróbiaBiogásMetanoValorização de resíduos avícolas pela produção de biogás e biofertilizantes.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdfDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdfapplication/pdf4058226https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/5d2a1521-76ef-4f3b-987f-138c721e9058/download2faa08355f7fdad817eed9e500408f0eMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/13c16176-0a95-4eb6-b811-12eb2239af6f/download2f656a26de8af8c32aaacd5e2a33538cMD52falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/f15f9606-d0d0-4966-9426-c5363d380443/downloadbb9bdc0b3349e4284e09149f943790b4MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2752https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/868bafff-0703-45b2-a4f8-bca25927576f/downloadf5bd49c12aabc030326bc87688eca798MD54falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdf.txtDISSERTAÇÃO_ValorizaçãoResíduosAvícolas.pdf.txtExtracted texttext/plain102868https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/647114f0-6884-4337-b34f-9b6852318d8d/download16b75ee20a51f2ac36bc9af702e941ebMD55falseAnonymousREAD123456789/190252025-08-16 01:30:31.696http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/abertoopen.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/19025https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332025-08-16T04:30:31Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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