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Tese

Valorização da co-digestão anaeróbia de resíduos sólidos e águas residuárias do processamento de citros: perspectivas para obtenção de biocombustíveis e compostos de interesse biotecnológico (2023)

  • Authors:
  • Autor USP: ROCHA, DANILO HENRIQUE DONATO - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SHS
  • DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-26092023-104729
  • Subjects: DIGESTÃO ANAERÓBIA; REATORES ANAERÓBIOS; RESÍDUOS SÓLIDOS; BIOCOMBUSTÍVEIS; HIDROGÊNIO; METANO; ECONOMIA CIRCULAR
  • Keywords: Ácidos orgânicos; Separação de fases
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: A digestão anaeróbia é uma alternativa promissora para valorização de resíduos sólidos e águas residuárias oriundos da agroindústria de processamento de citros, possibilitando a recuperação energética através da obtenção de biocombustíveis, tais como hidrogênio e metano. A estratégia de co-digestão destes substratos é uma proposta para impulsionar a logística sustentável para o tratamento destes resíduos, e ampliar o potencial de viabilidade técnico-econômica. Entretanto, ainda há uma necessidade por alternativas para superar limitações identificadas, e aspectos que precisam ser melhor elucidados, tais como parâmetros operacionais, configurações de sistema, necessidade de suplementação com nutrientes ou alcalinizantes, e outros. Neste estudo, propõe-se a co-digestão de resíduos sólidos (casca e bagaço) e águas residuárias da agroindústria de citros em uma abordagem de separação de fases, e por meio de ensaios em reatores em batelada obter e avaliar a efetividade de inóculo autóctone fermentativo, identificar variáveis mais significativas para o processo, avaliar estratégias para conduzir a fermentação e a metanogênese de forma eficiente e estável, e otimizar condições operacionais que potencializem a produção de hidrogênio e metano. A perspectiva de um sistema contínuo é proposto com a aplicação da configuração de reator de leito lixiviado, sendo investigados parâmetros operacionais que possibilitem maximizar a degradação dos resíduos sólidos e a recuperação energética. Foiobtido inóculo autóctone pela autofermentação dos resíduos, sendo sua comunidade microbiana caracterizada pela abundância dos gêneros Olsenella, Prevotella, Lactobacillus e Bifidobacterium, entretanto sua aplicação nos ensaios não possibilitou atingir elevada produção de H2, sendo o maior potencial de produção de 142.5 mL.L^[-1], e taxa máxima de produção de 29.8 mL.h^[-1]. Avaliando a suplementação do processo com 2,0 g.L^[-1] de alcalinizantes observou-se aumento no potencial de produção de hidrogênio de 30,2% com a utilização de bicarbonato de sódio e 176,8% com carbonato de cálcio, em comparação ao ensaio controle. A condição otimizada de produção de H2 obtida foi de 21,4 gSTV.L^[-1] de RSL (resíduos sólidos de citros), 3,4 gDQO.L^[-1] de ARL (água residuária processamento de citros), e 4,5 g.L^[-1] de CaCO3, decorrendo em um valor de 0,53 para razão gCaCO3/gCarboidratos, resultando na produção de 1249,0 mL H2.L^[-1]. Para o ensaio da condição otimizada de H2 observou-se abundância relativa de 95% para Clostridium Sensu Stricto 1 sendo inferida que a via metabólica Clostridial foi predominante, com produção máxima de 2230,8 mg.L^[-1] de HBu e 1213,6 mg.L^[-1] de HAc. Para o segundo estágio do processo não foi identificada inibição pela alta concentração de substrato, nem pela presença de limoneno (1,5 a 5,0 mg.L^[-1]), de forma que menor diluição do conteúdo do reator fermentativo resultou em maior produção acumulada de metano. A condição otimizada para produção demetano foi com 99,3% de CRF (conteúdo do reator fermentativo) e 0,58 gNaCHO3.g^[-1]DQO, atingindo 6549,7 mLCH4.L^[-1], possibilitando remoção de matéria orgânica de 87,1%. Na avaliação do reator de leito lixiviado observou-se redução significativa do conteúdo de RSL do leito fixo do reator, com 79,3% de remoção de sólidos. Máxima produção volumétrica de hidrogênio foi observada em TDH de 12h na fase IV (1609,9 mLH2.d^[-1]), todavia máximo rendimento de hidrogênio foi obtido em TDH de 24h (104,9 mLH2.g^[-1]CHO). Os principais metabólitos solúveis observados foram os ácidos caproico, butírico e acético, e etanol, sendo Lactobacillus, Caproicoproducens, Bifidobacterium, Olsenella e Solobacterium os microrganismos identificados em maior abundância. Verificou-se, portanto, que as perspectivas para a valorização dos resíduos da agroindústria de processamento de citros por meio da co-digestão anaeróbia são positivas, de forma que os resultados obtidos contribuem no desenvolvimento de um modelo de economia circular para a cadeia produtiva de processamento de citros
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 04.08.2023
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-26092023-104729 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo é de acesso aberto
    • URL de acesso aberto
    • Cor do Acesso Aberto: gold
    • Licença: cc-by-nc-sa
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      ROCHA, Danilo Henrique Donato. Valorização da co-digestão anaeróbia de resíduos sólidos e águas residuárias do processamento de citros: perspectivas para obtenção de biocombustíveis e compostos de interesse biotecnológico. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-26092023-104729/. Acesso em: 01 jun. 2024.

    • APA

      Rocha, D. H. D. (2023). Valorização da co-digestão anaeróbia de resíduos sólidos e águas residuárias do processamento de citros: perspectivas para obtenção de biocombustíveis e compostos de interesse biotecnológico (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-26092023-104729/

    • NLM

      Rocha DHD. Valorização da co-digestão anaeróbia de resíduos sólidos e águas residuárias do processamento de citros: perspectivas para obtenção de biocombustíveis e compostos de interesse biotecnológico [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-26092023-104729/

    • Vancouver

      Rocha DHD. Valorização da co-digestão anaeróbia de resíduos sólidos e águas residuárias do processamento de citros: perspectivas para obtenção de biocombustíveis e compostos de interesse biotecnológico [Internet]. 2023 ;[citado 2024 jun. 01 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-26092023-104729/

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