Avaliação de fontes de nitrogênio suplementares da digestão anaeróbia de resíduos alimentares com vistas a produção de biometano

dc.contributor.advisor1Goncalves, Ricardo Franci
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000220489451
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9604327349698525
dc.contributor.authorSampaio, Solaine Ramos
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7026955681038156
dc.contributor.referee1Campos, Rosane Hein de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000182548069
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3005395964947888
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:35Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:35Z
dc.date.issued2019-08-30
dc.description.abstractThe progress of studies on anaerobic digestion (AD) of organic waste is mainly due to the demand for clean energy sources, growth of waste generation and its impacts, demand for biofertilizers and depletion of natural resources. However, the methods and microbiological interactions involved still need to move forward. Inserted in this context, the carbon nitrogen (C: N) ratio plays a crucial role in process performance and efficiency. For this reason, the present research sought to investigate the equilibrium of the C: N ratio in the AD (carbon rich) food waste using different nitrogen rich waste alternatives (septic tank sludge, human urine and urea). Aspects of dosage, biogas generation, methane content, pathogenicity and ammonia inhibition were explored and studied. The codigested residues performed relatively similarly when the C: N 17 ratio was used. All allowed significant reduction of total solids (ST) and volatile solids (SV), generated biogas and showed no pathogenicity in the digested materials. However, a low calorific power composition in biogas and a relatively limited performance were observed, especially for human urine (UH) mixing. In order to investigate a possible toxicity suffered by ammonia excess, the variation of C: N ratio (17, 23, 29 and 35) for the RA + UH mixtures was tested. The lower ratio (17) confirmed the composition of biogas with high CO2 content and lower CH4 content. The best performance was identified for ratio 23, with higher values of ml CH4 / gSV (288.18 ± 13). When the highest ratios (29 and 35) were evaluated, there was a yield decay, indicating a possible leakage of the optimal nitrogen dosage. Therefore, despite the nitrogen intake, pH and moisture balance provided by the co-digestion, it is essential to adopt optimal dosages to obtain higher quality in biogas and digestate. Finally, the economic feasibility study of the design of a biodigester for the treatment of organic waste supplemented with UH was carried out, which presented VPL> 1 and investment period of six years and eleven months.
dc.description.resumoO avanço dos estudos sobre a digestão anaeróbia (DA) de resíduos orgânicos se deve, sobretudo, à demanda por fontes limpas de energia, crescimento da geração de resíduos e seus impactos, demanda por biofertilizantes e esgotamento de recursos naturais. Contudo, os métodos e as interações microbiológicas envolvidas, ainda precisam avançar. Inserida neste contexto, a relação carbono nitrogênio (C:N) assume papel crucial no desempenho e na eficiência do processo. Por esse motivo, a presente pesquisa buscou investigar o equilíbrio da relação C:N na DA de resíduos alimentares (RA) (ricos em carbono) utilizando diferentes alternativas de resíduos ricos em nitrogênio (lodo de tanque séptico, urina humana e ureia). Foram explorados e estudado aspectos de dosagem, geração de biogás, teor de metano, patogenicidade e inibição por amônia. Os resíduos codigeridos tiveram desempenho relativamente parecidos quando utilizada a relação C:N 17. Todos permitiram a redução significativas de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV), geraram biogás e não apresentaram patogenicidade nos materiais digestados. Porém, observou-se uma composição de baixo poder calorífico no biogás e um desempenho relativamente limitado, principalmente para a mistura com urina humana (UH). No intuito de investigar uma possível toxicidade sofrida pelo excesso de amônia, foi testada a variação da relação C:N (17, 23, 29 e 35) para as misturas de RA+UH. A menor relação (17) confirmou a composição do biogás com elevado teor de CO2 e menor teor de CH4. O melhor desempenho foi identificado para a relação 23, com valores superiores de ml CH4/ gSV (288,18±13). Quando avaliada as relações mais alta (29 e 35), houve um decaimento do rendimento, apontando uma possível fuga da dosagem ideal de nitrogênio. Portanto, apesar do aporte de nitrogênio, equilíbrio do pH e da umidade propiciado pela codigestão, mostra-se imprescindível a adoção de dosagens ideais, para a obtenção de maior qualidade no biogás e no digestado. Por fim, realizou-se o estudo da viabilidade econômica do projeto de um biodigestor para tratamento de resíduos orgânicos suplementados com UH, o qual apresentou VPL>1 e período de retorno de investimento de seis anos e onze meses.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/13709
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado Profissional em Engenharia e Desenvolvimento Sustentável
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia e Desenvolvimento Sustentável
dc.rightsopen access
dc.subjectDigestão anaeróbia
dc.subjectCodigestão
dc.subjectResíduo orgânico
dc.subjectBiometano
dc.subjectRelação carbono nitrogênio
dc.subjectViabilidade econômica
dc.subjectAnaerobic digestion
dc.subjectOrganic waste
dc.subjectBiomethane
dc.subjectCodigestion
dc.subjectCarbon nitrogen ratio
dc.subjectEconomic viability
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleAvaliação de fontes de nitrogênio suplementares da digestão anaeróbia de resíduos alimentares com vistas a produção de biometano
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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