Digestão anaeróbia da vinhaça da cana de açúcar em reator acidogênico de leito fixo seguido de reator metanogênico de manta de lodo (2013)
- Authors:
- Autor USP: FERRAZ JUNIOR, ANTONIO DJALMA NUNES - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- Subjects: VINHAÇA; CANA-DE-AÇÚCAR; HIDROGÊNIO (PRODUÇÃO); DIGESTÃO ANAERÓBIA
- Language: Português
- Abstract: A aplicação da digestão anaeróbia aparece como opção para processamento da vinhaça, visto que por meio deste processo é possível aliar a recuperação de energia (hidrogênio e metano) ao enquadramento ambiental deste resíduo sem interferir em suas qualidades como biofertilizante. Nesse sentido, este trabalho avaliou a aplicação da digestão anaeróbia da vinhaça em sistema combinado acidogênico e metanogênico. Inicialmente, avaliou-se a influência de materiais suportes (argila expandida, carvão vegetal, cerâmica porosa e polietileno de baixa densidade) na produção de hidrogênio, em reatores de leito empacotado (APBR) operados em condição mesofílica (25°C) (Etapa 1). De uma forma geral, apenas traços de hidrogênio foram observados nos reatores preenchidos com partículas de carvão vegetal e cerâmica porosa (2 - 7,9 mL - 'H IND.2'/d.L reator). Por outro lado, os valores para a produção volumétrica de hidrogênio (PVH) nos reatores com argila expandida e polietileno de baixa densidade foram dez vezes superior (74,3 - 84,2 mL - 'H IND.2'/d.L reator), todavia, estatisticamente iguais. O critério de seleção do material suporte ocorreu com base em relatos na literatura que indicaram rebaixamento do leito e entupimento da saída de reatores APBR preenchidos com argila expandida. Portanto, o polietileno de baixa densidade foi escolhido como melhor opção dentre os suportes avaliados. Não obstante, a baixa relação C/N da vinhaça associada à microaeração do sistema (presença de microrganismos anóxicos) afetou severamente os reatores APBR com diferentes materiais suportes, levando-os à falência. Na segunda etapa, adotou-se a operação dos APBR preenchidos com polietileno de baixa densidade, em condição termofílica (55°C) a fim de diminuir o rendimento da biomassa acidogênica e a solubilidade do oxigênio. Adicionalmente, foi avaliada influênciainfluência da Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COVa - 36,4 - 108,6 kg - DQO/'M POT.3'.d), por meio da variação do Tempo de Detenção Hidráulica (TDH - 8 - 24 h). Produção contínua de hidrogênio foi observada em todos os reatores operados em condição termofílica (Etapa 2). Nessa etapa, estabeleceu-se a condição ótima de operação com COVa de 84,2 kg - DQO/'M POT.3'.d e TDH de 10 h, resultando em PVH de valor 575,3 mL - 'H IND.2'/d.L reactor e rendimento de hidrogênio (Y1H2) de 1,4 mol - 'H IND.2'/mol carboidratos totais. Na Etapa III, essas condições foram impostas na operação do APBR, resultando em aumento de 18,2% e 14,2% nos valores de PVH e Y1H2, respectivamente, em relação aos dados obtidos na Etapa II. Em paralelo, foram operados dois reatores metanogênicos do tipo manta de lodo (UASB), compondo um sistema único (UASB) e um sistema combinado (APBR/UASB). A produção de energia no sistema combinado foi 25,7% superior ao observado no sistema único. A eficiência de remoção da matéria orgânica total e solúvel aumentou de 60,7 ± 0,3% e 72,6% ± 1,2% no sistema único e 74,6 ± 0,3% e 96,1 ± 1,7% no sistema combinado, respectivamente, sob COVa de 25 kg - DQO/'M POT.3'.d (calculada para os sistemas metanogênicos)
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2013
- Data da defesa: 25.10.2013
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ABNT
FERRAZ JÚNIOR, Antônio Djalma Nunes. Digestão anaeróbia da vinhaça da cana de açúcar em reator acidogênico de leito fixo seguido de reator metanogênico de manta de lodo. 2013. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2013. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-27082014-092345/. Acesso em: 09 jan. 2026. -
APA
Ferraz Júnior, A. D. N. (2013). Digestão anaeróbia da vinhaça da cana de açúcar em reator acidogênico de leito fixo seguido de reator metanogênico de manta de lodo (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-27082014-092345/ -
NLM
Ferraz Júnior ADN. Digestão anaeróbia da vinhaça da cana de açúcar em reator acidogênico de leito fixo seguido de reator metanogênico de manta de lodo [Internet]. 2013 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-27082014-092345/ -
Vancouver
Ferraz Júnior ADN. Digestão anaeróbia da vinhaça da cana de açúcar em reator acidogênico de leito fixo seguido de reator metanogênico de manta de lodo [Internet]. 2013 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-27082014-092345/ - Advancing anaerobic digestion of sugarcane vinasse: current development, struggles and future trends on production and end-uses of biogas in Brazil
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