Valorização de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais via codigestão anaeróbia e suas perspectivas em larga escala: influência das condições nutricionais na otimização do processo e na comunidade microbiana (2025)
- Authors:
- Autor USP: LOURENÇO, VITOR ALVES - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-25042025-083255
- Subjects: ECONOMIA CIRCULAR; METANO; BALANÇO DE ENERGIA; LIXIVIAÇÃO DO SOLO; DIGESTÃO ANAERÓBIA
- Keywords: Balanço energético.; Leito lixiviado.
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: No presente estudo objetivou-se investigar a codigestão de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais a fim promover a sua valorização em um contexto de economia circular em termos energéticos. Para tanto, primeiramente foi avaliada a obtenção de biogás a partir da codigestão de dejetos de suínos (DS) proveniente da lagoa de estocagem com resíduos lignocelulósicos (casca e polpa) e água residuária de café (ARC) utilizando o delineamento composto central rotacional (DCCR) para investigar a influência da porcentagem de ARC (6 - 54%, em relação ao DS) e a concentração de matéria orgânica dissolvida (MOD) (3 - 17 gDQO L-1]) na produção de biogás. Nos ensaios com menores porcentagens de ARC (7 - 13 %) e/ou menores concentrações de MOD (3 - 10 gDQO L-1) foram observadas maiores porcentagens de CH4 e ausência de H2 no biogás. Para porcentagens maiores de ARC (30 - 54%) com MOD (10 - 17 gDQO L-1) observou-se a produção de H2. Outros dois planejamentos experimentais foram realizados com o intuito de otimizar a produção de CH4 (DCCR CH4) e H2 (DCCR H2). No DCCRCH4, a codigestão foi otimizada com 14% de ARC, 86% de DS e 7 gDQO L-1 e relação DQO/N de 35 (161 NmLCH4 g-1SV), condição na qual observou-se predomínio de Methanolinea sp. (63%) e de Methanomassiliicoccaceae (20%). Em relação a otimização de H2 obteve-se otimização com 45% de ARC, 55% de DS, 6 gCHOD L-1 e relação DQO/N de 49. No ensaio de validação observou-se 116 NmLH2g-1CHOT e predomínio de Clostridium butyricum (8,21%), Armatimonadota (6,64%), Clostridium sp. (4,73%) e Clostridium perfringens (4,44%). Nos ensaios de otimização verificou-se sinergia entre os substratos, uma vez que o uso do DS foi essencial para o tamponamento e estabilidade do processo de digestão anaeróbia e a ARC foi considerada fonte de matéria orgânica facilmente biodegradável. Em termos energéticos, o uso da codigestão para produção de H2 resultou em balanço energéticonegativo. Em relação ao CH4 estimou-se, em determinados cenários, não apenas balanço energético positivo, mas também viabilidade econômica. Assim, considerando a possibilidade do uso da codigestão em larga escala agropecuária para a produção CH4, em segunda etapa, foi avaliado o uso de reatores de leito lixiviado (RLLs) com casca e polpa de café no leito fixo e alimentação contínua com os substratos líquidos (10% ARC e 90% DS) em diferentes TDHs (72, 48 e 24 horas). Maior eficiência foi verificada com o uso do TDH de 48 h (844 NmL g-1DQOD), uma vez que possibilitou a adição de maiores cargas de matéria orgânica, sem causar inibição do potencial metanogênico. Por fim, investigou-se diferentes estratégias para o uso de álcalis (KOH e CaO) e formulação enzimática como pré-tratamento de substrato ou aditivo em RLLs para a codigestão anaeróbia de esterco bovino e palha de trigo em batelada. Verificou-se rendimento de 254 NmLCH4 g-1SV para codigestão sem o uso de álcali ou formulação enzimática. Apenas a adição de CaO diretamente nos reatores no início do ensaio (CaO_A) e a adição de meia dose da formulação também no início, mais meia dose com 30 dias de operação (Enz_H) resultaram em aumento significativo no rendimento de CH4. Embora, o aumento tenha sido semelhante em CaO_A (11,3%) e Enz_H (11,6%), a viabilidade econômica em larga escala foi verificada apenas para CaO_A.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 14.03.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
LOURENÇO, Vitor Alves. Valorização de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais via codigestão anaeróbia e suas perspectivas em larga escala: influência das condições nutricionais na otimização do processo e na comunidade microbiana. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-25042025-083255/. Acesso em: 03 mar. 2026. -
APA
Lourenço, V. A. (2025). Valorização de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais via codigestão anaeróbia e suas perspectivas em larga escala: influência das condições nutricionais na otimização do processo e na comunidade microbiana (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-25042025-083255/ -
NLM
Lourenço VA. Valorização de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais via codigestão anaeróbia e suas perspectivas em larga escala: influência das condições nutricionais na otimização do processo e na comunidade microbiana [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-25042025-083255/ -
Vancouver
Lourenço VA. Valorização de resíduos lignocelulósicos e dejetos animais via codigestão anaeróbia e suas perspectivas em larga escala: influência das condições nutricionais na otimização do processo e na comunidade microbiana [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-25042025-083255/ - Influence of substrates proportion and concentration on biogas composition and yield in the co-digestion of solid and liquid waste from coffee and swine farms
- Brewery biowaste valorization from a circular economy perspective: feasibility of pre-treatments for methane production and taxonomic characterization of associated microbiota
- Alkali-based approaches to increase methane yield in leach bed reactors
- Waste valorization through anaerobic co-digestion in coffee and swine farms: CH4 yield optimization and farm-scale viability
- Optimizing biohydrogen yield in anaerobic co-digestion of swine manure and coffee waste: valorization and perspectives
- Obtenção de metano a partir da co-digestão de bagaço de cana-de-açúcar e dejetos de suinocultura
- Bio-CH4 yield of swine manure and food waste optimized by co-substrate proportions diluted in domestic sewage and pH interactions using the response surface approach
- Optimized conditions for methane production and energy valorization through co-digestion of solid and liquid wastes from coffee and beer industries using granular sludge and cattle manure
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-25042025-083255 (Fonte: oaDOI API)
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
