Potencial de produção de biogás da codigestão anaeróbia de resíduos de frutas e verduras e lodo de esgoto primário

Abstract

As Centrais de Abastecimento (CEASA) constituem importantes locais geradores de resíduos de frutas e verduras (RFV), passíveis de serem tratados por processos de Digestão Anaeróbia (DA) objetivando a geração de biogás. Atualmente observa-se um aumento de interesse no processo de codigestão anaeróbia (coDA), digestão simultânea de dois ou mais substratos de diferentes origens devido à vantagens em relação à monodigestão anaeróbia como: melhorias na relação nutricional e na relação carbono/nitrogênio, diluição de compostos tóxicos e inibidores e maiores rendimentos na produção de biogás. Paralelamente, também observa-se um crescente interesse em modelagem matemática destes processos, visando a diminuição do número de ensaios necessários para testar as várias possibilidades de misturas de resíduos, sendo o Anaerobic Digestion Model no 1 ? ADM1 um dos modelos mais importantes no que tange a modelagem de digestão anaeróbia. O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial para a geração de biogás de RFV codigeridos com lodos de esgoto (LE) mediante ensaios de potencial de produção de biogás (PPB) e a utilização dos dados obtidos num modelo matemático de coDA destes resíduos baseado no ADM1. Os ensaios de PPB foram realizados em tubos eudiômetros que medem a variação volumétrica de gás gerado e o modelo ADM1 foi implantado no programa AQUASIM. O PPB, em função de sólidos voláteis alimentados, da monodigestão anaeróbia dos RFV e LE foram de 689,37 mLN/gSV e 389,97 mLN/gSV respectivamente. O ensaio de coDA na proporção em SV de 12,5:87,5 / RFV:LE, gerou um volume de biogás 7% superior em relação ao proporcional da monodigestão anaeróbia destes resíduos, em outras proporções de mistura avaliadas não foram observados crescimentos absolutos. Os ensaios mostraram que o aumento na geração de biogás é devido ao aumento da fração orgânica biodegradável proporcionada pelos resíduos de frutas e verduras. O modelo ADM1 utilizado para simular a coDA pôde ser calibrado mediante a metodologia proposta e reproduziu satisfatoriamente os resultados experimentais constituindo uma ferramenta que pode ser utilizada para estudos diversos como estudos de efeitos inibitórios e toxinas, controle e operação, estudos em regime dinâmico, comportamento do sistema perante oscilações, entre outros.<br>

Abstract : The Brazilian state-owned companies of distribution centres for vegetables and fruits, Centrais de Abastecimento - CEASA, are important generators of fruits and vegetable wastes (FVW), which can be treated by anaerobic digestion (AD) processes for biogas production. Currently there has been an increased interest in Anaerobic Co-digestion (AcoD) processes, the simultaneous digestion of two or more substrates from different sources because the existence of advantages in relation to anaerobic monodigestion like: improvements in nutritional ratio and the carbon/nitrogen ratio, dilution of toxic compounds and inhibitors and higher yields of biogas production. At the same time also exist a growing interest in mathematical modeling of these processes to reduce the number of tests needed to evaluate the various possibilities of combinations of wastes, and the Anaerobic Digestion Model 1 - ADM1 is one of the most widely used models regarding the modeling of anaerobic digestion. The objective of this study is to evaluate the biochemical biogas potential (BBP) of the co-digestion of FVW with sewage sludge (SS) by biogas potential tests and the use of data in a model of AcoD of these wastes based on ADM1. The BBP tests were performed in eudiometer tubes that measure the volumetric change of generated gas and ADM1 model was implemented in AQUASIM software. The BBP, based on volatile solids feeded, of the anaerobic monodigestion of FVW and SS was 689,37 mLn/gvs and 389,97 mLn/gvs respectively. The AcoD BBP test of the fraction 12.5: 87.5 / FFW:SS in VS basis, generated 7 % more biogas that the proportional obtained in anaerobic monodigestion. In the other trials were not observed absolute growth. The tests showed that the increase in biogas generation is due to the increase of the biodegradable organic fraction provided by FVW. The ADM1 model used to simulate the AcoD could be calibrated by the proposed methodology and satisfactorily reproduced the experimental results. The obtained model can be a tool for many future studies such as studies and inhibitory effects of toxins, control and operation studies dynamic system, system performance under oscillation and others.