Avaliação do potencial de produção de biogás com mistura de efluentes em biodigestor industrial

Abstract

Resumo: As atividades industriais são consideradas uma das principais geradoras de resíduos sólidos orgânicos e efluentes líquidos. Considerando os princípios de preservação ambiental, estes resíduos precisam ser tratados antes de serem descartados, para evitar a poluição ambiental. Os efluentes citados têm como características principais, o alto conteúdo de matéria orgânica, que podem ser aproveitados para produção de biogás. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a produção de biogás a partir de mistura de efluentes industriais em sistema de batelada e em sistema contínuo em escala piloto da indústria. As amostras da pesquisa foram coletadas na EMTRE - Empresa Maringaense de Tratamento de Efluentes, considerando os procedimentos definidos por normas técnicas. Após cada coleta, as amostras foram caracterizadas utilizando os métodos analíticos, sendo avaliados os seguintes parâmetros físico-químicos: pH, Sólidos Totais (ST), Sólidos Totais Voláteis (STV), Sólidos Totais Fixos (STF), Alcalinidade Total (AT), Carbono Orgânico Total (COT), Ácidos Orgânicos Voláteis (AOV), Demanda Química de Oxigênio (DQO) e Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK). Os testes do potencial bioquímico de metano foram realizados seguindo as recomendações da norma VDI 4630. Como resultados, obteve-se no primeiro conjunto de experimentos, que as relações substrato/inóculo 0,25 e 0,50 obtiveram melhor desempenho no processo de digestão anaeróbia em todas as etapas. O potencial de geração de biogás foi de (721,29 mLN gSV-1 e 670,41 mLN gSV-1) e metano foi de (461,69 mLN gSV-1 e 456,18 mLN gSV-1). No segundo conjunto de experimentos, as relações substrato/inóculo 0,25 e 0,50 apresentaram maior produções de biogás (1628,83 mLN gSV-1 e 1601,76 mLN gSV-1) e metano (1199,66 mLN gSV-1 e 1167,40 mLN gSV-1). A composição de CH4 no biogás se apresentou entre 56% a 63%. A eficiência de remoção de sólidos voláteis variou de 43% a 66% e a remoção de demanda química de oxigênio variou de 57% a 66%. Os resultados do biodigestor piloto em relação ao valor médio da composição de CH4 foi de 70%, maiores que em escala de laboratório. Por fim, para fins conclusivos, os resultados obtidos na presente pesquisa demonstram que as misturas de efluentes industriais da EMTRE são potenciais substratos para produção de biogás e podendo ser utilizado como uma opção viável para adquirir energia para a indústria.

Abstract: Industrial activities are major generators of organic solid waste and liquid effluents. Considering the principles of environmental preservation, these wastes need to be treated before being disposed of, to avoid environmental pollution. The effluents cited have as main characteristics, the high content of organic matter, which can be used for biogas production. The objective of this research was to evaluate the production of biogas from mixed industrial effluents in batch and continuous systems at a pilot scale in the industry. The research samples were collected at EMTRE - Empresa Maringaense de Tratamento de Efluentes, considering the procedures defined by technical standards. After each collection, the samples are characterized using analytical methods, and the following physical-chemical parameters are evaluated: pH, Total Solids (TSS), Total Volatile Solids (TVS), Total Fixed Solids (TFS), Total Alkalinity (TA), Total Organic Carbon (TOC), Volatile Organic Acids (VAN), Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Kjeldahl Nitrogen (TNK). The biochemical methane potential tests were performed following the recommendations of VDI 4630. As results, it was obtained in the first set of experiments, that the substrate/inoculum ratios 0.25 and 0.50 obtained better performance in the process of anaerobic digestion in all stages. The potential for biogas (721.29 mLN gSV-1 and 670.41 mLN gSV-1) and methane (461.69 mLN gSV-1 and 456.18 mLN gSV-1) generation. In the second set of experiments, the substrate/inoculum ratios 0.25 and 0.50 showed higher productions of biogas (1628.83 mLN gSV-1 and 1601.76 mLN gSV-1) and methane (1199.66 mLN gSV-1 and 1167.40 mLN gSV-1). The composition of CH4 in the biogas was between 56% and 63%. The volatile solids removal efficiency ranged from 43% to 66% and the chemical oxygen demand removal ranged from 57% to 66%. The results of the pilot digester in relation to the average value of CH4 composition was 70%, higher than in laboratory scale. Finally, for conclusive purposes, the results obtained in the present research demonstrate the industrial effluent mixtures from EMTRE are potential substrates for biogas production and may be a viable option to acquire energy for the industry.