BIODIGESTÃO ANAERÓBIA
5 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
5.1
CONCLUSÕES
A partir do desenvolvimento da presente pesquisa as seguintes conclusões foram verificadas:
No que se refere à caracterização do substrato e do inóculo:
tanto para manipueira quanto para o lodo de ETE ( lodo primário e secundário), os resultados das análises realizadas apresentaram variações significativas quando comparados aos obtidos na literatura, dado que estes resíduos dependem de um série de fatores específicos, o que dificulta a criação de uma padronização de valores de caracterização;
o resíduo manipueira apresentou baixo pH, indicando a necessidade da correção (para faixa da neutralidade), em casos de digestão anaeróbia;
a manipueira apresentou elevado teor de sólidos voláteis, indicando predominância de matéria de origem biológica, o que favorece o processo de biodigestão;
os três resíduos apresentaram elevador teor de DBO e DQO, com os valores obtidos para a manipueira se sobressaindo em relação aos obtidos para os lodos, dado que esta apresenta um elevado teor de matéria orgânica, característico pela presença da grande quantidade de amido, oriundo do processamento na casa de farinha;
a manipueira apresentou resultados de relação C/N dentro dos valores de idealidade sugeridos na literatura, o que favorece ao desenvolvimento equilibrado do processo.
Com relação às biodigestões:
observou-se que as condições do resíduo utilizado (condições de coleta, tempo e tipo de armazenamento) são de fundamental importância ao desenvolvimento adequado do processo;
verificou-se que as replicatas desenvolvidas para os diversos sistemas estudados apresentaram comportamento distinto quanto a produção de metano. Sendo que, os sistemas compostos por manipueira in natura, se apresentaram mais eficientes; exceto para os reatores contendo manipueira com complexo enzimático nas proporções de 60% de manipueira e 40% de lodo de ETE (% m/m), que se destacaram com produção de biogás com elevado teor de metano;
observou-se que, de modo geral, as enzimas adicionadas ao processo agem diretamente no fator tempo, fazendo com que os sistemas atinjam mais rapidamente seu ápice produtivo de metano, embora nem sempre melhore o rendimento da biodigestão;
no que se refere ao tipo de lodo de ETE utilizado como inóculo, verificou-se que, o lodo primário se mostrou mais apropriado para o desenvolvimento do processo, dado que os sistemas que o continham apresentaram maior rendimento em CH4; exceto para o caso dos
sistemas compostos por 70 e 60% de manipueira com enzima, onde o lodo secundário se mostrou mais eficiente;
já no tocante composição dos meios, quanto a concentração substrato/inóculo, concluiu-se que, o sistema que apresentou melhor rendimento em relação à produção de metano em um curto período, foi o sistema A2 (80% de manipueira in natura e 20% de lodo primário); seguido do sistema B14 (60% de manipueira com enzima e 40% de lodo secundário) e, posteriormente o sistema A3 e A11 (70% de manipueira in natura e 30% de lodo primário). Entretanto, considerando a condição de que a maioria das fermentações contendo manipueira in natura e lodo de ETE apresentaram elevado rendimento em CH4, não
se recomenda a utilização do complexo enzimático neste processo, dado que isso seria agregar custos ao tratamento do resíduo. A não ser para os casos em que se deseje, elevados teores de metano em menor período de tempo, no qual se recomendaria a implantação de sistemas nas proporções estudadas no reator B14;
quanto aos tipos de reatores estudados, observou-se que os frascos de penicilina de 100 mL foram mais adequados a qualidade do processo, dado que estes apresentaram os melhores rendimentos de metano no biogás gerado, além de aparentemente não apresentarem problemas de vazamento;
no que se refere a estimativa de volume de biogás gerado, observou-se que os sistemas produzidos em frascos reagentes de 1L, apresentaram problemas de armazenamento do biogás, entretanto ainda assim, nos primeiros dias de fermentação pôde-se verificar que o sistema de biodigestão A11.1 (contendo 70% de manipueira in natura e 30% de lodo primário), incubado a temperatura ambiente (±30°C), apresentou-se como gerador de maior volume de biogás por grama de resíduo (9,80 mL de biogás por grama de substrato), entretanto ao ser considerado o volume de biogás associado aos percentuais de metano determinados naquele período, verificou-se que o sistema A2.1 (contendo 80% de manipueira
in natura e 20% de LP, apresentou-se com melhor rendimento (32,38% de CH4 dos 4.260 mL
de biogás produzido);
Portanto, conclui-se que, para um melhor aproveitamento da manipueira numa casa de farinha, a composição de um sistema de biodigestão recomendado seria aquela desenvolvida com 80% de manipueira in natura e 20% de lodo primário, a temperatura ambiente (±30°C). Sendo esta, a proporção substrato/inóculo, dentre as estudadas neste trabalho, a de maior rendimento na geração de biogás rico em metano.
5.2
RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
A linha de pesquisa abordada nesta dissertação deve continuar sendo estudada e desenvolvida, englobando as seguintes propostas:
Desenvolvimento da pesquisa com manipueira oriunda de outras casas de farinha ou mesmo fecularias da região.
Estudo da cinética do processo de digestão anaeróbia com manipueira.
Estudo da influência da agitação e da temperatura no processo de produção de biogás proveniente de manipueira.
Estudo da influência do cianeto (CN-) na produção do biogás.
Estudo do processo de biodigestão anaeróbia, monitorando não só a composição do biogás gerado, mas também o pH e a concentração de glicose do meio fermentativo durante todo o processo.
Desenvolvimento do processo de biodigestão de manipueira em maior escala. Análise do efeito da ação do complexo enzimático em um sistema de maior escala. Construção de uma planta de fermentação em uma casa de farinha, abordando as reais
condições do sistema.
6
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APÊNDICE A
CURVA DE CALIBRAÇÃO VIA MÉTODO DNSA
Para o desenvolvimento das análises de açúcares redutores livres (AR) e totais (ART), via método DNSA (descrito na metodologia do presente trabalho), proposto por Miller (1959), utilizou-se como referência uma curva de calibração de concentração versus absorbância. Para plotagem da curva foram preparadas soluções padrões de glicose, com base numa solução-estoque de 0,9 g/L de glicose. A Figura A1 ilustra a referida curva de calibração, com coeficiente de correlação de 0,9994.
Figura A1: Curva de calibração de glicose via método DNSA
y = 0,488x - 0,0157 R² = 0,9994 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 Co n cen tr aç ão Absorbância
APÊNDICE B
CURVA DE CALIBRAÇÃO DO CROMATÓGRAFO A GÁS (GC)
Uma das ferramentas mais importantes para o desenvolvimento desta dissertação foi à utilização da cromatografia gasosa para as análises dos gases produzidos no processo de biodigestão anaeróbia. O cromatógrafo foi utilizado tanto para identificar os componentes das amostras através do tempo de retenção (análise qualitativa), quanto para quantificar esses mesmos componentes com base na área do pico fornecido pelo cromatograma (análise quantitativa).
No entanto, para garantir a confiabilidade dos dados obtidos, foi realizada uma calibração externa do equipamento, a partir da injeção de quantidades precisas de gases padrões, de modo que as respostas pudessem ser estabelecidas para cada um dos componentes analisados.
A calibração descrita nesse apêndice considerou os gases encontrados em maior quantidade no processo de digestão anaeróbia: metano (CH4)e dióxido de carbono (CO2). Foi
utilizado como padrão o dióxido de carbono comercial com 99,5% de pureza e uma mistura padrão de metano comercial com 81,65% de CH4. Todos os gases utilizados foram fornecidos
pela Linde Gases.
Tanto para a curva de calibração do dióxido de carbono (Figura B1) como para a do metano (Figura B2) o coeficiente de correlação encontrado foi de 0,9956.
Figura B1: Curva de calibração do dióxido de carbono no GC
Figura B2: Curva de calibração do metano no GC
y = 7150,7x - 30830 R² = 0,9956 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Á re a % de CO2 y = 9036,9x + 3568,2 R² = 0,9956 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Á re a % CH4
ANEXO A
PODER CALORÍFICO E DENSIDADE DOS GASES CONSTUINTES DO COMBUSTÍVEL GASOSO ORIUNDO DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA Tabela A1: Poder calorífico e densidade dos gases constituintes do combustível gasoso oriundo de gaseificação de biomassa
Gases Massa molar (kg/kmol) PCS (MJ/kg) PCI (MJ/kg) PCS (MJ/m3) PCI (MJ/m3) Densidade (kg/m3) H2 2 142,1070 120,0795 11,4595 9,6832 0,0806 O2 32 0 0 0 0 1,2799 N2 28 0 0 0 0 1,1205 CO 28 10,1111 10,1111 11,3285 11,3285 1,1204 CO2 44 0 0 0 0 1,7260 CH4 16 55,5332 49,9974 35,6368 32,0843 0,6417 C2H2 26 50,0136 48,3 52,0942 50,3183 1,0416 C2H4 28 50,3253 47,1596 56,4731 53,0871 1,1221 C2H6 30 51,9263 47,4923 62,4569 57,1237 1,2028 Fonte: Peres, 1997