Avaliação da geração de biogás a partir de resíduos agroindustriais e emprego do biofertilizante na remediação de solos contaminados por hidrocarbonetos

A utilização de combustíveis fósseis como fonte de energia pode gerar impactos ambientais tais como emissão de gases poluentes e contaminação de solos. Uma alternativa para minimização destes impactos é o aproveitamento do resíduo da biodigestão da matéria orgânica em ambiente anaeróbico, utilizado na produção de biogás. O uso desta tecnologia, além de gerar um gás com alto teor calorífico, produz um efluente estabilizado (biofertilizante) que, quando disposto em solos, tem o potencial de incrementar os nutrientes, tornando-os mais ricos e com maior desenvolvimento da comunidade microbiana. Em áreas onde estão localizados postos de gasolina, vazamentos de derivados de petróleo causam a contaminação dos solos, sendo necessário um tratamento que vise à redução das quantidades de poluentes e evite que esta contaminação escoe para os lençóis freáticos. A técnica de biorremediação pode ser uma alternativa eficiente e de baixo custo para o tratamento destes solos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o potencial dos resíduos de uma indústria alimentícia e frigorífico de suínos e aves na geração de biogás e utilizar o biofertilizante obtido pelo processo de biodigestão anaeróbia na biorremediação de solos contaminados com gasolina. Os resíduos agroindustriais submetidos à digestão anaeróbia geraram aproximadamente 13L de biogás, dentre este volume, aproximadamente 10L foi de metano (CH4). As análises físico-químicas do biofertilizante mostraram redução dos sólidos totais (ST), demanda biológica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), carbono (C) e nitrogênio (N), confirmando que houve degradação da matéria orgânica pelos microrganismos. No experimento de biorremediação os tratamentos de solo contaminado (SC) e solo contaminado mais biofertilizante (SCB) apresentaram redução significativa dos hidrocarbonetos, todos variando de 80 a 100% de remoção. Ao longo do experimento, foi verificado que a detecção dos hidrocarbonetos em SCB foi menor que SC, fato que possivelmente ocorreu pela adição de matéria orgânica que auxilia na retenção dos hidrocarbonetos no solo. Com a análise dos dados apresentados, pode-se concluir que os resíduos da indústria alimentícia e frigorífico são bons produtores de biogás quando dispostos em ambiente anaeróbico e que o aumento de matéria orgânica em solos contaminados aumenta a retenção dos hidrocarbonetos neste ambiente e não influencia na velocidade de degradação dos mesmos.The use of fossil fuel as a source of energy can generate environmental impacts such as emission of pollutant gases and soil contamination. An alternative to minimize from these impacts is the use of waste from the biodigestion of organic material in anaerobic environment, used in the biogas production. The use of this technology, besides generating gas with a high calorific content, produces a stabilized effluent (biofertilizer) that, when arranged on soils, has the potential to increase the nutrients, making them richer and with a greater development of the microbial community. In areas where gas stations are located, leaks of petroleum products cause soil contamination, which needs a treatment aiming the reduction of the amounts of pollutants, and avoiding the contamination from flowing to the groundwater. The technique of bioremediation can be an efficient alternative and with a low cost for the treatment of these soils. Thus, this study aimed to assess the potential of the waste from a food industry and swine and poultry slaughterhouse in biogas generation and use bio-fertilizer obtained by the process of anaerobic biodigestion in bioremediation of soils contaminated by gasoline. The agro-industrial waste subjected to anaerobic digestion generated approximately 13L of biogas, from this volume, approximately 10L was of methane (CH4). The physicochemical analyses of the biofertilizer showed a reduction of total solids (TS), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), carbon (C), and nitrogen (N), sustaining that there was degradation of organic material by the microorganisms. In the experiment of bioremediation, the treatments of contaminated soil (CS) and contaminated soil plus bio-fertilizer (CSB) showed a significant reduction of hydrocarbons, all of them varying from 80 to 100% of removal. Throughout the experiment, it was found that the detection of hydrocarbons in contaminated soil plus bio-fertilize was lower than in contaminated soil, fact that probably occurred due to addition of organic material that helps in the retention of hydrocarbons in the soil. With the analysis of the presented data, we can conclude that the waste of food industry and slaughterhouse are good biogas producers when they are in anaerobic environment, and that the increase of organic material in contaminated soils increases the retention of hydrocarbons in this environment and it doesn’t influence on the speed of their degradation

Identificação e caracterização de microrganismos visando maior eficiência na produção de biogás

Os setores agrícolas e agroindustriais geram resíduos ricos em matéria orgânica, principalmente os dejetos animais. Estes, por sua vez, podem ser degradados por processos biológicos e aproveitados como biomassas na geração de bioenergia em sistemas de digestão anaeróbia. O uso de co-digestão pode otimizar a produção de biogás e metano e, ao final do processo, sevir como inoculante na iniciação dos processos de digestão anaeróbia. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi desenvolver, caracterizar e avaliar a eficiência de inoculantes, utilizando co-digestão anaeróbica de diferentes resíduos do agronegócio como biomassa em temperatura controlada e ambiente, e formular um inoculante com uma mistura de microrganismos isolados visando otimizar a produção de biogás e metano. Para isto, foram preparados quatro inoculantes (constituídos de dejeto suíno, aves e bovino), que foram incubados anaerobicamente por 72 dias e aclimatados em temperatura controlada (35o C) e ambiente (28 ± 3,5° C). Um inoculante, em cada temperatura, foi alimentado com uma mistura de celulose microcristalina, gelatina, latose e resíduo de óleo de cozinha. Ao final, a identificação da comunidade microbiana mostrou que os inoculantes apresentaram diferenças importantes entre as duas temperaturas avaliadas, Bacteroidetes foi o filo mais representativo em inoculantes a 28° C e Firmicutes a 35° C, e destaca-se que o uso dos inoculantes (alimentado e não alimentado) melhora o rendimento da produção de biogás e metano 28 °C, atingindo valores semelhantes na faixa ideal de temperatura (35° C). O isolamento de 10 microrganismos anaeróbicos facultativos dos inoculantes mostrou que eles pertencem ao filo Firmicutes, famílias Paenibacillaceae e Bacillaceae. A adição desta mistura de microrganismos não melhorou a produção de biogás nas diferentes temperaturas, no entanto, mais testes serão necessários para avaliar o potencial destes microrganismos. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que o uso de inoculantes em sistemas de digestão anaeróbica melhora a eficiência da produção de biogás e metano em temperaturas inferiores (28 °C ±3,5) a considerada ideal (35 oC), o que pode permitir o uso desse tipo de produção de energia nas regiões que apresentam temperaturas ligeiramente mais baixas.The agricultural and agroindustrial sectors generate waste rich in organic matter, mainly animal waste. These wastes can be degraded by biological processes and used as biomass in the generation of bioenergy. The use of co-digestion can optimize the production of biogas and methane and, at the end of the process, the biomass can be used as inoculant for a new anaerobic digestion process. In this sense, the objective of this study was to develop, characterize and evaluate the efficiency of inoculants, using anaerobic co-digestion of different residues from agribusiness as biomass at controlled and environmental temperature, and to formulate an inoculant with a mixture of isolated microorganisms in order to optimize production of biogas and methane. For this pourpose, four inoculants (composed by swine, poultry and bovine manures) were incubated anaerobically for 72 days and acclimatized under controlled (35 oC) and environmental (28 ± 3.5 °C) temperatures. One inoculant of each temperature was fed with a mixture of microcrystalline cellulose, gelatin, latose and cooking oil residue. In the end of inoculat preparation, the identification of the microbial showed that inoculants presented important differences between the two temperatures evaluated, Bacteroidetes was the most representative phylum in inoculants at 28 °C and Firmicutes at 35 °C. The use of inoculants (fed or non-fed) improves the yield of biogas and methane production at 28 ° C, reaching similar values to ideal temperature range (35 °C). The isolation of 10 facultative anaerobic microorganisms from the inoculants showed that they belong to the phylum Firmicutes, Paenibacillaceae and Bacillaceae families. The addition of mixture of these microorganisms did not improve the biogas production at different temperatures, however, more tests will be needed to evaluate the potential of these microorganisms. From the results obtained, it can be concluded that the use of inoculants in anaerobic digestion systems improves the efficiency of the biogas production and methane at lower temperatures (28 ° C ±3.5) than that considered ideal (35 °C), which may allow the use of this type of energy production in regions with slightly lower temperatures

Cultivo de microalgas para tratamento de águas residuais: revisão de literatura

O cultivo de microalgas em efluentes residuais é considerado uma ferramenta eficaz no sentido de biorremediação natural e de baixo custo para assimilação de nutrientes e outros compostos contaminantes do meio, podendo ser utilizado para o tratamento terciário em estações de tratamento. O objetivo do presente estudo foi realizar uma revisão de literatura sobre o atual campo de pesquisa relacionado à biotecnologia de microalgas cultivadas em águas residuárias, de modo a apresentar sua relevância enquanto alternativa de biorremediação e apontar os principais resultados de pesquisas empíricas, os desafios e lacunas de conhecimento existentes. Uma revisão abrangente da literatura foi realizada por meio de busca eletrônica de artigos científicos, utilizando-se a base de dados ScienceDirect. Os resultados mostram que as culturas de microalgas em efluentes mostraram-se eficientes na remoção ou diminuição de nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo, na redução da DBO, na inibição de coliformes fecais e na remoção de metais pesados. Porém, ainda existem aspectos técnicos que precisam ser desenvolvidos, necessitando de mais pesquisas na área para aprimorar as técnicas de colheita e secagem das microalgas para aproveitamento da biomassa de forma eficiente e rentável

Potencial de Geração de Biogás a Partir da Suplementação de Óleo de Babaçu em Dejetos de Animais

O presente trabalho objetiva avaliar o comportamento e o potencial de geração de biogás através do blend de dejetos de bovinos, suínos e aves quando suplementado com óleo de babaçu. O uso de oleaginosas para fins energéticos em comunidades isoladas que não possuem acesso às redes convencionais de distribuição de energia elétrica está sendo bastante discutido, uma vez que há vasta disponibilidade destas biomassas na Região Amazônica e poucas atividades econômicas sustentáveis em torno da mesma. O estudo foi desenvolvido no Laboratório de Biorreatores do Centro Universitário UNIVATES, sendo a avaliação da geração de biogás realizada através de um dispositivo baseado no deslocamento de fluidos e na equação combinada dos gases ideais, enquanto o teor de metano contido no biogás foi verificado através de um sensor específico para este fim, denominado Advanced Gasmitter. Os resultados obtidos demonstram que a aplicação de óleo de babaçu (OB) em resíduos agrícolas melhora o rendimento de biogás e de metano, sendo que o tratamento suplementado com 7,5% de OB o qual obteve melhor desempenho

PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS: ANÁLISE DOS TEORES DE SÓLIDOS TOTAIS, VOLÁTEIS E FIXOS EM AMOSTRAS PRÉ E PÓS DIGESTÃO ANAERÓBIA

O sétimo objetivo do desenvolvimento sustentável (ODS) trata do acesso às fontes de energia, especialmente as renováveis, com o intuito de assegurar o acesso confiável, sustentável, moderno e com preço acessível à energia para todos. A codigestão anaeróbia de resíduos orgânicos visando a obtenção de biogás para fins de aproveitamento energético é uma alternativa sustentável que pode tratar resíduos e gerar energia de forma acessível. Este estudo analisou a produção de biogás obtida a partir da codigestão de resíduos agroindustriais, relacionada aos teores de sólidos totais (ST), voláteis (SV) e fixos (SF) em amostras pré e pós biodigestão anaeróbia. Foram avaliadas em escala laboratorial 11 amostras compostas por uma mistura de lodos de estações de tratamento de efluentes industriais, sangue e dejeto suíno (DS), variando-se a proporção do dejeto suíno na mistura em uma escala de 0 a 100%, respeitando-se intervalos de 10% entre uma amostra e outra. Os resultados indicaram que a parcela de sólidos fixos foi maior nas amostras que continham os maiores percentuais de DS na mistura, enquanto a parcela de SV foi maior nas amostras com os menores percentuais de DS. Com relação ao volume de biogás e metano gerados, observou-se a tendência de maior produção de biogás e metano nas amostras com menor volume de DS, em que, consequentemente a quantidade de SV era maior

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO PRODUTO INTERNO BRUTO (PIB) E DA POPULAÇÃO URBANA NA GERAÇÃO PER CAPITA DE RESÍDUOS SÓLIDOS EM MUNICÍPIOS DO INTERIOR DO RS, BRASIL

Este trabalho busca contribuir para a discussão de correlacionar a geração de Resíduos Sólidos Municipais (RSU) com o Produto Interno Bruto (PIB) per capita em diferentes grupos de população urbana. Para determinar a geração de RSU per capita, 25 municípios da região do Rio Grande do Sul (Brasil) foram amostrados durante um período de um ano. Os municípios foram divididos em quatro categorias de acordo com seu índice mensal per capita do PIB, e os dados obtidos revelaram uma influência do PIB per capita na geração de resíduos sólidos, indicando maior geração de resíduos no grupo de municípios com maior média do PIB per capita. Além disso, foi verificada a influência do número de habitantes por município na geração de resíduos, e foi observado que a geração média de resíduos nos municípios com até 5.000 habitantes na área urbana foi de 0,43 kg.inh -1 dia -1, e para o outro, na faixa de 5,001 a 21 mil habitantes, esse valor subiu para 0,53 kg.inh -1 dia -1, indicando que com o aumento da população urbana pode haver uma tendência crescente na geração de resíduos per capit

Qualitative Aspects of Biogas Production in a Small-Scale Biodigester by Anaerobic Digestion of Food Waste from University Environment

Organic waste are materials that, in balanced natural environments, spontaneously degrade and recycle nutrients in nature's processes. The adoption of appropriate methods for the management of organic waste is essential for urban, peri-urban and rural development. The use of Small-scale biodigestion systems in urban areas and mainly in rural areas is a real alternative. Biogas is a renewable source of energy used as a substitute for natural gas and liquefied petroleum gas. From the anaerobic decomposition of different types of biomass and substrates, we have the metabolic product called biogas, a mixture of methane, carbon dioxide and small amounts of other gases such as hydrogen sulfide. The quality of the biogas generated has a direct effect on its use as an energy source, requiring a minimum fraction of CH4 for its combustion and for other processes such as the transformation of the biogas generated into biofuel, its purification to remove the portions of other gases present its necessary. This work evaluated the quality of the biogas generated in a small-scale biodigester, based on the decomposition of food waste from the university environment. A mobile laboratory analyzed the composition of the biogas generated. The results showed that this substrate and its heterogeneity has enormous potential for generating biogas with excellent amounts of methane CH4 composition minimum value was 58.46%, the maximum reached 68.41% and the average was 65.44%. Regarding the presence of CO2 within the biogas evaluated, the minimum value of CO2 was 38.02%; the maximum value was 44.39% and the average stayed in 38.55%. Hydrogen in the composition minimum value was 7.41 ppm, 13.42 ppm maximum and average of 9.63 ppm. H2S minimum value obtained was 0.0 ppm, reaching the maximum value of 249.76 ppm, with average of 138.75 ppm.Organic waste are materials that, in balanced natural environments, spontaneously degrade and recycle nutrients in nature's processes. The adoption of appropriate methods for the management of organic waste is essential for urban, peri-urban and rural development. The use of Small-scale biodigestion systems in urban areas and mainly in rural areas is a real alternative. Biogas is a renewable source of energy used as a substitute for natural gas and liquefied petroleum gas. From the anaerobic decomposition of different types of biomass and substrates, we have the metabolic product called biogas, a mixture of methane, carbon dioxide and small amounts of other gases such as hydrogen sulfide. The quality of the biogas generated has a direct effect on its use as an energy source, requiring a minimum fraction of CH4 for its combustion and for other processes such as the transformation of the biogas generated into biofuel, its purification to remove the portions of other gases present its necessary. This work evaluated the quality of the biogas generated in a small-scale biodigester, based on the decomposition of food waste from the university environment. A mobile laboratory analyzed the composition of the biogas generated. The results showed that this substrate and its heterogeneity has enormous potential for generating biogas with excellent amounts of methane CH4 composition minimum value was 58.46%, the maximum reached 68.41% and the average was 65.44%. Regarding the presence of CO2 within the biogas evaluated, the minimum value of CO2 was 38.02%; the maximum value was 44.39% and the average stayed in 38.55%. Hydrogen in the composition minimum value was 7.41 ppm, 13.42 ppm maximum and average of 9.63 ppm. H2S minimum value obtained was 0.0 ppm, reaching the maximum value of 249.76 ppm, with average of 138.75 ppm

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO PRODUTO INTERNO BRUTO (PIB) E DA POPULAÇÃO URBANA NA GERAÇÃO PER CAPITA DE RESÍDUOS SÓLIDOS EM MUNICÍPIOS DO INTERIOR DO RS, BRASIL

Este trabalho busca contribuir para a discussão de correlacionar a geração de Resíduos Sólidos Municipais (RSU) com o Produto Interno Bruto (PIB) per capita em diferentes grupos de população urbana. Para determinar a geração de RSU per capita, 25 municípios da região do Rio Grande do Sul (Brasil) foram amostrados durante um período de um ano. Os municípios foram divididos em quatro categorias de acordo com seu índice mensal per capita do PIB, e os dados obtidos revelaram uma influência do PIB per capita na geração de resíduos sólidos, indicando maior geração de resíduos no grupo de municípios com maior média do PIB per capita. Além disso, foi verificada a influência do número de habitantes por município na geração de resíduos, e foi observado que a geração média de resíduos nos municípios com até 5.000 habitantes na área urbana foi de 0,43 kg.inh -1 dia -1, e para o outro, na faixa de 5,001 a 21 mil habitantes, esse valor subiu para 0,53 kg.inh -1 dia -1, indicando que com o aumento da população urbana pode haver uma tendência crescente na geração de resíduos per capit