Efeitos da relação carbono/ nitrogênio na produção de biogás proveniente de resíduos sólidos orgânicos urbanos / Effects of the carbon-nitrogen ratio on the biogas production from municipal organic solid waste

Caroline Cecílio Dornelas Regazi, Giovana Ribeiro de Almeida, Hiago Tavares de Souza, Marina Guião de Souza Lima, Roberto Guião de Souza Lima Júnior, Sarah Teodoro de Faria

Abstract


No Brasil, cerca de 50% dos resíduos em peso são orgânicos e menos de 1% destes é tratado e aproveitado economicamente, contribuindo negativamente para a geração de gases de efeito estufa e de chorume em lixões, aterros controlados e aterros sanitários que, infelizmente, são as principais formas de disposição final no país. Nesse cenário, a biodigestão anaeróbica poderia contribuir significativamente ao tratar e promover o aproveitamento energético e mássico desses resíduos. Contudo, limitações técnicas e culturais ainda dificultam a adoção dessa prática no Brasil. Neste trabalho foram testadas 3 diferentes relações carbono/nitrogênio contribuindo para definição de parâmetros operacionais de melhor rendimento que incentivem a adoção da digestão anaeróbia, sendo: 1) restos de alimentos (C/N 15), 2) restos de alimentos e papel toalha (C/N 30) e 3) restos de alimentos e podas vegetais (C/N 30). Observou-se que o tratamento 3, mesmo com relação C/N adequada, obteve menor produção de biogás que os demais, o que pode ter sido causado pela dificuldade de acesso dos microrganismos às podas vegetais utilizadas como fonte de carbono. Assim, a facilidade de degradação do substrato mostrou-se mais relevante para a produção de biogás do que a correta relação C/N.


Keywords


biogás, carbono/nitrogênio, aproveitamento energético, resíduos sólidos orgânicos

References


ABRELPE, Associação Brasileira das Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil - 2020. ABRELPE, São Paulo, 2020. Disponível em Acesso em: 18 jul. 2021.

ACHMAD K., YULI A., DIMAS F., OKI I. The effect of C/N ratios of a mixture of beef cattle and water hyacinth (Eichornia crassipes) on the quality of biogás and sludge. Lucrări Ştiinţifice. Vol, 55. p. 117 – 120, 2016.

ARAÚJO, A. P. C. Produção de biogás a partir de resíduos orgânicos utilizando biodigestor anaeróbico. 2017. 42 f. TCC (Graduação) - Curso de Bacharel em Engenharia Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/20292/3/Produ%C3%A7%C3%A3oBiog%C3%A1sRes%C3%ADduos.pdf. Acesso em: 23 jul. 2021.

BRASIL, 2019. Ministério do Desenvolvimento Regional. Secretaria Nacional de Saneamento – SNS. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: Diagnóstico do Manejo de Resíduos Sólidos Urbanos – 2019. Brasília: SNS/MDR, 2020. 244 p. : il.

CARDOSO, B. M. Uso da biomassa como alternativa energética. 2012. 122 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) - Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

CREMONEZ, P. A. et al. BIODIGESTÃO ANAERÓBIA NO TRATAMENTO DE RESÍDUOS LIGNOCELULÓSICOS¹. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 2, p. 21-35, 2013.

DIN EN 14346, 2006, Characterization of waste - Calculation of dry matter by determination of dry residue or water content. STANDARD by DIN-adopted European Standard, 03/01/2007 in English, German.

DIN EN 15169, 2007, Characterization of waste - Determination of loss on ignition in waste, sludge and sediments. STANDARD by DIN-adopted European Standard, 05/01/2007.

FERNANDES, F. G. Disposição final dos resíduos sólidos da cidade de Sousa - PB: impactos ambientais. 2018. 40 f. TCC (Graduação) - Curso de Geografia, Universidade Federal de Campina Grande, Cajazeiras, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/handle/riufcg/7917/FRANCIHELLE%20GOMES%20FERNANDES.%20TCC.%20LICENCIATURA%20EM%20GEOGRAFIA.2018.pdf?sequence=3&isAllowed=y. Acesso em: 23 jul. 2021.

GUERI, Matheus Vitor Diniz et al. Digestão anaeróbia de resíduos alimentares utilizando ensaios bmp. BIOFIX Scientific Journal, v. 3, n. 1, p. 08-16, 2017.

GOLDEMBERG, J. Biomassa e energia. Química Nova, São Paulo, v. 32, n. 3, p. 582-587, 2009.

GUARINO G., CLAUDIA C., FILOMENA DI C., STEFANIA P., BIAGIO M., MARIO M. Does the C/N ratio really affect the Bio-methane Yield? A three years investigation of Buffalo Manure Digestion. Chemical Engineering Transactions. Vol. 49, p.463-468, 2016.

IPEA, Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada. Apenas 13% dos resíduos sólidos urbanos no país vão para reciclagem. IPEA, 2017. Disponível em: . Acesso em: 18 jul 2021.

KUNZ, A.; HIGARASHI, M. M.; OLIVEIRA, P. A. V. Tecnologias para o tratamento de resíduos de animais. In: Gestão ambiental na agropecuária. Brasília, DF: EMBRAPA, 2014. p. 235-283.

LIMA JR., G. S. L. Estratégias de compostagem como pré-tratamento de resíduos sólidos orgânicos. Tese (doutorado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de Engenharia Civil,198 p, 2015.

MACHADO, Francisca Lívia de Oliveira et al. Valorização dos resíduos orgânicos através da biodigestão anaeróbia com a utilização da análise multivariada. Brazilian Journal Of Development, Curitiba, v. 7, n. 1, p. 4893-4903, jan. 2021. Disponível em: https://www.brazilianjournals.com/index.php/BRJD/article/view/23101/18556. Acesso em: 12 ago. 2021.

MAHLER, C. F. Lixo Urbano. 1ª ed. Rio de Janeiro, Ed. Revan, 2012.

MATA-ALVAREZ, J. Biomethanization of the Organic Fraction of Municipal Solid Wastes. Department Of Chemical Engineering Of Barcelona, Barcelona, Spain: Iwa Publishing, 2011. 323 p.

OLIVEIRA, M. E. B. Estudo de caso para gerenciamento de resíduos industriais em uma empresa no Vale do Paraíba. 2019. 45 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade de Taubaté, Taubaté, 2019. Disponível em: http://repositorio.unitau.br/jspui/bitstream/20.500.11874/3356/1/Maria%20Eduarda.pdf. Acesso em: 23 jul. 2021.

PAUL, S.; DUTTA, A. Challenges and opportunities of lignocellulosic biomass for anaerobic digestion. Resources, Conservation and Recycling, v. 130, p. 164-174, 2018.

PAVAN, P. et al. Two-phase anaerobic digestion of source sorted OFMSW (organic fraction of municipal solid waste): performance and kinetic study. Water science and technology, v. 41, n. 3, p. 111-118, 2000.

PRATES, L. F. S.; PIMENTA, C. F.; RIBEIRO, H. F. Alternativas tecnológicas para tratamento de resíduos sólidos urbanos. APPREHENDERE-Aprendizagem & Interdisciplinaridade, v. 1, n. 2-especial, 2019.

RAJENDRAN, K., ASLANZADEH, S., JOHANSSON, F., et al., “Experimental and economical evaluation of a novel biogas digester”. Energy Conversion and Management, v.74, pp. 183–191,2013.

RICHARD, T.; TRAUTMANN, N. C/N Ratio. Disponível em: http://compost.css.cornell.edu/calc/cn_ratio.html. Acesso em: 25 jun. 2021.

SILVA, J. P. et al. Comparação da produção de biogás a partir da digestão anaeróbia de diferentes tipos de lodo. Scientia cum Industria, v. 4, n. 2, p. 69-73, 2016.

SILVA, Wanderson Gomes da. Produção de biogás e biofertilizante a partir da digestão anaeróbia de cama de frango. 2019. 93 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Tocantins, Palmas, 2019. Disponível em: http://umbu.uft.edu.br/bitstream/11612/1448/1/Wanderson%20Gomes%20da%20Silva%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf. Acesso em: 23 jul. 2021.

SOKAL, R. R.; ROHLF, F. J. Biometry: The principles and practice of statistics in biological research. 4.ed. W. H. Freeman and Co, 937p, 2012.

TANIMU M., TINIA I., RAZIF M., e AZNI I. Effect of Carbon to Nitrogen Ratio of Food Waste on Biogas Methane Production in a Batch Mesophilic Anaerobic Digester. International Journal of Innovation, Management and Technology. Vol. 5, No. 2. P 116 – 119, 2014.

TORRECILHAS, A. R. et al. Análise dos pré-tratamentos de resíduos vegetais na produção de metano em reatores de biodigestão anaeróbia. In: ENEGEP 2019 - ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, 39., 2019, Santos. Anais do Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Santos: Enegep 2019 - Encontro Nacional de Engenharia de Produção, 2019. p. 0-0. Disponível em: http://www.abepro.org.br/publicacoes/artigo.asp?e=enegep&a=2019&c=38992. Acesso em: 23 jul. 2021.

TREVISAN, V.; MONTEGGIA, L. O. Produção de biogás a partir de efluente da suinocultura utilizando digestão anaeróbia em dois estágios. In: SIMPOSIO INTERNACIONAL SOBRE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS DE ANIMAIS. 2009. p. 264-268.

VICTORINO, A. Potencial da digestão anaeróbica na gestão de resíduos e produção de energia renovável: um estudo de caso. 2017. 154 f. Tese (Doutorado) - Curso de Programa de Pós Graduação em Desenvolvimento Sustentável, Universidade de Brasília, Brasília, 2017. Disponível em: https://repositorio.unb.br/handle/10482/31482. Acesso em: 23 jul. 2021.

WANG, P. et al. Microbial characteristics in anaerobic digestion process of food waste for methane production–A review. Bioresource technology, v. 248, p. 29-36, 2018.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv7n9-050

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