Estudo da co-digestão anaeróbia de biomassa vegetal e dejeto bovino: avaliação da produção de biogás e do cultivo de microalgas no digestato - Silva, Guilherme Henrique da (2024)
O propósito desta tese foi investigar o processo de co-digestão anaeróbia como biotecnologia para valorização de resíduos agropecuários, em especial o efluente de bovinocultura leiteira e a biomassa vegetal proveniente do caldo do capim-elefante (CCe) e Arundo donax L. O trabalho iniciou-se com uma investigação do potencial energético do caldo de capim-elefante para a produção de biogás. Foram avaliados seis genótipos de capim-elefante, em termos de produtividade de caldo e valor energético. O rendimento de caldo das variedades de capim-elefante variou de 66,7 a 189,1 mL kg-1. O valor de energia bruta do bagaço dos genótipos estudados variou entre 4041,14 e 4304,06 kcal kg -1. O caldo extraído foi considerado um subproduto da biomassa com alto valor energético remanescente, com valores de energia bruta entre 293,14 e 409,99 cal kg-1, e com potencial para ser utilizado como substrato no processo de co-digestão anaeróbia. Em seguida, a produção de biogás a partir da co-digestão do caldo do capim-elefante e águas residuárias de bovinocultura leiteira (ARBL) foi investigada. Primeiramente, foram feitos ensaios em batelada em diferentes condições de temperatura e valores de razão entre os co-subtratos para o bom desempenho dos reatores. A produção cumulativa máxima de biogás e metano foi registrada na temperatura mesófila na proporção de 20 CCe: 80 ARBL, com o rendimento de biogás de 414,11 mL e de metano de 80,64 mL CH 4 g-1 SV. Foram construídos modelos de regressão para se estimar a produção de biogás. A transposição do melhor resultado entre os experimentos em batelada foi testada no reator modelo UASB de 7,8 L com diferentes tempos de retenção de 10, 6, 2 dias e 24 horas. A produção de biogás variou de 0,78 a 2,28 m 3 m-3 d-1 com concentrações médias de CH4 de 63 a 72% %. Por fim, no último capítulo, foi proposto o tratamento mediado por microalgas do digestato da co-digestão anaeróbia de biomassa de Arundo donax L. e ARBL, com cultivo da microalga Tetradesmus obliquus em fotobiorreatores. A produção de biogás alcançou valores de 50,20 a 94,69 mL g-1 SV. O modelo cinético primeira ordem com dependência de tempo modificado (FOMT) proporcionou melhor ajuste para produção de biogás. O processo mediado por microalgas foi promissor para biorremediação, por meio do potencial da biomassa de microalgas para a produção de bioprodutos. A composição macromolecular da biomassa algal alcançou os valores de teor de lipídios de 33,4 a 42,7%. A co- digestão anaeróbia de dejetos animais com resíduos lignocelulósicos oferece uma rota promissora para a produção eficiente de biogás. Sistemas de microalgas podem ser favoráveis para o tratamento ambientalmente eficiente de águas residuárias, além da produção de bioprodutos por meio da biomassa algal. Palavras-chave: Biodigestão anaeróbia; Cenchrus purpureus Schumach; Bioenergia; Bioprodutos; Microalgas.