Modelagem da cinética da digestão anaeróbia dos resíduos gerados no processamento de café solúvel

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ninasivincha, Bryan Edgard Jorge
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ADM1; agro-industrial effluents; batelada sequencial; café solúvel; chemical oxygen demand (COD); compostos fenólicos; demanda química de oxigênio (DQO); efluentes agroindustriais; Matlab; metano; methane; phenolic compounds; sequential batch; soluble coffee
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-07112023-164659/

O modelo cinético ADM1 é uma ferramenta importante para melhorar a eficiência da digestão anaeróbia (DA) em tratamento de águas residuais. Este modelo descreve processos físicos, físico-químicos e reações biológicas que ocorrem na DA, e permite a simulação do consumo de substratos, crescimento de microrganismos e formação de produtos ao longo do tempo. Sendo assim, neste trabalho o modelo ADM1 foi modificado para descrever o consumo da matéria orgânica (DQO), produção e degradação de ácido acético, propiônico e butírico, degradação de compostos fenólicos e produção de metano a partir dos resíduos gerados no processamento de café solúvel, tanto do resíduo sólido (borra de café) quanto para o efluente líquido, que foram operados em batelada sequencial. Para isso, a primeira etapa tem como objetivo a modificação do modelo ADM1, que represente a cinética de DA de efluente da liquefação hidrotérmica (LHT) da borra do café, e na segunda etapa foi realizada a validação cruzada do modelo obtido com os dados experimentais da DA do efluente do processamento do café solúvel. Em ambas as etapas, foram consideradas a inibição para remoção de DQO e a cinética de degradação de compostos fenólicos a partir da rota do ácido benzóico. Todo este processo de modelagem cinética foi realizado no software Matlab 2015a e foram usados o método de minimização de Box-Draper e o método de simulação de Monte Carlo e Cadeia de Markov para determinação de parâmetros livres. Além disso, estes modelos foram submetidos a testes estatísticos para avaliar sua confiabilidade, como o método de Geweke. Finalmente concluiu-se com este trabalho que, o modelo testado foi capaz de predizer de forma satisfatória a remoção de compostos fenólicos, alcançando uma eficiência superior a 90%. Além disso, também descreveu a produção de metano, que atingiu 6,16 kgDQOm-3 , e acompanhou a produção e o consumo de ácidos orgânicos ao longo do tempo, para ambos resíduos de LHT de borra de café e para o efluente do processamento de café solúvel. Este modelo pode ser utilizado em demais pesquisas que se baseiam no modelo ADM1 de DA para tratamento de efluentes agroindustriais, já que o modelo descreve os sistemas analisados, constituindo-se de uma ferramenta importante na predição de remoção de matéria orgânica, compostos fenólicos e produção de metano a partir de resíduos do processamento de café solúvel.