Biodigestão anaeróbia de vinhaça em reatores de leito fixo empacotado e estruturado

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Aquino, Samuel de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: anaerobic digestion; avaliação cinética; biodigestão de vinhaça; biorrefinaria de cana-de-açúcar; crescimento de biomassa; methane; packedbed reactor; reator de leito estruturado; structured bed reactor; vinasse
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01102021-164938/

Esta pesquisa relatou a aplicação de uma nova configuração de reator, com o meio suporte verticalmente estruturado, chamado de FVR como alternativa aos reatores convencionais de leito compactado (PBRs) para a digestão anaeróbia de vinhaça de cana-de-açúcar. A utilização do FVR impediu a acumulação de sólidos dentro do reator, mantendo as vantagens da imobilização da biomassa. Foi avaliada a operação (330 dias) de um FVR e um PBR na digestão de vinhaça sob cargas orgânicas crescentes (2,4–18,0 kgDQO m-3 dia-1), com foco na eficiência, cinética aparente e nos impactos dos diferentes arranjos de meio suporte sobre a produção e retenção de biomassa. Ambos os sistemas apresentaram bons resultados até a COVa de 15 kgDQO m-3 d -1 , com médias de remoção de DQO solúvel iguais a 75% e 70%, e YCH4 iguais a 0,3 e 0,22 LCH4 g -1 DQOremovida, respectivamente. O valor máximo de rap foi aproximadamente cinco vezes maior no FVR (13,2 g de DQO L-1 h-1), mesmo em uma COVa aproximadamente duas vezes maior do que o valor ótimo observado para o PBR (15 vs 6,4 kg D QO m-3 d -1. Um modelo cinético de primeira ordem com residual de matéria orgânica se ajustou bem aos dados experimentais indicando sempre maiores valores de k1aps para o FVR, o que corroborou o melhor desempenho e estabilidade operacional deste sistema. Os valores de COV e s variaram entre 0,15-0,49 g DQO g-1 SSV dia -1 e 0,05-0,30 g DQO g-1 SSV dia-1 no FVR e PBR, respectivamente Estes valores comprovaram a maior robustez do FVR, dado sua capacidade de manter maior eficiência e velocidade aparente de degradação, com uma menor quantidade de biomassa Isto foi consequência da maior capacidade de interação entre a biomassa e a vinhaça neste reator, fator este que esteve fortemente relacionado à maior porosidade do leito no FVR (92,6%) em relação ao PBR (72,3%) Apesar das condições operacionais equivalentes, o rendimento de crescimento da biomassa (Yx/s) foi diferente em ambos os reatores, sendo 0,095 gSSV g-1DQO (FVR) e 0,066 gVSS g-1DQO (PBR), indicando um controle claro do arranjo do leito sobre a produção de biomassa em reatores.