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Codigestão anaeróbia de vinhaça e efluente secundário de laticínio em reator UASB: potencial metanogênico e dinâmica microbiana envolvida
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1153185
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Siniscalchi, Luciene Alves Batista | - |
| Autor(es): dc.contributor | Assemany, Paula Peixoto | - |
| Autor(es): dc.contributor | Zaiat, Marcelo | - |
| Autor(es): dc.contributor | Matos, Mateus Pimentel de | - |
| Autor(es): dc.creator | Siqueira, Juliano Curi de | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2026-02-09T12:02:54Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2026-02-09T12:02:54Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-08-15 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-08-15 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-08-15 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022-07-18 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://repositorio.ufla.br/handle/1/50958 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1153185 | - |
| Descrição: dc.description | Brazil is one of the countries that has most invested in producing biofuels worldwide, standing out in ethanol production from sugarcane processing. In addition to bioethanol, this activity also generates unintended by-products such as vinasse, which is commonly used for fertigation. However, its inadequate application on agricultural soil may cause negative environmental impacts, and its treatment before final disposal is recommended. For instance, anaerobic digestion is an alternative for the treatment of this wastewater in order to reduce its polluting potential and recover its chemical energy through CH4 yield. Nevertheless, due to its unfavorable physical and chemical properties, the in natura vinasse can inhibit the anaerobic microorganisms and stop the treatment process. Therefore, strategies to enable vinasse biodegradation are required. In this regard, the present study evaluated the performance of the anaerobic co-digestion of sugarcane vinasse and secondary effluent from the dairy industry (mixture 1:1 v/v) in a lab-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor (16 L). The reactor operated for 91 days at room temperature (26 °C on average), with alkalinity control (0.3 gNaHCO3 gCOD-1), an influent flow rate of 3.6 L d-1, a hydraulic retention time of 4.44 d, and an average organic loading rate of 1.6 kgCOD m-3 d-1. As an inoculum for the system, anaerobic biomass from a municipal sewage treatment plant was selected based on comparative tests of specific methanogenic activity (SMA). The respective recorded average and maximum pollutant removals were: total chemical oxygen demand (69% and 81%), acidity (29% and 53%), volatile (51% and 75%) and total (48% and 69%) suspended solids, ammoniacal (6% and 100%) and total Kjeldahl (42% and 73%) nitrogen, total phosphorus (19% and 69%), total potassium (0% and 4%), phenols (51% and 77%), and sulfates (25% and 67%). Moreover, the average and maximum methane yields were 221 and 308 mLCH4 gCODrem-1, respectively. The biogas produced had average volumetric contents of 66.47% CH4, 11.43% CO2, and 53 ppm H2S. Furthermore, the present study demonstrated the periodic evolution of the microbial community contained in the sludge of the evaluated system, from the inoculation to the end of the operation, both in terms of microorganism identification through sequencing by synthesis and by performing SMA assays. At the end of the operation, there was an increase in the relative abundance of the phylum Euryarchaeota (+8.6% compared to the inoculum), with a predominance of hydrogenotrophic methanogenic archaea (Methanobacterium and Methanobrevibacter genera). In parallel, an increase in SMA was observed over the operation. These results demonstrate a gradual adaptation of the anaerobic microbiota to the substrate. In summary, it is concluded that the proposed co-digestion resulted in a stable and efficient anaerobic treatment, thus allowing satisfactory levels of pollutant removal and methane production. It is recommended in future studies to conduct experiments on the vinasse anaerobic treatability by adopting different operational strategies in bioreactors, aiming at both a greater energy recovery and a more significant reduction of the polluting potential of the effluent. | - |
| Descrição: dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | - |
| Descrição: dc.description | O Brasil é um dos países que mais investem na produção de biocombustíveis no mundo, destacando-se na produção de etanol a partir do processamento de cana-de-açúcar. Além de bioetanol, essa atividade também gera subprodutos indesejáveis como a vinhaça, que é comumente utilizada para a fertirrigação. Entretanto, sua aplicação inadequada no solo agrícola pode acarretar impactos ambientais negativos, sendo recomendado seu tratamento antes da disposição final. A digestão anaeróbia, por exemplo, é uma alternativa para o tratamento dessa água residuária, uma vez que reduz o seu potencial poluidor e recupera sua energia química via produção de metano. Contudo, devido às suas propriedades físicas e químicas desfavoráveis, a vinhaça in natura pode inibir os microrganismos anaeróbios e cessar o processo de tratamento. Portanto, estratégias que visem viabilizar sua biodegradação tornam-se necessárias. Nesse sentido, o presente estudo avaliou o desempenho da codigestão anaeróbia de vinhaça de cana-de-açúcar e efluente secundário da indústria de laticínios (mistura 1:1 v/v) em um reator do tipo upflow anaerobic sludge blanket (UASB) em escala laboratorial (16 L). O reator operou durante 91 dias sob temperatura ambiente (26 °C em média), com controle de alcalinidade (0,3 gNaHCO3 gDQO-1), vazão afluente de 3,6 L d-1, tempo de detenção hidráulica de 4,44 d e carga orgânica volumétrica média de 1,6 kgDQO m-3 d-1. Como inóculo do sistema, uma biomassa anaeróbia proveniente de estação de tratamento de esgoto municipal foi selecionada a partir de testes comparativos de atividade metanogênica específica (AME). As respectivas remoções médias e máximas de poluentes registradas foram: demanda química de oxigênio total (69% e 81%), acidez (29% e 53%), sólidos suspensos voláteis (51% e 75%) e totais (48% e 69%), nitrogênio amoniacal (6% e 100%) e total Kjeldahl (42% e 73%), fósforo total (19% e 69%), potássio total (0% e 4%), fenóis (51% e 77%) e sulfatos (25% e 67%). Ademais, as produtividades média e máxima de metano foram de, respectivamente, 221 e 308 mLCH4 gDQOrem-1. O biogás produzido teve concentrações volumétricas médias de 66,47% de CH4, 11,43% de CO2 e 53 ppm de H2S. Complementarmente, o presente estudo demonstrou a evolução periódica da comunidade microbiana presente no lodo do sistema avaliado, da inoculação do sistema ao fim da operação, tanto em termos de identificação de microrganismos por meio de sequenciamento por síntese quanto por execução de ensaios de AME. Ao final da operação, houve aumento na abundância relativa do filo Euryarchaeota (+8,6% em relação ao inóculo), com predominância de arqueias metanogênicas hidrogenotróficas (gêneros Methanobacterium e Methanobrevibacter). Em paralelo, observou-se elevação da AME no decorrer da operação. Esses resultados demonstram uma gradual adaptação da microbiota anaeróbia ao substrato. Em suma, conclui-se que a codigestão proposta conduziu à um tratamento anaeróbio estável e eficiente, permitindo, desse modo, níveis satisfatórios de remoção de poluentes e de produção de metano. Recomenda-se, em futuros estudos, a realização de experimentos adicionais sobre a tratabilidade anaeróbia da vinhaça mediante a adoção de distintas estratégias operacionais nos biorreatores, objetivando tanto uma maior recuperação energética quanto uma redução mais significativa do potencial poluidor do efluente. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Publicador: dc.publisher | Universidade Federal de Lavras | - |
| Publicador: dc.publisher | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental | - |
| Publicador: dc.publisher | UFLA | - |
| Publicador: dc.publisher | brasil | - |
| Publicador: dc.publisher | Departamento de Engenharia | - |
| Direitos: dc.rights | acesso aberto | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Águas residuárias agroindustriais | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Reator anaeróbio de alta taxa | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Biogás | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Atividade metanogênica específica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Microrganismos anaeróbios | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Sequenciamento de nova geração | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Tratamento biológico | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Agroindustrial wastewater | - |
| Palavras-chave: dc.subject | High-rate anaerobic reactor | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Specific methanogenic activity | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Anaerobic microorganisms | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Next-generation sequencing | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Biological treatment | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Saneamento Ambiental | - |
| Título: dc.title | Codigestão anaeróbia de vinhaça e efluente secundário de laticínio em reator UASB: potencial metanogênico e dinâmica microbiana envolvida | - |
| Título: dc.title | Anaerobic co-digestion of vinasse and dairy secondary effluent in a UASB reactor: methanogenic potential and involved microbial dynamics | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | dissertação | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras (RIUFLA) | |
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