Co-digestão anaeróbia de efluente da agroindústria da acerola (malphigia emarginata) com esgoto doméstico em condições mesófilas e termófilas

Co-digestão anaeróbia de efluente da agroindústria da acerola (malphigia emarginata) com esgoto doméstico em condições mesófilas e termófilas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0375.2021v42n1p85

Palavras-chave:

Biodegradação, Metanização, Temperatura

Resumo

Este estudo avaliou o efeito da temperatura na co-digestão anaeróbica de efluente da agroindústria aceroleira (EAV) e esgoto doméstico tratado (EDT). Os ensaios foram realizados em frascos reatores em triplicata utilizando tratamentos com diferentes composições de mistura (T1= 5% EDT + 95% EAV; T2= 20% EDT + 80% EAV; T3= 30% EDT + 70% EAV) e lodo anaeróbico como inóculo (5 g.L-1), em temperaturas mesófilas (35 °C) e termófilas (55 °C). Foram realizadas análises de demanda química de oxigênio solúvel (DQOs) e ácidos graxos voláteis (AGV) determinando-se a eficiência de remoção de DQOs, a taxa de decaimento de DQO (Kd), e os percentuais de biodegradabilidade anaeróbica (%BD) e metanização (%M). A biomassa do inóculo dos tratamentos foi observada através de microspia eletrônica de varredura (MEV) no final do processo de degradação (12 dias). Independente da temperatura, a digestão anaeróbia foi considerada eficiente, com biodegradabilidade superior a 60%. A temperatura mesófila favoreceu a co-digestão anaeróbia para todas as composições de mistura, apresentando biomassa mais diversificada e estruturada ao final dos ensaios, bem como maiores eficiências de remoção de DQOs e metanização, especialmente para T3 a 35 °C (63% e 51%, respectivamente). Além disso, a cinética do processo de degradação revelou-se mais acelerada em condições mesófilas (Kd 0.1d-1) e nos tratamentos com maior percentual de esgoto (T2M e T3M).

Biografia do Autor

Andreza Carla Lopes André, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Engenheira Agrícola e Ambiental (2019) pela Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF.

Eduardo Souza Costa Barros, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Mestre em Engenharia Agrícoloa, UNIVASF, Juazeiro, Bahia, Brazi

Paula Tereza de Souza e Silva, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Pesquisadora do semiárido EMBRAPA, Petrolina, Pernambuco, Brasil

Dian Lourençoni, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Prof. Dr., Dept of Agri. and Environ. Engineering, UNIVASF, Juazeiro, Bahia, Brazil.

 

Miriam Cleide Cavalcante de Amorim, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Profa. Dr.a, Dept of Agri. and Environ. Engineering, UNIVASF, Juazeiro, Bahia, Brazil

Referências

AMANI, T.; NOSRATI, M.; SREEKRISHNAN, T. R. Anaerobic digestion from the viewpoint of microbiological, chemical, and operational aspects – a review. Environmental Reviews, Canadian Science Publishing, [London], v. 18, p. 255-278, 2010. DOI: 10.1139/A10-011.

ANDRÉ, A. C. L.; AMORIM, M. C. C.; SILVA, K. C. D.; SILVA, P. T. S. Biochemical potential of methane of wastewater ultrafiltration in the processing of unriped green acerola (Malpighia emarginata). Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas. v. 41, n. 2, p. 135-144, 2020. Doi: 10.5433/1679-0375.2020v41n2p135

ANDRÉ, A. C. L.; SILVA, R. T.; SILVA, K. C. D.; SILVA, P. T. S.; AMORIM, M. C. C. Biodegradabilidade anaeróbia de efluente do processamento da acerola verde. Revista Eletrônica de Gestão e Tecnologias Ambientais, Salvador, v. 7, n. 1, p. 26-36, 2019. DOI: 10.9771/gesta.v7i7.28070.

APHA – AMERICAN PUBLIC-HEALTH ASSOCIATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington (DC): [s.n.], 2012.

ARAÚJO, J. C.; TÉRAN, F. C.; OLIVEIRA, R. A.; NOUR, E. A. A.; MONTENEGRO, A. P.; CAMPOS, J. R.; VAZOLLER, R. F. Comparison of hexamethyldisilazane and critical point drying treatments for SEM analysis of anaerobic biofilms and granular sludge. Journal of Electron Microscopy, v. 52, n. 4, p. 429-433, 2003.

ATANDI, E.; RAHMAN, S. Prospect of anaerobic codigestion of dairy manure: a review. Environmental Technology reviews, Abington, v. 1, n. 1, p. 127-135, 2012. DOI: 10.1080/09593330.2012.698654.

BERTOLINO, S. M.; CARVALHO, C. F.; AQUINO, S. F. Caracterização e biodegradabilidade aeróbia e anaeróbia dos esgotos produzidos em campus universitário. Revista Engenharia Sanitária Ambiental, Rio Claro, v. 13, n. 3, p. 271-277, 2008. DOI: 10.1590/S1413-41522008000300005.

BOLZONELLA, D.; PAPA, M.; DA ROS, C; MUTHUKUMAR, L. A.; ROSSO, D. Winery wastewater treatment: a critical overview of advanced biological processes. Journal Critical Reviews in Biotechnology, Boca Raton, v. 39, n. 4, p. 489-507, 2019. DOI: 10.1080/07388551.2019.1573799.

BRASIL, M. S.; MATOS, A. T.; SILVA, C. M.; CECON, P. R.; SOARES, A. A. Modeling of pollution removal in constructed wetlands with horizontal subsurface flow. Agricultural Engineering Research, v. 13, p.48-56, 2007.

CHAGAS, R. C.; MATOS, A. T.; CECON, P. R.; MONACO, P. A. V.; FRANÇA, L. G. F. Cinética de remoção de matéria orgânica em sistemas alagados construídos cultivados com lírio amarelo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 15, n. 11, 2011.

CHOW, W. L.; CHONG, S.; LIM, J. W.; CHAN, Y.J.; CHONG, M. F.; TIONG, T. J.; CHIN, J. K.; PAN, G. Anaerobic Co-Digestion of Wastewater Sludge: A Review of Potential Co-Substrates and Operating Factors for Improved Methane Yield. Processes, Basel, v. 8, n. 39, 2020. DOI: 10.3390/pr8010039.

CORREIA, G. T.; DEL BIANCHI, V. L. Tratamento biológico de água residuária da produção de farinha de mandioca utilizando reator anaeróbico compartimentado vertical (RACOV). Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 29, n. 2, p. 159-166, 2008.

CREMONEZ, P.A.; DE ROSSI, E.; FEROLDI, M.; TELEKEN, J.G.; FEIDEN, A.; DIETER, J. Codigestão de água residual de suinocultura e vinhaça sob diferentes condições térmicas. Revista de Ciências Agrárias, Lisboa, v. 38, n. 1, p. 103-110, 2015.

DE CLERCQ, D.; WEN, Z.; GOTTFRIED, O.; SCHMIDT, F.; FEI, V. A review of global strategies promoting the conversion of food waste to bioenergy via anaerobic digestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, [London], v. 79, p. 204-221, 2017. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.047.

ELBESHBISHY, E.; NAKHLA, G. Batch anaerobic codigestion of proteins and carbohydrates. Bioresource Technology, New York, v. 116, p. 170-178, 2012. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.04.052.

ESPOSITO, G.; FRUNZO, L.; GIORDANO, A.; LIOTTA, F.; PANICO, A.; PIROZZI, F. Anaerobic co-digestion of organic wastes. Reviews Environmental Science and Bio/Technology, [Dordrecht], v. 11, p. 325-341, 2012. DOI: 10.1007/ s11157-012-9277-8.

FERREIRA, D. F. Sisvar: a computer statistical analysis system. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 35, n. 6, p. 1039-1042, 2011.

FLORÊNCIO, L. The fate of metanol in anaerobic bioreactors. 1994. Thesis (Phd) - Wageningen Agricultural
University, Wageningen, 1994.

HAGOS, K.; ZONG, J.; LI, D.; LIU, C.; LU, X. Anaerobic co-digestion process for biogas production: Progress, challenges and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, [London], v. 76, p. 1485-1496, 2017. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.184.

HOLLIGER, C.; ALVES, M.; ANDRADE, D.; ANGELIDAKI, I.; ASTALS, S.; BAIER, U.; BOUGRIER, C., BUFFIERE, P., CARBALLA, M., DE WILDE, V., EBERTSEDER, F.; FERNANDEZ, B.; FICARA, E.; FOTIDIS, I.; FRIGON, J.-C.; DE LACLOS, H.F.; GHASIMI, D.S.M.; HACK, G.; HARTEL, M.; HEERENKLAGE, J.; HORVATH, I.S.; JENICEK, P.; KOCH, K.; KRAUTWALD, J.; LIZASOAIN, J.; LIU, J.; MOSBERGER, L.; NISTOR, M.; OECHSNER, H.; OLIVEIRA, J.V.; PATERSON, M.; PAUSS, A.; POMMIER, S.; PORQUEDDU, I.; RAPOSO, F.; RIBEIRO, T.; RUSCH PFUND, F.; STROMBERG, S.; TORRIJOS, M.; VAN EEKERT, M.; VAN LIER, J.; WEDWITSCHKA, H.; WIERINCK, I. Towards a standardization of biomethane potential tests. Water Science Technology. Colchester, v. 74, n. 11, p. 1-9, 2016. DOI: 10.2166/wst.2016.336

KIM, M.; KIM, D.; YUN, Y. Effect of operation temperature on anaerobic digestion of food waste: performance and microbial analysis. Fuel, London, v. 209, p. 598-605, 2017. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.08.033.

LOPES, C. L.; GOMES, S. D.; LIMA-MODEL, A. N.; KREUTZ, C.; PASSIG, F. H. Cinética da remoção de matéria orgânica de água residuária de abatedouro de aves em reator compartimentado anaeróbio-aeróbio. In: SIMPÓSIO INTERNACIONAL SOBRE GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS AGROPECUÁRIOS E AGROINDUSTRIAIS, 4., 2015, Rio de Janeiro. Anais [...]. Rio de Janeiro; [s.n.], 2015

MALEGORI, C.; MARQUES, E. J. N.; FREITAS, S. T.; PIMENTEL, M. F.; PASQUINI, C.; CASIRAGHI, E. Comparing the analytical performances of micro-NIR and FT0NIR spectrometers in the evaluation of acerola fruit quality, using PLS and SVM regression algorithms. Talanta, Oxford, v. 165, p. 112-116, 2017. DOI: 10.1016/j.talanta.2016.12.035.

METCALF, L.; EDDY, H. P. Wastewater engineering: treatment, disposal and reuse. 4. ed. New York: McGraw-HillBook, 2003.

MONTEFUSCO, N. E. G.; ANDRÉ, A. C. L.; BARBOSA, P. S.; MATOS, R. S.; AMORIM, M. C. C. Biodegradabilidade anaeróbia de efluentes da agroindústria aceroleira. In: ZUFFO, A. M. (org.). Engenharia sanitária e ambiental: tecnologias para a sustentabilidade 2. Ponta Grossa: Atena Editora, 2019. v. 2, p. 182-193. Ebook. ISBN 978-85-7247-250-0.

MUSSATI, M.; THOMPSON, C.; FUENTES, M.; AGUIRRE, P.; SCENNA, N. Characteristics of a methanogenic biofilm on sand particles in a fluidized bed reactor. Latin American Applied Research, v. 35, n. 4, p. 265-272, 2005.

NÁTHIA-NEVES, G.; NEVES, T. A.; BERNI, M.; DRAGONE, G.; MUSSATTO, S. I.; FORSTERCARNEIRO, T. Star-up phase of a two-stage anaerobic co-digestion process: hydrogen and methane production from food waste and vinasse from ethanol industry. Biofuel Research Journal v. 18, p. 813-820, 2018. DOI: 10.18331/BRJ2018.5.2.5.

NIKOLAEVA, S.; SÁNCHEZ, E.; BORJA, R.; RAPOSO, F.; COLMENAREJO, M. F.; MONTALVO, S.; JIMÉNEZ-RODRÍGUEZ. Kinetics of anaerobic degradation of screened dairy manure by upflow fixed bed digesters: Effect of natural zeolite addition. Journal of Environmental Science and Health, Part A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, v. 44, n. 2, p. 146-154, 2009. DOI: 10.1080/10934520802539715.

PENHA, E. M.; BRAGA, N. A. S.; MATTA, V. M.; CABRAL, L. M. C.; MODESTA, R. C. D.; FREITAS, S. C. Utilização do retentado da ultrafiltração do suco de acerola na elaboração de licor. B. CEPPA, [S. l.], v. 19, n. 2, p. 267-276, 2001.

PUKASIEWICZ, S. R. M.; GOMES, S. D.; DE OLIVEIRA, J. G. B.; BARANA, A. C. Upflow anaerobic filter for pet food wastewater treatment. Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 38, n. 1, p. 55-62, 2017. DOI: 10.5433/1679-0375.2017v38n1p55.

RITMANN, B. E.; MCCARTY, P. L. Environmental biotechnology: principies and applications. New York: Mc Graw Hill Education, 2001.

SHEN, R.; ZHAO, L.; LU, J.;WATSON, J.; SI, B.; CHEN, X.; MENG, H.; YAO, Z.; FENG, J.; LIU, J. Treatment of recalcitrant wastewater and hydrogen production via microbial electrolysis cells. International Journal Agricultural and Biological Engineering, Beijing, v. 12, n. 5, p. 179-188, 2019. DOI: 10.25165/j.ijabe.20191205.5061.

SIDDIQUE, M. N. I.; WAHID, Z. A. Achievements and perspectives of anaerobic co-digestion: a review. Journaln of Cleaner Production, Oxford, v. 194, p. 359-371, 2018. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.05.155.

STOFFEL, F.; MOREIRA, A. S. S. Aplicação de micro e ultrafiltração no processamento de sucos de fruta: revisão. B. CEPPA, [S. l.], v. 31, n. 2, p. 321-336, 2013. DOI: 10.5380/cep.v31i2.34855.

VRIEZE, J.; HENNEBEL, T.; BOON, N.; VERSTRAETE, W. Methanosarcina: The rediscovered methanogen for heavy duty biomethanation. Bioresource Technology, New York, v. 112, p. 1-9, 2012. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.02.079.

WIJAYA, A. S.; JARIYABOON, R.; REUNGSANG, A.; KONGJAN, P. Biochemical methane potential (BMP) of cattle manure, chicken manure, rice straw, and hornwort in mesophilic mono-digestion. International Journal of Integrated Engineering, [Malaysia], v. 12, n. 3, p. 1-8, 2020. DOI: 10.30880/ijie.2020.12.03.001.

XIAO, X.; SHI, W.; RUAN, W. Performance and microbial community structure of anaerobic membrane bioreactor for lipids-rich kitchen waste alurry treatment: mesophilic and thermophilic processes. Processes, Basel, v. 7, p. 879, 2019. DOI: 10.3390/pr7120879.

XU, N.; LIU, S.; XIN, F.; ZHOU, J.; JIA, H.; XU, J.; JIANG, M.; DONG, W. Biomethane production from lignocellulose: biomass recalcitrance and its impacts on anaerobic digestion. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Lausanne, v. 7, art. 191, 2019. DOI: 10.3389/fbioe.2019.00191.

ZHANG, C.; XIAO, G.; PENG, L.; SU, H.; TAN, T. The anaerobic co-digestion of food waste and cattle manure. Bioresource Technology, New York, n. 129, p. 170-176, 2013. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.10.138.

ZHANG, L.; LOH, K.; SARVANANTHARAJAH, S.; TONG, Y. W.; WANG, C.; DAI, Y. Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of soybean curd residue for methane production: characterizing bacterial and methanogen communities and their correlations with organic loading rate and operating temperature. Bioresource Technology, New York, v. 288, 2019. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.121597.

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Publicado

2021-06-07

Como Citar

André, A. C. L., Barros, E. S. C., Silva, P. T. de S. e, Lourençoni, D., & Amorim, M. C. C. de. (2021). Co-digestão anaeróbia de efluente da agroindústria da acerola (malphigia emarginata) com esgoto doméstico em condições mesófilas e termófilas. Semina: Ciências Exatas E Tecnológicas, 42(1), 85–96. https://doi.org/10.5433/1679-0375.2021v42n1p85

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