Publicação

Valorização energética do glicerol através da digestão anaeróbia

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A fim de diminuir a dependência dos combustíveis fósseis e cumprir a legislação Europeia, o consumo de biodiesel tendo vindo a aumentar significativamente. A produção desse combustível gera como subproduto o glicerol, que em excesso no mercado pode ter impacto até no valor comercial do biodiesel. Apesar do glicerol ser utilizado para outros fins industriais, o seu teor de impurezas limita o seu processamento. A digestão anaeróbia do glicerol é uma alternativa que vem sendo estudada para sua valorização através da geração de metano. A carga do glicerol (1800 g CQO.L-1) pode provocar um stresse cinético que acarreta a inibição dos microrganismos metanogénicos. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivo principal testar alternativas de pré-tratamentos com ultrassons e exposição a microrganismos, utilizando o Aspergillus niger e Escherichia coli e posterior digestão anaeróbia do glicerol. Inicialmente num digestor batch de mistura completa (500 mL), foram utilizadas na alimentação concentrações de glicerol de 0,2, 1,7 e 3,2%, testados diferentes tempos de exposição do glicerol a ultrassons (3 a 15 h) e degradação prévia do glicerol por microrganismos Aspergillus niger e Escherichia coli. Os melhores resultados foram replicados em um reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) de 16,5 L de volume útil. O reator UASB apresentou um Tempo de Retenção Hidráulico (TRH) de 11,5 d. Com alimentação em contínuo com carga orgânica de: (A) 0,34 kg CQO.m-3.d-1 (semana 1-3); (B) 0,34 kg CQO.m-3.d-1 + 15 h de ultrassons (semana 4-5); (C) 1,56 kg CQO.m-3.d-1 (semana 6-8); (D) 1,56 kg CQO.m-3.d-1 + A. niger (semana 9-10). Os melhores resultados no reator batch foram obtidos para a concentração de 0,2% de glicerol e 15 h de ultrassons, obtendo-se 77% de metano e uma produção de 1153 L CH4.kg-1 de glicerol; para concentração de 1,7% de glicerol com A. niger, o volume gerado foi de 117 L CH4.kg-1, a que correspondeu uma qualidade do gás de 65% de metano. Para a concentração de 3,2% verificou-se uma inibição em todos os ensaios experimentais. No reator UASB, o pré-tratamento com ultrassons (B) permitiu obter 4000 L CH4.kg-1 glicerol e o A. niger (D) proporcionou uma produção de 1000 L CH4.kg-1. O valor energético do biogás gerado, no pré-tratamento com ultrassons evidenciou um aumento de 43% no valor agregado (5,8 €.kg-1 glicerol) e 87% (306 €.kg-1 SV) face ao ensaio sem pré-tratamento, enquanto que o pré-tratamento com o A. niger proporcionou um aumento de 4 vezes na produção de metano (101 €.kg-1 SV). Os valores mais elevados da remoção de CQO (60 - 69%) e ST (74%), bem como a menor concentração de ácidos carboxílicos no material digerido (88 g.L-1), correspondem igualmente ao ensaio experimental mais favorável (B). No processo de digestão anaeróbia em ambos os ensaios, batch e em contínuo, foi registada a formação de ácidos carboxílicos (oxálico, propiónico e glutárico). A utilização do A. niger no pré-tratamento favoreceu a formação de lípase, o que resultou na produção máxima de ácido glutárico, 325 mg.L-1 na semana 10. A produção de ácido oxálico ocorreu durante todo o período experimental, com maiores concentrações para alimentação de 1,56 kg CQO.m-3.d-1, variando entre 11 e 13 mg.L-1, a que correspondem as menores produções de metano.
Autores principais:	Paulista, Larissa Oliveira
Assunto:	Biogás Glicerol Metano Microrganismo Pré-Tratamento
Ano:	2017
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Instituto Politécnico de Bragança
Idioma:	português
Origem:	Biblioteca Digital do IPB

Descrição
Resumo:	A fim de diminuir a dependência dos combustíveis fósseis e cumprir a legislação Europeia, o consumo de biodiesel tendo vindo a aumentar significativamente. A produção desse combustível gera como subproduto o glicerol, que em excesso no mercado pode ter impacto até no valor comercial do biodiesel. Apesar do glicerol ser utilizado para outros fins industriais, o seu teor de impurezas limita o seu processamento. A digestão anaeróbia do glicerol é uma alternativa que vem sendo estudada para sua valorização através da geração de metano. A carga do glicerol (1800 g CQO.L-1) pode provocar um stresse cinético que acarreta a inibição dos microrganismos metanogénicos. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivo principal testar alternativas de pré-tratamentos com ultrassons e exposição a microrganismos, utilizando o Aspergillus niger e Escherichia coli e posterior digestão anaeróbia do glicerol. Inicialmente num digestor batch de mistura completa (500 mL), foram utilizadas na alimentação concentrações de glicerol de 0,2, 1,7 e 3,2%, testados diferentes tempos de exposição do glicerol a ultrassons (3 a 15 h) e degradação prévia do glicerol por microrganismos Aspergillus niger e Escherichia coli. Os melhores resultados foram replicados em um reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) de 16,5 L de volume útil. O reator UASB apresentou um Tempo de Retenção Hidráulico (TRH) de 11,5 d. Com alimentação em contínuo com carga orgânica de: (A) 0,34 kg CQO.m-3.d-1 (semana 1-3); (B) 0,34 kg CQO.m-3.d-1 + 15 h de ultrassons (semana 4-5); (C) 1,56 kg CQO.m-3.d-1 (semana 6-8); (D) 1,56 kg CQO.m-3.d-1 + A. niger (semana 9-10). Os melhores resultados no reator batch foram obtidos para a concentração de 0,2% de glicerol e 15 h de ultrassons, obtendo-se 77% de metano e uma produção de 1153 L CH4.kg-1 de glicerol; para concentração de 1,7% de glicerol com A. niger, o volume gerado foi de 117 L CH4.kg-1, a que correspondeu uma qualidade do gás de 65% de metano. Para a concentração de 3,2% verificou-se uma inibição em todos os ensaios experimentais. No reator UASB, o pré-tratamento com ultrassons (B) permitiu obter 4000 L CH4.kg-1 glicerol e o A. niger (D) proporcionou uma produção de 1000 L CH4.kg-1. O valor energético do biogás gerado, no pré-tratamento com ultrassons evidenciou um aumento de 43% no valor agregado (5,8 €.kg-1 glicerol) e 87% (306 €.kg-1 SV) face ao ensaio sem pré-tratamento, enquanto que o pré-tratamento com o A. niger proporcionou um aumento de 4 vezes na produção de metano (101 €.kg-1 SV). Os valores mais elevados da remoção de CQO (60 - 69%) e ST (74%), bem como a menor concentração de ácidos carboxílicos no material digerido (88 g.L-1), correspondem igualmente ao ensaio experimental mais favorável (B). No processo de digestão anaeróbia em ambos os ensaios, batch e em contínuo, foi registada a formação de ácidos carboxílicos (oxálico, propiónico e glutárico). A utilização do A. niger no pré-tratamento favoreceu a formação de lípase, o que resultou na produção máxima de ácido glutárico, 325 mg.L-1 na semana 10. A produção de ácido oxálico ocorreu durante todo o período experimental, com maiores concentrações para alimentação de 1,56 kg CQO.m-3.d-1, variando entre 11 e 13 mg.L-1, a que correspondem as menores produções de metano.