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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6291
Tipo do documento: Tese
Title: Tecnologias de tratamento de resíduos agropecuários como indutoras à economia circular no agronegócio.
Other Titles: Treatment technologies of agricultural residues as an inducer to the circular economy in agribusiness
Autor: Hollas, Camila Ester 
Primeiro orientador: Kunz, Airton
Primeiro membro da banca: Kunz, Airton
Segundo membro da banca: Bortoli, Marcelo
Terceiro membro da banca: Amaral, Karina Guedes Cubas do
Quarto membro da banca: Gotardo, Jackeline Tatiane
Quinto membro da banca: Costa, Mônica Sarolli Silva de Mendonça
Resumo: Uma economia com base circular visando ao aproveitamento de recursos, em especial, com a inserção dos resíduos na cadeia de valor com foco no aproveitamento energético, pode auxiliar a redução da pressão ambiental e mitigar a dependência de fontes não renováveis. Com isso, os setores produtivos cada vez mais têm investido em tecnologias para a promoção da descarbonização da atividade, mitigando os danos ambientais sem prejudicar o desenvolvimento da cadeia. No entanto, essas rotas tecnológicas apresentam certas barreiras de implementação; uma solução integrada que permita maximizar o aproveitamento dos resíduos, reduzindo os custos, ainda é um desafio. Nesse sentido, o presente estudo tem como objetivo compreender e aprofundar os estudos da interligação entre a digestão anaeróbia e os processos de remoção de nitrogênio, consequentemente, permitindo a prospecção do potencial de produção de biogás dos resíduos agropecuários e o reúso de água. Para isso, foram analisadas diferentes configurações de sistemas de tratamento em função de diferentes cenários a fim de avaliar a viabilidade econômica, técnica e ambiental dessas alternativas, buscando maximizar a sustentabilidade ambiental na cadeia produtiva de suínos, aliada à economia circular, para recuperação dos investimentos em tratamento. Inicialmente, uma investigação a respeito das condições de otimização do manejo dos resíduos suínos foi conduzida, com foco na etapa de separação sólido-líquido, fundamental para a interligação dos sistemas de tratamento. Neste estudo, foram avaliados os efeitos do tempo de armazenamento sobre a eficiência de peneiramento e sedimentação, além das consequências ambientais e energéticas decorrentes das estratégias de gestão. A partir deste estudo, foi possível verificar que a redução do tempo de estocagem contribuiu significativamente para a melhora do processo de separação de sólidos, visto que, após 5 dias de armazenamento, a eficiência de peneiramento reduziu em 80 ± 0,5%, aumentando o volume de lodo na sedimentação para 51 ± 0,1%. Além disso, em termos ambientais, a redução na estocagem promoveu uma redução de 10,7% no potencial de aquecimento global do cenário de gestão, melhorando o desempenho energético, com a geração de até 4,5 kWh m-3 de dejeto tratado. Com base nessas estimativas, os cenários foram expandidos, tendo como referência o SISTRATES® (Sistema de Tratamento de Efluentes da Suinocultura), compostos por 3 módulos para aproveitamento energético (módulo bio), remoção de nitrogênio (módulo N), remoção e recuperação de fósforo (módulo P); três configurações foram simuladas e avaliadas quanto à sua viabilidade técnica, ambiental e econômica. Com base nos desempenhos das unidades frente às entradas e saídas, por meio de indicadores econômicos e estudos de ciclo de vida, foi possível evidenciar a importância da priorização das rotas de aproveitamento energético, para viabilidade da adoção dos sistemas de tratamento. Em um contexto de economia circular, o SISTRATES® demonstrou-se eficiente na transformação dos efluentes em energia, nutrientes e água de reúso, apresentando o melhor desempenho em cascata (alta eficiência dos módulos 75 ± 24%), somado à menor emissão de gases de efeito estufa (2,16E+01 kgCO2eq) e aos melhores indicadores econômicos (custo-benefício de 1,82). Assim, a adoção das tecnologias de tratamento, descritas neste trabalho, norteia a gestão de resíduos com agregação de valor e minimização dos danos ambientais, contribuindo para descarbonização da cadeia produtiva suinícola rumo à circularidade dos processos produtivos.
Abstract: A circular-based economy aimed at using resources, especially with the insertion of waste in the value chain with a focus on energy use, can help reduce environmental pressure and mitigate dependence on non-renewable sources. Given this, the productive sectors have increasingly invested in technologies to promote the decarbonization of the activity, mitigating environmental damage without harming the development of the chain. However, these technological routes present certain implementation barriers; an integrated solution that allows maximizing the use of waste, thus reducing costs, is still a challenge. Therefore, the present study aims to understand and deepen the studies of the interconnection between anaerobic digestion and nitrogen removal processes, consequently allowing the potential for biogas production from agricultural and livestock waste and water reuse. For this purpose, different configurations of treatment systems were analyzed according to different scenarios to evaluate the economic, technical, and environmental viability of these alternatives, seeking to maximize environmental sustainability in the swine production chain, allied to the circular economy, to recover treatment investments. Initially, an investigation regarding the optimization conditions of swine waste management was conducted, focusing on the solid-liquid separation stage, which is fundamental for the interconnection of the treatment systems. This study evaluated the effects of storage time on sieving and sedimentation efficiency, in addition to the environmental and energy consequences of management strategies. From this study, it was possible to verify that the reduction of the storage time contributed significantly to the improvement of the solids separation process since, after five days of storage, the sieving efficiency reduced by 80 ± 0.5%, increasing the sludge volume in sedimentation to 51 ± 0.1%. Furthermore, in environmental terms, the reduction in storage promoted a 10.7% reduction in the global warming potential of the management scenario, improving the energy performance, with the generation of up to 4.5 kWh m-3 of treated waste. Based on these estimates, the scenarios were expanded, having as reference the SISTRATES® (Swine Farm Effluent Treatment System), composed of 3 modules for energy use (bio module), nitrogen removal (N module), phosphorus removal and recovery (P module); three configurations were simulated and evaluated as to their technical, environmental, and economic feasibility. Based on the performance of the units in relation to the inputs and outputs, by means of economic indicators and life cycle studies, it was possible to highlight the importance of prioritizing the routes of energy use, for the viability of adopting treatment systems. In a circular economy context, SISTRATES® proved to be efficient in transforming effluents into energy, nutrients, and reuse water, presenting the best performance in cascade (high efficiency of the modules 75 ± 24%), added to the lower emission of greenhouse gases (2.16E+01 kgCO2eq) and the best economic indicators (cost-benefit of 1.82). Thus, the adoption of the treatment technologies described in this study guides waste management with value addition and minimization of environmental damage, contributing to the decarbonization of the swine production chain towards the circularity of production processes.
Keywords: Digestão anaeróbia
Dejetos suínos
Nitrificação e desnitrificação
Remoção de nutrientes
Sustentabilidade
Anaerobic
Digestion
Swine waste
Nitrification and denitrification
Nutrient removal
Sustainability
CNPq areas: RECURSOS HIDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: Hollas, Camila Ester. Tecnologias de tratamento de resíduos agropecuários como indutoras à economia circular no agronegócio.. 2022. 281 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2022 .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6291
Issue Date: 19-Aug-2022
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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