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https://tede.unioeste.br/handle/tede/5757
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.creator | Tapparo, Deisi Cristina | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2918361563283960 | por |
dc.contributor.advisor1 | Kunz, Airton | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0003350901000829 | por |
dc.contributor.advisor2 | Fongaro, Gislaine | - |
dc.contributor.advisor2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8132310805771758 | por |
dc.contributor.referee1 | Kunz, Airton | - |
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dc.contributor.referee2 | Fongaro, Gislaine | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8132310805771758 | por |
dc.contributor.referee3 | Edwiges, Thiago | - |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/7643832070860943 | por |
dc.contributor.referee4 | Costa, Monica Sarolli Silva de Mendonça | - |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/2379457318731477 | por |
dc.contributor.referee5 | Gotardo, Jackeline Tatiane | - |
dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/1966759167673018 | por |
dc.date.accessioned | 2022-02-02T19:05:34Z | - |
dc.date.issued | 2021-08-19 | - |
dc.identifier.citation | TAPPARO, Deisi Cristina. Waste-to-Energy: produção de biogás a partir dos resíduos da suinocultura. 2021. 118 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR. | por |
dc.identifier.uri | http://tede.unioeste.br/handle/tede/5757 | - |
dc.description.resumo | O constante crescimento da cadeia suinícola requer planejamento da destinação e tratamento dos resíduos produzidos. Em paralelo, o conceito de economia circular vem ganhando espaço na era da bioeconomia. A digestão anaeróbia é um processo chave em sistemas de tratamento dos resíduos suinícolas, especialmente, considerando os riscos de contaminação ambiental atrelados à disposição inadequada de carcaças de animais mortos e dejeto. A presente tese doutoral teve como objetivo desenvolver arranjos tecnológicos para a produção de biogás a partir dos resíduos da suinocultura, visando à produção de biogás, estabilidade de processo e produção de fertilizantes. Para isso, as atividades foram divididas em duas etapas. A primeira etapa desta pesquisa, contemplada no Artigo I, dedicou-se ao estudo do efeito da separação sólido-líquido (SLS) na produção de biogás e performance do processo utilizando diferentes configurações de reatores em escala de bancada e em escala plena, processos alimentados com dejeto suíno. A segunda etapa deste trabalho, contemplada no Artigo II, no Artigo III e Artigo IV, dedicou-se ao estudo da utilização de carcaças de animais não abatidos na codigestão com dejeto suíno, aumentando a geração de biogás. Para isso, foram analisadas as características dos resíduos, identificando estratégias para aumentar a produção de biogás e estabilidade do processo, considerando potencial energético, pré- tratamentos e aspectos sanitários, a fim de visar ao uso do digestato como fertilizante. Em um segundo momento, ocorreu estudo do potencial de incremento na produção de biogás e impacto na performance do processo de digestão anaeróbia com a adição de carcaça, utilizando reatores em escala de bancada já alimentados com dejeto suíno, além de reatores do tipo lagoa coberta (BLC) e CSTR (continuos stirred tank reactor). Finaliza-se com um estudo de caso, integrando a separação sólido-líquido do dejeto suíno com a codigestão de carcaça suína. Os resultados da escala de laboratório podem prever a capacidade de recuperação do metano para o sistema em escala plena. A produtividade de biogás, para o CSTR, em escala plena, apresentou uma média de 0,65 ± 0,23 NLbiogás L−1reator d−1, enquanto o BLC foi de 0,18 ± 0,05 NLbiogás L−1reator d−1. Quanto aos resultados da codigestão de dejeto suíno e carcaça suína, ambos os modelos de biodigestor foram eficientes para a produção de biogás. No entanto, em comparação à Fase I (0 kgcarcaçam-3lodo) e à fase IV (68 kgcarcaçam-3dejeto), a produtividade do biogás do CSTR aumentou de 0,41 ± 0,03 para 1,63 ± 0,14 LNbiogás m³reator- 1 d-1 e rendimento de biogás de 0,33 ± 0,03 para 0,87 ± 0,10 LNbiogás kgSVadic-1, que representa 397% e 263% em relação à monodigestão do dejeto, respectivamente. Para o BLC, comparação à fase I (0 kgcarcaçam-3dejeto) e à fase V (15 kgcarcaçam-3dejeto), a produtividade de biogás aumentou de 0,19 ± 0,02 para 0,61 ± 0,05 LNbiogás m³reator-1 d-1 e o rendimento de biogás de 1,12 ± 0,19 para 1,27 ± 0,24 LNbiogás kgSVadic-1, que representa 321% e 113% em relação à monodigestão do dejeto, respectivamente. Já a relação ideal da fração sólida de dejeto suíno e carcaça, foi maior, chegando a 98 kgcarcaçam-3lodo. Comparando a fase I (0 kgcarcaçam-3lodo) e a fase VII (98 kgcarcaçam-3lodo), a produtividade do biogás aumentou de 0,57 ± 0,04 para 2,77 ± 0,21 LN biogás m³reator-1 d-1 e rendimento de biogás de 0,46 ± 0,05 para 0,90 ± 0,17 LNbiogás kgSVadic-1, que representa um incremento de 485% e 195%, respectivamente. Apesar de não haver evidências de inibição da digestão anaeróbia até as relações ideais para os três reatores, nas relações de 100 kgcarcaçam-3dejeto (CSTR) e 134 kgcarcaçam-3lodo (CSTR), os reatores iniciaram a produção de escuma, apresentando queda na produção de biogás e na concentração de metano. Os arranjos tecnológicos, apresentados ao longo do trabalho, possibilitam tratamento dos resíduos suinícolas, com redução de custos e impactos ambientais, melhorando a sustentabilidade e rentabilidade da cadeia produtiva; assim, pode ser uma das melhores estratégias para o futuro da produção de bioenergia e economia circular em estações de tratamento de resíduos animais. Os principais benefícios para o uso do SLS, seguido de diferentes configurações de reator, são a economia na construção e operação de usinas de biogás, geração de biogás constantemente e implantação de sistema de tratamentoVII do digestato. A codigestão da carcaça e dejeto ou frações sólidas demonstrou-se um arranjo tecnológico ideal para potencializar a produção de biogás em sistemas de tratamento de dejetos suínos, desde que observadas as relações máximas permitidas para cada modelo de biodigestor, dependente dos substratos que são digeridos. | por |
dc.description.abstract | The constant growth of the swine production chain requires waste destination and treatment planning. Parallel to this, the circular economy concept has been receiving increasing attention in the bio-economy era. Anaerobic digestion is critical in swine manure treatment systems, especially when considering environmental contamination caused by inadequate disposal of dead animal carcasses and manure risks. This doctoral dissertation sought to develop technological arrangements for biogas production from swine manure, with the goals of producing biogas, ensuring process stability, and producing fertilizer. The development of activities was divided into two stages. The first stage (Article I) investigates the effect of solid-liquid separation (SLS) on biogas production and process performance using different lab-scale and full-scale reactors fed with swine manure. The second stage (Articles II, III and IV) investigated carcasses from non-slaughtered animals used in co-digestion with swine manure to increase biogas generation. The characteristics of the residues were analyzed to identify strategies for increasing biogas production and process stability, considering energy potential, pre-treatments, and sanitary aspects, with the goal of using digestate as fertilizer. In a subsequent study, the potential for increased biogas production and its impact on the performance of the anaerobic digestion process with carcass addition was investigated using lab-scale reactors already fed with swine manure, covered lagoon biodigesters (CLB) and CSTR (continuous stirred tank reactor). It concluded with a case study incorporating SLS from swine manure and swine carcass co-digestion. The results of the laboratory scale can be used to forecast the methane recoverability of the full-scale system. The biogas productivity for the full-scale CSTR averaged 0.65 ± 0.23 NLbiogas L−1reactor d−1, while the BLC was 0.18 ± 0.05 NLbiogas L−1reactor d−1. In terms of swine manure and swine carcass co-digestion results, biogas production was efficient in both biodigester models. However, when comparing Phase I (0 kg carcass m-³manure) and Phase IV (68 kg carcass m-³manure), the CSTR biogas productivity increased from 0.41 ± 0.03 to 1.63 ± 0.14 NLbiogas L−1reactor d−1 and biogas yield from 0.33 ± 0.03 to 0.87 ± 0.10 LNbiogas kgVSadd-1which represents 397% and 263% in relation to manure monodigestion, respectively. While for the BLC, phase I (0 kg carcass m-³manure) and phase V (15 kg carcass m-³manure), the biogas productivity increased from 0.19 ± 0.02 to 0.61 ± 0.05 NLbiogas L−1reactor d−1 and the biogas yield from 1.12 ± 0.19 to 1.27 ± 0.24 LNbiogas kgVSadd-1 which represents 321% and 113% in relation of manure monodigestion, respectively. On the other hand, the ideal ratio of the solid fraction of swine manure and carcass was higher, reaching 98 kg carcass m-³manure. Analyzing Phase I (0 kgcarcassm-³manure) and Phase VII (98 kg carcass m³manure) the biogas productivity increased from 0.57 ± 0.04 to 2.77 ± 0.21 NLbiogas L−1reactor d−1 and biogas yield from 0.46 ± 0.05 to 0.90 ± 0.17 LNbiogas kgVSadd-1 which represents an increasing of 485% and 195% respectively. Although there is no evidence of inhibition of anaerobic digestion inhibition up to ideal optimal ratios for three reactors at the ratios of 100 kgcarcassm-3slurry (CSTR) and 134 kgcarcassm-3manure (CSTR), the reactors started to produce foaming, showing a decrease in biogas production and methane concentration. The technological arrangements presented throughout the work contemplate the possibility of treating swine residues, reducing costs and environmental impacts, improving the sustainability and profitability of the production chain, and could be one of the best strategies for the future of bioenergy production and economy circulates in animal waste treatment plants. The main advantages of using SLS followed by different reactors are cost savings in the construction and operation of biogas plants, consistent biogas generation, and a digestate treatment system. The co-digestion of carcass and manure or solid fractions proved to be an ideal technological arrangement for increasing biogas production in swine manure treatment systems, while adhering to the maximum allowed ratios for each biodigester model. | por |
dc.description.provenance | Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2022-02-02T19:05:34Z No. of bitstreams: 2 Deisi_Tapparo2021.pdf: 3819368 bytes, checksum: 67f6c6af05a1a60dc1d76c5d1a76f431 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) | eng |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2022-02-02T19:05:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Deisi_Tapparo2021.pdf: 3819368 bytes, checksum: 67f6c6af05a1a60dc1d76c5d1a76f431 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-08-19 | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.format | application/pdf | * |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Estadual do Oeste do Paraná | por |
dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.initials | UNIOESTE | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola | por |
dc.rights | Acesso Aberto | por |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | - |
dc.subject | Animais mortos | por |
dc.subject | Dejeto suíno | por |
dc.subject | Estratégia de separação solido-líquido | por |
dc.subject | CSTR | por |
dc.subject | BLC | por |
dc.subject | Digestato | por |
dc.subject | Uso agronômico | por |
dc.subject | Dead animals | eng |
dc.subject | Swine manure | eng |
dc.subject | Solid-liquid separation strategies | eng |
dc.subject | CSTR | eng |
dc.subject | CLB | eng |
dc.subject | Digestate | eng |
dc.subject | Agronomic use | eng |
dc.subject.cnpq | Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental | por |
dc.title | Waste-to-Energy: produção de biogás a partir dos resíduos da suinocultura | por |
dc.title.alternative | Waste-to-Energy: biogas production from swine residues | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.publisher.campus | Cascavel | por |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL) |
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