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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8244
Tipo do documento: Tese
Title: Digestão anaeróbia em duas fases de resíduos de mortalidade suína e redução de amônia livre utilizando processo com membrana
Autor: Silva, João Fernando Ferri da
Primeiro orientador: Kunz, Airton
Resumo: Os resíduos de mortalidade suína (RMS) representam um desafio ambiental e sanitário crescente em granjas comerciais, impulsionado pela intensificação e concentração da produção. A digestão anaeróbia (DA) é uma tecnologia consolidada para o tratamento e valorização de resíduos agropecuários, permitindo a recuperação de energia na forma de biogás. Entretanto, substratos como carcaças suínas apresentam elevada carga de proteínas e lipídeos, cuja degradação gera amônia e ácidos graxos que, em altas concentrações, podem inibir a atividade microbiana. Nesse contexto, o uso de membranas permeáveis a gás (MPG) surge como uma alternativa promissora para mitigar os efeitos da inibição por amônia, promovendo maior estabilidade ao processo. Dessa forma, essa tese avaliou o uso da digestão anaeróbia em duas fases (DADF) e de MPG como estratégias complementares para o tratamento e aproveitamento de RMS. Nesse sentido, dois conjuntos de experimentos foram conduzidos. O primeiro avaliou o potencial da DADF na produção de H2 e CH4, comparando-a à digestão em fase única (CH4), por meio de testes em batelada. A separação das etapas aumentou a produção de metano em 55%, favorecendo a recuperação energética e melhorando a cinética de degradação das carcaças, confirmado pelo modelo de Gompertz modificado. O segundo experimento avaliou o uso de MPG na recuperação de amônia e mitigação da inibição nitrogenada. Dois reatores semicontínuos foram operados com dejeto suíno suplementado com ureia, simulando avanços de carga de nitrogênio. Um dos reatores foi equipado com MPG para remoção in situ de amônia livre (AL). A ativação da MPG permitiu a recuperação contínua de amônia e restabeleceu a produção de metano quando os níveis de AL superaram 500 mgN L-1 . A análise microbiológica indicou alterações na comunidade metanogênica, com predominância de grupos mais tolerantes, como Methanosarcina. No geral, os resultados indicam que a DADF e o uso de MPG são estratégias eficazes e complementares para o tratamento de substratos nitrogenados, aumentando a robustez operacional, a eficiência energética e a viabilidade ambiental da DA aplicada aos RMS.
Abstract: Swine mortality residues (SMR) represent a growing environmental and sanitary challenge in commercial farms, driven by the intensification and concentration of production. Anaerobic digestion (AD) is an established technology for the treatment and valorization of agricultural waste, allowing for energy recovery in the form of biogas. However, substrates such as swine carcasses have a high protein and lipid content, the degradation of which generates ammonia and fatty acids that, in high concentrations, can inhibit microbial activity. In this context, the use of gas-permeable membranes (GPM) emerges as a promising alternative to mitigate the effects of ammonia inhibition, promoting greater process stability. Therefore, this thesis evaluated the use of two-stage anaerobic digestion (TSAD) and GPM as complementary strategies for the treatment and utilization of SMR. In this sense, two sets of experiments were conducted. The first one evaluated the potential of TSAD in the production of H2 and CH4, comparing it to single-stage digestion (CH4), through batch tests. Separating the stages increased methane production by 55%, favoring energy recovery and improving the degradation kinetics of the carcasses, as confirmed by the modified Gompertz model. The second experiment evaluated the use of GPM in ammonia recovery and mitigation of nitrogen inhibition. Two semi-continuous reactors were operated with swine manure supplemented with urea, simulating nitrogen load increases. One of the reactors was equipped with GPM for in-situ removal of free ammonia (FA). The activation of GPM allowed for continuous ammonia recovery and restored methane production when FA levels exceeded 500 mgN L-1 . Microbiological analysis indicated changes in the methanogenic community, with a predominance of more tolerant groups, such as Methanosarcina. Overall, the results indicate that TSAD and the use of GPM are effective and complementary strategies for the treatment of nitrogenous substrates, increasing the operational robustness, energy efficiency, and environmental viability of AD applied to SMR.
Keywords: Carcaças Suínas
Biogás.
Amônia Livre.
Modelo de Gompertz Modificado.
Membranas Permeáveis a Gás.
CNPq areas: ENGENHARIA AGRICOLA::ENERGIZACAO RURAL
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: Silva, João Fernando Ferri da. Análise Econômica E Energética Do Aproveitamento Do Lodo De Esgoto Sanitário Considerando O Uso Nos Sistemas De Geração De Energia. 2025.118 f.. Tese( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8244
Issue Date: 11-Aug-2025
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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