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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32381| Título: | Produção de biogás a partir da macrófita aquática Hydrilla verticillata |
| Título(s) alternativo(s): | Biogas production from the aquatic macrophyte Hydrilla verticillata |
| Autor(es): | Rodrigues, Laryanne Naiara |
| Orientador(es): | Orssatto, Fábio |
| Palavras-chave: | Energia - Fontes alternativas Plantas aquáticas Bioenergética Renewable energy sources Aquatic plants Bioenergetics |
| Data do documento: | 15-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | RODRIGUES, Laryanne Naiara. Produção de biogás a partir da macrófita aquática Hydrilla verticillata. 2023. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2023. |
| Resumo: | As atividades humanas geram resíduos poluentes que, quando inadequadamente gerenciados, podem contaminar corpos d'água e contribuir para a proliferação de organismos fotossintetizantes. Entre esses organismos encontra-se a Hydrilla verticillata, uma erva daninha aquática de grande importância global e presente na Bacia do Rio Paraná. Nesse contexto, este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o potencial de aproveitamento energético da Hydrilla verticillata, utilizando-a na digestão anaeróbia e empregando o lodo digerido de abatedouro de suínos como inóculo. Para determinar o potencial de produção de biogás, foram realizados ensaios para caracterizar o inóculo, os substratos e os digestatos, sendo avaliados os seguintes parâmetros: sólidos totais, fixos e voláteis, nitrogênio total e amoniacal, pH, alcalinidade intermediária e parcial. Os ensaios de potencial bioquímico de metano (PBM) foram realizados em reatores em batelada, utilizando a macrófita desidratada ao sol, com as razões de inóculo:substrato (RIS) de 3:1, 2:1 e 1:1. A celulose microcristalina foi utilizada como controle positivo (RIS 2:1) e os brancos continham apenas o inóculo. A produção de biogás nos RIS foi de 1122,9 ± 42,4 mL, 1048,8 ± 32,7 mL e 905,2 ± 19,9 mL, respectivamente, não havendo diferença significativa entre elas. Os sistemas alcançaram estabilidade em até 42 dias e apresentaram uma produção satisfatória de biogás. Ao longo do teste de PBM, os valores de pH nos ensaios mantiveram-se entre 6,71 e 8,15, próximos à faixa ideal para produção de biogás. Observou-se uma redução de 18,3% ± 3,7% na alcalinidade parcial nos brancos, aumentos de 34,9% ± 4,0% na celulose e de 138,5% ± 33,9% nos RIS. Além disso, houve uma redução da alcalinidade intermediária entre 66,5% e 82,2% nos ensaios. O teor de carbono também apresentou redução de 26,9% ± 6,0% nos brancos, 27,1% ± 7,5% na celulose e 24,1% ± 6,6% nos RIS. Apesar da relação C/N nos substratos ter ficado abaixo da faixa ideal para a digestão anaeróbia, a produção de biogás foi satisfatória, com aumento gradual do teor de metano ao longo do processo. No dia 30, foram obtidos teores de metano de 65,53% ± 3,87% nos RIS, 59,40% ± 4,50% na celulose e 66,39% ± 2,64% nos brancos. Esse estudo demonstrou que a Hydrilla verticillata pode ser uma opção promissora para o aproveitamento energético por meio da digestão anaeróbia, contribuindo para a produção de biogás. Além disso, ao utilizar o lodo digerido de abatedouro como inóculo, é possível dar um destino mais adequado a esses rejeitos, evitando impactos negativos ao meio ambiente. Com a crescente demanda por recursos e a necessidade de buscar alternativas mais sustentáveis, o uso de macrófitas aquáticas para produção de biogás se apresenta como uma solução promissora, unindo benefícios ambientais e energéticos. |
| Abstract: | Human activities generate polluting waste which, when improperly managed, can contaminate water bodies and contribute to the proliferation of photosynthetic organisms. Among these organisms is Hydrilla verticillata, an aquatic weed of significant global importance found in the Paraná River Basin. In this context, this study assessed the potential for the energy utilization of Hydrilla verticillata through anaerobic digestion, using digested swine slaughterhouse sludge as inoculum. To determine the potential for biogas production, assays were performed to characterize the inoculum, substrates, and digestates, evaluating the following parameters: total, fixed, and volatile solids, total and ammoniacal nitrogen, pH, intermediate and partial alkalinity. Biochemical methane potential (BMP) assays were carried out in batch reactors using sun-dried macrophytes with inoculum:substrate ratios (ISR) of 3:1, 2:1, and 1:1. Microcrystalline cellulose was used as a positive control (RIS 2:1), and the blanks contained only the inoculum. The biogas production in ISR was 1122.9 ± 42.4 mL, 1048.8 ± 32.7 mL, and 905.2 ± 19.9 mL, respectively, with no significant difference. The systems achieved stability within 42 days and showed satisfactory biogas production. Throughout the BMP test, pH values in the assays remained between 6.71 and 8.15, close to the optimal range for biogas production. A reduction of 18.3% ± 3.7% in partial alkalinity was observed in the blanks, while the cellulose assays exhibited increases of 34.9% ± 4.0%, and the ISR showed an increase of 138.5% ± 33.9%. Additionally, the assays showed reduced intermediate alkalinity ranging from 66.5% to 82.2%. Carbon content decreased by 26.9% ± 6.0% in the blanks, 27.1% ± 7.5% in the cellulose assays, and 24.1% ± 6.6% in the ISR. Despite the influents' carbon-to-nitrogen (C/N) ratio being below the ideal range for anaerobic digestion, biogas production was satisfactory, with a gradual increase in methane content throughout the process. On day 30, methane content reached 65.53% ± 3.87% in the ISR, 59.40% ± 4.50% in the cellulose assays, and 66.39% ± 2.64% in the blanks. This study demonstrated that Hydrilla verticillata could be a promising option for energy utilization through anaerobic digestion, contributing to biogas production. Moreover, employing digested slaughterhouse sludge as inoculum makes it possible to provide a more suitable destination for these wastes, thus avoiding negative environmental impacts. Given the growing demand for resources and the need for more sustainable alternatives, using aquatic macrophytes for biogas production emerges as a promising solution, combining environmental and energy benefits. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32381 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Ambientais |
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