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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39727| Título: | Aplicação sustentável de resíduos de incubação para produção de biogás: uma perspectiva em engenharia química |
| Título(s) alternativo(s): | Sustainable application of incubation waste for biogas production: a chemical engineering perspective |
| Autor(es): | Eichelbaum, André |
| Orientador(es): | Pietrobelli, Juliana Martins Teixeira de Abreu |
| Palavras-chave: | Biogás Resíduos industriais Economia social Gestão integrada de resíduos sólidos Biogas Factory and trade waste Social economic Integrated solid waste mangement |
| Data do documento: | 27-Nov-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | EICHELBAUM, André. Aplicação sustentável de resíduos de incubação para produção de biogás: uma perspectiva em engenharia química. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
| Resumo: | Os resíduos de incubação compostos por cascas de ovos eclodidos, ovos inférteis, natimortos e pintainhos com anomalias representam uma fração significativa do volume total de resíduos gerados nessa cadeia produtiva e, na maioria dos casos, são destinados à compostagem. Embora essa prática atenda às normas ambientais, ela não aproveita o potencial energético desses materiais, ricos em matéria orgânica e passíveis de conversão em energia renovável por meio da biodigestão anaeróbica. Nesse contexto, a pesquisa buscou analisar o desempenho da digestão e da codigestão desses resíduos com outros substratos, como lodo biológico e efluente suíno, visando a produção de biogás e melhorar a estabilidade do processo. Os experimentos foram conduzidos em escala laboratorial, utilizando reatores anaeróbicos de 400 mL operados sob temperatura mesofílica (35 °C) durante 29 dias. Foram testadas quatro formulações: inóculo esterco (E) de bovino isolado, resíduo de incubação (RI) com inóculo bovino, e as combinações com efluente suíno (ES) e outra com lodo biológico (LB). Os materiais foram caracterizados quanto ao teor de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV). O volume de biogás foi medido periodicamente com eudiômetro, e sua composição, especialmente as concentrações de metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂), foi determinada por cromatografia gasosa. Os resultados evidenciaram que o resíduo de incubação apresenta elevado potencial energético, com ST de 52,35% e SV de 47,27%. A co-digestão se mostrou mais eficiente que a digestão isolada, possivelmente à complementação nutricional entre substratos e à redução de inibições no processo. O sistema contendo resíduo de incubação e lodo biológico (E+RI+LB) apresentou o melhor desempenho, com produção específica de biogás de 226,7 Ln. (kg.SV)-¹, valor 24% superior ao segundo melhor resultado, e teores médios de metano superiores a 70% a partir da segunda semana, confirmando a qualidade energética do gás gerado. Observou-se também significativa redução dos sólidos totais ao final do processo, indicando elevada eficiência na degradação da matéria orgânica. O modelo cinético de Gompertz modificado ajustou-se aos dados experimentais obtidos, alcançando coeficiente (R² > 0,97), validando a modelagem da produção de biogás e permitindo a estimativa de parâmetros de desempenho. Os resultados confirmam que o uso de resíduos de incubação em sistemas de co-digestão anaeróbica é tecnicamente viável, ambientalmente benéfico e compatível com as demandas de sustentabilidade da agroindústria. O aproveitamento energético desses resíduos contribui para a redução de passivos ambientais, diversificação da matriz energética e geração de valor agregado. Assim, a pesquisa reforça o papel do engenheiro químico na integração de processos sustentáveis e na transição para sistemas produtivos mais circulares, eficientes e alinhados aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). |
| Abstract: | Incubation waste composed of hatched eggshells, infertile eggs, dead embryos, and malformed chicks represents a significant fraction of the total waste generated in this production chain and, in most cases, is destined for composting. Although this practice complies with environmental regulations, it does not take advantage of the energetic potential of these materials, which are rich in organic matter and suitable for conversion into renewable energy through anaerobic digestion. In this context, the research sought to analyze the performance of digestion and co-digestion of this waste with other substrates, such as biological sludge and swine effluent, aiming to optimize bio-gas production and improve process stability. The experiments were conducted on a laboratory scale, using 400 mL anaerobic reactors operated under mesophilic conditions (35 °C) for 29 days. Four formulations were tested: inoculum alone, hatchery waste with inoculum, and combinations with biological sludge and swine effluent. The materials were characterized for total solids (TS), volatile solids (VS). Biogas volume was periodically measured with a eudiometer, and its composition particularly methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂) concentrations was determined by gas chromatography. The results showed that hatchery waste has high energetic potential, with TS of 52.35% and VS of 47.27%. Co-digestion proved to be more efficient than single digestion, possibly due to nutritional complementation between substrates and the reduction of inhibitory effects in the process. The system containing hatchery waste and biological sludge (E+RI+LB) showed the best performance, with a specific biogas yield of 226.7 Ln. (kg.SV)-¹, which is 24% higher than the second-best result, and average methane contents above 70% from the second week onward, confirming the energetic quality of the gas produced. A significant reduction in total solids was also observed at the end of the process, indicating high efficiency in organic matter degradation. The modified Gompertz kinetic model fitted the experimental data, achieving a coefficient (R² > 0.97), validating the biogas production modeling and allowing the estimation of performance parameters. The results confirm that the use of hatchery waste in anaerobic co-digestion systems is technically feasible, environmentally beneficial, and compatible with the sustainability demands of the agro-industry. The energetic recovery of this waste contributes to reducing environmental liabilities, diversifying the energy matrix, and generating added value. Thus, the research reinforces the role of the chemical engineer in integrating sustainable processes and advancing the transition toward more circular, efficient production systems aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs). |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39727 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Química |
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