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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82216| Tipo: | TCC |
| Título: | Efeito do nutriente e alcalinizante na produção de metano a partir da fração líquida do resíduo de frutas e verduras em um e dois estágios |
| Autor(es): | Leitão, Carmélia Suyane Duarte Alves |
| Orientador: | Viana, Michael Barbosa |
| Coorientador: | Menezes, Camila Aparecida de |
| Palavras-chave em português: | Digestão anaeróbia;Sustentabilidade energética;Valorização de resíduos orgânicos |
| Palavras-chave em inglês: | Anaerobic digestion;Energy sustainability;Organic waste valorization |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | LEITÃO, Carmélia Suyane Duarte Alves. Efeito do nutriente e alcalinizante na produção de metano a partir da fração líquida do resíduo de frutas e verduras em um e dois estágios. 2025. 58 f. Monografia (Graduação em Ciências Ambientais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | O aumento populacional e a expansão das zonas urbanas têm ampliado consideravelmente a demanda por energia, exigindo soluções sustentáveis que conciliem eficiência energética e preservação ambiental. Paralelamente, a geração de grandes volumes de resíduos orgânicos, especialmente em centros de distribuição como as Centrais de Abastecimento (CEASA), representa um desafio para a gestão de resíduos sólidos urbanos. No Ceará, a unidade da CEASA em Maracanaú descarta, diariamente, em média, 13,7 toneladas de resíduos de frutas e verduras (RFV), os quais, devido à sua alta carga orgânica, apresentam potencial para a produção de biogás por meio da digestão anaeróbia (DA). Esse processo biológico, realizado na ausência de oxigênio, promove a conversão da matéria orgânica em metano (CH4) por ação de consórcios microbianos. Seu desempenho depende de fatores como a composição do substrato, concentração do substrato, potencial hidrogeniônico (pH), temperatura e tempo de detenção hidráulica e fornecimento adequado de nutrientes e agentes alcalinizantes. A DA pode ser conduzida em sistema de estágio único ou de dois estágios, sendo que este último permite a separação entre as fases iniciais (hidrólise e acidogênese) e finais (acetogênese e metanogênese) da conversão biológica, favorecendo o controle específico de variáveis operacionais em cada fase. O presente estudo teve como objetivo identificar a combinação de meio nutricional e agente alcalinizante mais eficaz para maximizar a produção de metano a partir da fração líquida dos RFV, e, posteriormente, comparar o desempenho de sistemas de digestão anaeróbia em um e dois estágios. Foram testadas diferentes combinações de suplementos nutricionais, incluindo um meio otimizado, e agentes alcalinizantes (bicarbonato de amônio, bicarbonato de sódio e carbonato de cálcio) por meio de ensaios do tipo batelada. Primeiramente, foram analisados os efeitos isolados de cada aditivo nos dois sistemas. Em seguida, foi avaliada a interação entre meios nutrientes e alcalinizantes para identificar as condições mais eficazes para a produção de CH4. Os resultados indicaram que o sistema de dois estágios apresentou desempenho superior (282mL CH4) ao de estágio único (182mL CH4), com um aumento de aproximadamente 55% na produção de metano. A combinação mais eficiente foi o meio nutricional otimizado associado ao bicarbonato de amônio, que atingiu 282mL CH4, representando o maior rendimento obtido nos ensaios. Verificou-se que o desempenho da DA é amplamente influenciado pela interação entre aspectos químicos e bioquímicos do processo, sendo essencial o ajuste combinado da alcalinidade e da nutrição para aperfeiçoar a conversão do substrato em energia. Os resultados reforçam a viabilidade do aproveitamento energético de resíduos orgânicos urbanos por meio da DA, especialmente em configurações de melhor desempenho. |
| Abstract: | Population growth and the expansion of urban areas have significantly increased energy demand, requiring sustainable solutions that reconcile energy efficiency with environmental preservation. At the same time, the generation of large volumes of organic waste, especially in distribution centers such as the Supply Centers (CEASA), poses a challenge for urban solid waste management. In Ceará, the CEASA unit in Maracanaú discards, on average, 13.7 tons per day of fruit and vegetable waste (FVW), which, due to its high organic load, has potential for biogas production through anaerobic digestion (AD). This biological process, carried out in the absence of oxygen, converts organic matter into methane (CH ) through the action of microbial consortia. Its performance depends on factors such as substrate composition and concentration, hydrogen potential (pH), temperature, hydraulic retention time, and adequate supply of nutrients and alkalizing agents. AD can be conducted in a single-stage or two-stage system, with the latter allowing the separation of the initial phases (hydrolysis and acidogenesis) from the final phases (acetogenesis and methanogenesis) of biological conversion, thus enabling specific control of operational variables in each phase. This study aimed to identify the most effective combination of nutrient medium and alkalizing agent to maximize methane production from the liquid fraction of FVW and subsequently compare the performance of single- and two-stage AD systems. Different combinations of nutritional supplements, including an optimized medium, and alkalizing agents (ammonium bicarbonate, sodium bicarbonate, and calcium carbonate) were tested in batch assays. First, the isolated effects of each additive in both systems were analyzed. Then, the interaction between nutrient media and alkalizing agents was evaluated to determine the most effective conditions for CH production. Results indicated that the two-stage system achieved superior performance (282 mL CH4) compared to the single-stage system (182 mL CH4), representing an increase of approximately 55% in methane production. The most efficient combination was the optimized nutrient medium associated with ammonium bicarbonate, which reached 282 mL CH , the highest yield obtained in the experiments. It was found that AD performance is strongly influenced by the interaction between the chemical and biochemical aspects of the process, making the combined adjustment of alkalinity and nutrient supply essential for optimizing substrate-to-energy conversion. These results reinforce the feasibility of energy recovery from urban organic waste through AD, particularly in higher-performance configurations. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82216 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0001-5043-5139 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/0376455942968503 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-8583-0684 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/0653219789872234 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | CIÊNCIAS AMBIENTAIS - TCC |
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