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Type: Dissertação
Title: Co-digestão anaeróbia de dejeto de suínos e penas de frango pré-tratadas para a produção de metano
Author: Schommer, Vera Analise
First advisor: Daroit, Daniel Joner
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Wenzel, Bruno München
metadata.dc.contributor.referee1: Vargas, Gean Delise Leal Pasquali
metadata.dc.contributor.referee2: Cardoso, Manuela Gomes
Resume: Diferentes substratos vêm sendo investigados quanto ao rendimento de metano durante a digestão anaeróbia (DA) e Co-DA. Dejetos de suínos e penas de frango são abundantes resíduos da cadeia produtiva da carne. Embora dejetos sejam empregados na DA, a recalcitrância das penas pode afetar o processo. Pré- tratamentos podem otimizar a aplicação de biomassas na Co-DA. Objetivou-se avaliar a produção de metano de dejetos de suínos fresco (DF) ou maturado (DM) adicionados de penas (submetidas ou não a pré-tratamento microbiano). DF (diluído 1:2) e DM (diluído 1:1) foram utilizados como inóculo/substrato principal em dois experimentos (Exp), DF e DM, respectivamente. Os co-substratos testados foram penas fragmentadas (PF) e hidrolisado de penas produzido por bactéria queratinolítica (HP); DF esterilizado foi utilizado nos controles (C) para ajuste da concentração inicial de sólidos totais (ST). No Exp DF, concentrações de 5,67% (1X) e 6,80% ST (2X) foram avaliadas; os co-substratos representaram 28,5% e 40,4% dos ST, respectivamente. No Exp DM, concentrações de 4,6% (1X) e 5,1% ST (2X) foram investigadas; os co-substratos representaram 12,1% e 20,6% dos ST. As Co-DA ocorreram a 35 °C por 82-83 dias. A produção de metano foi mensurada por deslocamento de solução alcalina. Parâmetros físico-químicos foram avaliados para inóculos, co-substratos e produtos finais. No Exp DF, a produção final de metano não foi afetada pelos co-substratos 1X (0,48 L CH4 (g SV)-1). Considerando a concentração 2X, o HP reduziu em 43% (0,28 L CH4 (g SV)-1) a produção de metano em relação a PF e C, possivelmente pelos elevados níveis de nitrogênio amoniacal. A PF (1X e 2X) não afetou o rendimento final de metano, embora tenham resultado em diminuição transitória deste parâmetro. No Exp DM, a produção de metano foi superior para o HP (1X e 2X; 0,16 e 0,19 L CH4 (g SV)-1, respectivamente). Contudo, PF (1X e 2X) resultaram em menores produções de metano (0,12 e 0,16 L CH4 (g SV)-1), sugerindo diminuída biodegradabilidade. O modelo de Gompertz modificado demonstrou o melhor ajuste à cinética da produção de metano nos experimentos em relação a outros três modelos testados. Em suma, há a possibilidade de usar PF em processos de CoDA com DF/DM. A concentração de HP e o inóculo demonstraram ser fatores importantes para a produção de metano, tanto pela inibição da Co-DA observada com DF, quanto pelo efeito positivo no rendimento de metano usando DM. O pré- tratamento microbiano das penas representa estratégia para acelerar e aumentar a produção de metano.
Abstract: Different substrates are investigated regarding the methane yield during anaerobic digestion (DA) and Co-DA. Swine manure and chicken feathers are abundant wastes from the meat supply chain. Although swine manure is employed in DA, feathers recalcitrance could affect this process. Pre-treatments might optimize biomass applications in Co-DA. This study aimed to evaluate methane production from fresh (DF) and matured (DM) swine manures added with feathers (with or without microbial pre-treatment). DF (diluted 1:2) and DM (diluted 1:1) were employed as inocula/main substrates in two experiments (Exp), DF and DM, respectively. Evaluated cosubstrates were fragmented feathers (PF) and feather hydrolysate produced by a keratinolytic bacteria (HP); sterilized DF was used as controls (C) to adjust the initial concentration of total solids (ST). In Exp DF, ST concentrations of 5.67% (1X) and 6.80% (2X) were evaluated; co-substrates represented 28.5% and 40.4% of ST, respectively. In Exp DM, ST concentrations of 4.6% (1X) and 5.1% (2X) were investigated; co-substrates represented 12.1% and 20,6% of ST. Co-DA were performed at 35 °C for 82-83 days. Methane production was measured through displacement of alkaline solution. Physico-chemical parameters were evaluated for inocula, co-substrates, and final products. In Exp DF, final methane production was not affected by 1X co-substrates (0.48 L CH4 (g SV)-1). For the 2X concentration, HP reduced methane production by 43% (0.28 L CH4 (g SV)-1) as compared to PF and C, possibly owing to elevated levels of ammonia nitrogen. PF (1X and 2X) has not affected final methane yield, although resulted in a transient decrease of this parameter. In Exp DM, methane production was superior for HP (1X and 2X; 0.16 and 0.19 L CH4 (g SV)- 1, respectively). However, PF (1X and 2X) resulted in the lower methane productions (0.12 and 0.16 L CH4 (g SV)-1), suggesting a decreased biodegradability. The modified Gompertz model displayed a better fit to describe the kinetics of methane production in the experiments when compared to the other three models tested. In summary, there is the possibility of using PF in Co-DA processes with DF/DM. HP concentration and inoculum were important factors for methane production, as observed by Co-DA inhibition with DF, and also due to the positive effect on methane yield with DM. The microbial pre-treatment of feathers represents a strategy to accelerate and increase methane production
Keywords: Resíduos agrícolas
Biodigestores anaeróbios
Suíno
Meio ambiente
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Fronteira Sul
Acronym of the institution: UFFS
College, Institute or Department: Campus Cerro Largo
Name of Program of Postgraduate studies: Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis
Type of Access: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/2998
Issue Date: 27-Feb-2019
metadata.dc.level: Mestrado
Appears in Collections:Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

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