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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-7097-6082
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2026-02-07
Title: Produção de metano a partir da codigestão de soro de leite e resíduos de caprino
Alternate title (s): Methane production from the codigestion of whey and goat waste
Author: Santos, Antonio Carlos Silva dos
First Advisor: Resende, Miriam Maria de
First coorientator: Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de
First member of the Committee: Ferreira, Juliana de Souza
Second member of the Committee: Santana, Larissa Nayhara Soares
Third member of the Committee: Coêlho, Dayana de Gusmão
Fourth member of the Committee: Lemos, Diego Andrade
Fifth member of the Committee: Almeida, Renata Maria Rosas Garcia
Summary: A biomassa lignocelulósica e resíduos da agropecuária ricos em carboidratos, lipídeos e proteínas são fontes promissoras para produção de energia renovável que vêm crescendo atualmente na área da produção de biocombustíveis. O resíduo caprino (RC) é uma excelente matéria-prima para digestão anaerobia devido ao seu alto teor de nitrogênio total e estabilidade na fermentação, mas, a sua utilização possui baixo rendimento de produção de biogás. Um aumento desse rendimento pode ser obtido pela codigestão de esterco animal com co-substratos, como soro de leite. O objetivo deste estudo é realizar a codigestão do soro de leite (SL) e resíduos de caprino (RC) para produzir metano. Com isto, foi aplicado em uma primeira etapa (E1) o planejamento experimental do tipo Simplex Lattice em reatores de bancada (300 mL) em modo batelada. Diferentes proporções da mistura (SL100/RC0, SL75/RC25, SL50/RC50, SL25/RC75, SL0/RC100) foram avaliadas por meio dos ajustes aos modelos lineares e quadráticos. Na E1, os resultados mostraram eficiência de remoção de DQO entre 40,07 e 63,73 %, e de Sólidos Voláteis Totais (SV) entre 22,87 e 58,99%. A codigestão foi favorável para produção de CH4 em relação aos resíduos de caprino, além disso foram obtidos os valores máximos de 319,89 mL de CH4/gDQOapl e 303,34 mL de CH4/gSVapl, ambos observados na condição SL75/RC25. O modelo quadrático teve o melhor ajuste (R2 igual a 0,983 para o rendimento de metano). Uma segunda etapa (E2), foi realizada com o reator SL75/RC25, almejando a produção de metano, a partir de um planejamento experimental 23 com objetivo de avaliar o efeito das variáveis concentração inicial de substrato (DQO), agitação e porcentagem de inóculo no rendimento de metano. O maior rendimento em relação à biomassa aplicada foi alcançado no reator com concentração inicial de DQO de 10g/L, sem agitação com 10% de inóculo, tendo resultado em 939,45 mL de CH4/gSVapl. Por fim, foi realizada uma terceira etapa (E3) utilizando-se um reator de 5L com as condições adotadas no reator Rp5 que apresentou o melhor desempenho na E2. Os resultados mostraram um rendimento de 648,03 CH4/gSVapl.
Abstract: Lignocellulosic biomass and agricultural residues rich in carbohydrates, lipids and proteins are promising sources for the production of renewable energy that are currently growing in the area of biofuel production. Goat waste (RC) is an excellent raw material for anaerobic digestion due to its high total nitrogen content and stability during fermentation, but its use has a low biogas production yield. An increase in this yield can be achieved by co-digestion of animal manure with co-substrates such as whey. The objective of this study is to perform the co-digestion of whey (SL) and goat waste (RC) to produce methane. With this, in a first stage (E1) Simplex Lattice experimental planning was applied in bench reactors (300 mL) in batch mode. Different mixture proportions (SL100/RC0, SL75/RC25, SL50/RC50, SL25/RC75, SL0/RC100) were evaluated through adjustments to linear and quadratic models. In E1, the results showed COD removal efficiency between 40.07 and 63.73%, and Total Volatile Solids (SV) between 22.87 and 58.99%. Codigestion was favorable for the production of CH4 in relation to goat waste, in addition, maximum values of 319.89 mL of CH4/gDQOapl and 303.34 mL of CH4/gSVapl were obtained, both observed in the SL75/RC25 condition. The quadratic model had the best fit (R2 equal to 0.983 for methane yield). A second stage (E2) was carried out with the SL75/RC25 reactor, aiming to produce methane, based on an experimental design 23 with the objective of evaluating the effect of the variables initial substrate concentration (COD), agitation and percentage of inoculum in methane yield. The highest yield in relation to the applied biomass was achieved in the reactor with an initial COD concentration of 10g/L, without agitation with 10% inoculum, resulting in 939.45 mL of CH4/gSVapl. Finally, a third stage (E3) was carried out using a 5L reactor with the conditions adopted in the Rp5 reactor, which presented the best performance in E2. The results showed a yield of 648.03 CH4/gSVapl.
Keywords: Codigestão
Rendimento de metano
Planejamento
Inóculo
DQO
Agitação
Codigestion
Methane yield
Planning
Inoculum
COD
Agitation
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SANTOS, Antonio Carlos Silva dos. Produção de Metano a partir da Codigestão de Soro de Leite e Resíduos de Caprino. 2023. 137 f. Tese de Doutorado. Programa de Pós Graduação em Engenharia Química - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7070.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7070
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41176
Date of defense: 14-Dec-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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