Potencial de produção de biogás e dimensionamento de reator anaeróbio para tratamento de resíduos orgânicos de restaurante universitário
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2026-04-15
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Este estudo avaliou o potencial de produção de biogás a partir da fração orgânica dos resíduos de um restaurante universitário e estabeleceu os parâmetros para o dimensionamento de um reator anaeróbio dedicado ao seu tratamento. A metodologia consistiu na caracterização qualitativa e quantitativa dos resíduos, seguida por ensaios laboratoriais em reatores de bancada de 7,5 L para determinar a Atividade Metanogênica Específica (AME) do inóculo e o Potencial Bioquímico de Metano (BMP) do substrato, operando em condições mesofílicas (37 °C) e pH controlado. Os ensaios de BMP testaram diferentes relações de carga orgânica (S0/SSV = 1, 2 e 4) para identificar a melhor cinética de degradação. Os resultados da caracterização física indicaram que a fração orgânica biodegradável é predominante, apresentando elevada carga orgânica com estabilidade no perfil de Demanda Química de Oxigênio (DQO) ao longo das campanhas de coleta. Nos ensaios de BMP a relação S0/SSV = 2 apresentou o melhor desempenho cinético, alcançando um rendimento de conversão de 92,1% e uma produção específica de 1,092 L CH4/gSSV. Em contrapartida, a relação S0/SSV = 4 evidenciou desaceleração metabólica por sobrecarga, com seu baixo rendimento final sendo agravado pela limitação temporal do ensaio, que foi encerrado antes da estabilização da metanogênese. Com base nos dados experimentais, realizou-se o dimensionamento de um reator de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) para a escala real, resultando em um volume útil de 48,25 m³. A estimativa do potencial energético indicou uma produção diária de 182,18 m³ de biogás. Este volume de combustível renovável possui capacidade para gerar 78.943,80 kWh/ano de energia elétrica ou, alternativamente, substituir integralmente o consumo de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) da cozinha do restaurante, o que representaria uma economia anual de aproximadamente R$44.280,00. Conclui-se que a digestão anaeróbia é uma alternativa técnica e economicamente viável para a instituição, alinhada aos princípios da economia circular e da Política Nacional de Resíduos Sólidos. Além de transformar um passivo ambiental em ativo energético, a implementação do sistema contribui para o alcance de metas dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Agenda 2030, oferecendo uma solução estratégica para o saneamento e a sustentabilidade financeira institucional. [resumo fornecido pelo autor]
Resumo
This study evaluated the biogas production potential from the organic fraction of university restaurant waste and established the parameters for the design of an anaerobic reactor dedicated to its treatment. The methodology consisted of the qualitative and quantitative characterisation of the waste, followed by laboratory assays in 7.5 L bench-scale reactors to determine the Specific Methanogenic Activity (SMA) of the inoculum and the Biochemical Methane Potential (BMP) of the substrate, operating under mesophilic conditions (37 °C) and controlled pH. The BMP assays tested different organic loading ratios (S0/VSS = 1, 2, and 4) to identify the optimal degradation kinetics. The physical characterisation results indicated that the biodegradable organic fraction is predominant, presenting a high organic load with stability in the Chemical Oxygen Demand (COD) profile throughout the collection campaigns. In the BMP assays, the S0/VSS = 2 ratio showed the best kinetic performance, achieving a conversion yield of 92.1% and a specific production of 1.092 LCH4/gVSS. In contrast, the S0/VSS = 4 ratio evidenced metabolic deceleration due to overloading, with its low final yield being exacerbated by the temporal limitation of the assay, which was terminated before the stabilisation of methanogenesis. Based on the experimental data, the design of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor was carried out for full scale, resulting in a working volume of 48.25 m³. The energetic potential estimation indicated a daily production of 182.18 m³ of biogas. This volume of renewable fuel is capable of generating 78,943.80 kWh/year of electrical energy or, alternatively, completely replacing the Liquefied Petroleum Gas (LPG) consumption of the restaurant's kitchen, which would represent an annual saving of approximately R$ 44,280.00. It is concluded that anaerobic digestion is a technically and economically viable alternative for the institution, aligned with the principles of the circular economy and the National Solid Waste Policy. Besides transforming an environmental liability into an energy asset, the implementation of the system contributes to achieving the Sustainable Development Goals (SDGs) of the 2030 Agenda, offering a strategic solution for sanitation and institutional financial sustainability. [resumo fornecido pelo autor]
Citação
Santiago, Gabriela Tavares