Efeitos da remoção de nitrogênio amoniacal do inóculo e digestato líquido na produção de energia e estabilidade da digestão anaeróbia de resíduos alimentares

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dc.contributor.advisor1Gonçalves, Ricardo Franci
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.authorAssis, Tatiana Izato
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7875-1750
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee1Keller, Regina Pinho
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee2Nariyoshi, Yuri Nascimento
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee3Queiroz, Luciano Matos
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee4Borges, Raquel Machado
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.date.accessioned2024-11-04T22:04:43Z
dc.date.available2024-11-04T22:04:43Z
dc.date.issued2024-09-02
dc.description.abstractThis thesis investigates the valorization of food waste through anaerobic digestion, focusing on process optimization for biomethane production. The collected food waste exhibited a low C/N ratio (10.1 to 14.9). Therefore, a strategy for excess N removal was adopted. Initially, the study focused on ammonia removal from the inoculum (digestate) through volatilization and chemical precipitation of struvite, aiming to balance the nutrients by improving the C/N ratio and consequently biogas production. The treatment that used pH 8.7 and a molar ratio of Mg:PO₄ ³⁻ of 1:1 achieved the highest biomethane production (466.5 mL CH₄/gSV), representing a 74% increase compared to the control, with 94% biodegradability. Ammonia removal increased the process C/N ratio by up to 27.3%, enhancing energy recovery. Finally, a new operational strategy for reactors was evaluated, involving the recirculation of liquid digestate after nitrogen removal by volatilization and struvite precipitation. The condition with pH 9.5 and a molar ratio of Mg:PO₄ ³⁻ of 1:1 resulted in the removal of 45.5% of total ammoniacal nitrogen and 65.5% of free ammoniacal nitrogen, with improvements in alkalinity and organic matter removal (COD, VS, and TS) by 97%, 95%, and 91%, respectively. This strategy allowed for a reduction in the hydraulic retention time of the reactor, accelerating the stabilization of organic matter. The energy balance for the reactor with an HRT of 30 days was positive at 7.0 kWh/t of food waste. In summary, this thesis demonstrates that anaerobic digestion of food waste can be optimized through ammonia removal and liquid digestate recirculation, promoting a more sustainable and efficient management of this waste
dc.description.resumoEsta pesquisa investigou a valorização de resíduos alimentares por meio da digestão anaeróbia, com foco na otimização do processo para produção de biometano. O resíduo alimentar coletado apresentou baixa relação C/N (10,1 a 14,9). Nesse sentido, adotou-se uma estratégia para remoção de excesso de N. Inicialmente, o estudo focou na remoção de amônia do inóculo (digestato) através da volatilização e precipitação química de estruvita, visando equilibrar os nutrientes ao melhorar a relação C/N e, consequentemente, a produção de biometano. O tratamento que utilizou pH 8,7 e relação molar Mg:PO₄ ³⁻ de 1:1 alcançou a maior produção de biometano (466,5 mL CH₄/gSV), representando um aumento de 74% em relação ao controle, com biodegradabilidade de 94%. A remoção de amônia aumentou a relação C/N do processo em até 27,3%, melhorando a recuperação de energia. Por fim, uma nova estratégia operacional de reatores foi avaliada, envolvendo a recirculação do digestato líquido após a remoção de nitrogênio por volatilização e precipitação química de estruvita. A condição com pH 9,5 e relação molar Mg:PO₄ ³⁻ de 1:1 resultou na remoção de 45,5% de nitrogênio amoniacal total e 65,5% de nitrogênio amoniacal livre, com melhorias na alcalinidade e remoção de matéria orgânica (DQO, SV e ST) em 97%, 95% e 91%, respectivamente. Essa estratégia permitiu reduzir o tempo de detenção hidráulica do reator, acelerando a estabilização da matéria orgânica. O balanço energético para o reator com TDH de 30 dias foi positivo em 7,0 kWh/tRA. Em suma, esta tese demonstra que a digestão anaeróbia de resíduos alimentares pode ser otimizada através da remoção de amônia e recirculação do digestato líquido, promovendo uma gestão mais sustentável e eficiente desses resíduos
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/18122
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectValorização
dc.subjectBioenergia
dc.subjectResíduos Alimentares
dc.subjectRelação C/N
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleEfeitos da remoção de nitrogênio amoniacal do inóculo e digestato líquido na produção de energia e estabilidade da digestão anaeróbia de resíduos alimentares
dc.typedoctoralThesis
foaf.mboxtatianaizato@gmail.com
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