Produção integrada de aquaponia e digestão anaeróbica para geração de biogás em meio urbano

Abstract

O sistema integrado entre aquicultura, hidroponia e dejeto bovino apresenta soluções ambientalmente viáveis para produção de alimentos e energia no meio urbano. Os biodigestores anaeróbios são compostos por câmara hermética, na qual sob condições ideais de operação permitem que bactérias degradem os resíduos orgânicos presentes no sistema. O biogás gerado a partir deste, pode ser utilizado como combustível, com uso em turbinas, motores a gás e caldeiras para produção de energia elétrica. Dessa forma, objetivou-se avaliar a substituição da água no processo de digestão anaeróbica do dejeto bovino pelo lodo de piscicultura. O experimento foi conduzido no Laboratório de Eletrificação Rural e Energias Alternativas do Departamento de Engenharia da UFRRJ. Utilizaram-se protótipos de biodigestores anaeróbios de bancada no modelo indiano, sendo o sistema de abastecimento a batelada. Os substratos utilizados nos processos de monodigestão anaeróbica e codigestão anaeróbica foram o lodo de piscicultura (LP) e dejeto de bovino (DB), nas concentrações de 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 e 0:100 LP:DB. Por meio da realização do teste de queima do biogás, para detecção de presença ou não de metano, em quantidade suficiente para manter a chama, confirmou-se a presença de biogás a partir da terceira semana. Os modelos matemáticos Sigmoide de Boltzmann para as relações 75:25 e 0:100 LP:DB e Gompertz para 50:50 e 25:75 LP:DB foram considerados os melhores para estimar as curvas de cinética de produção acumulada de biogás. A relação 25:75 LP:DB apresentou maior valor de produção acumulada de biogás, sendo de 13,55 L em 16 semanas. O potencial de produção acumulada, demonstrou aproveitamento superior a 90% da eficiência energética para combustíveis fosseis comparado a relação 0:100 LP:DB. Portanto, conclui-se que o lodo de piscicultura ofereceu melhorias na codigestão anaeróbica em relação a monodigestão anaeróbica, sendo um substrato de grande importância para a geração de energia na produção de biogás. Ao realizar a substituição de um bem nobre como a água, tornou-se um sistema sustentável nos pilares das dimensões social, econômica e ambiental adequado.

Biogas Production by Anaerobic Digestion of Coffee Husks and Cattle Manure

“…All the mathematical models fitted to the experimental data of APP of biogas presented a coefficient of determination higher than 98% for the studied relations (Table 3). The R 2 values found for the Boltzmann sigmoid (Equation 1), Gompertz (Equation 2), and Logistic (Equation 3) models are within the range reported by Latinwo & Agarry (2015), Franqueto et al (2020), andSilva et al (2021). However, only R 2 is not enough to determine the best model that represents the phenomenon.…”

“…The experiment used an Indian anaerobic benchtop digester, consisting of a "water seal" containment chamber, a fermentation chamber, a gasometer, and a U-bulb manometer with water as the manometric liquid. A spiralshaped aluminum spring coupled to the gasometer was responsible for the homogenization of the material inside the anaerobic digester (Silva et al, 2021).…”

“…The accumulated production potential (APP) of biogas (L kgsubstrate −1 ) was obtained by adding the previous WPP with that obtained in the week of data collection. The APP calculation for each ratio under study considered the data obtained from the confirmation of the existence of methane in the gas generated by the burn test (Silva et al, 2021).…”

“…This model showed an R2 value above 98% and lower MRE, SE, and MSE values (Table 3). Silva et al (2021) selected the Boltzmann sigmoid model for 75:25 and 0:100 FFS:CM and the Gompertz model for 50:50 and 25:75 FFS:CM to estimate cumulative biogas production kinetics curves based on higher R 2 values, lower than 10% of MRE, and lower than SE and MSE. The Gompertz model was selected to represent the ACoD of cattle manure and banana peel (Franqueto et al, 2020), as well as poultry manure and rice straw, corn cob, peanut shell, sawdust, coffee husk, and sugarcane (Paranhos et al, 2020).…”

“…FIGURE 1. Weekly production potential as a function of the period of anaerobic digestion Silva et al (2021). reported initial gas production when assessing the ACoD of fish farming sludge (FFS) and cattle manure (CM).…”