Avaliação comparativa de performance de biodigestores CSTR, UASB E BLC : um estudo de caso no Rio Grande do Sul

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso conduz uma análise comparativa de três tecnologias de biodigestão anaeróbica em escala industrial, visando trazer mais informações referente ao desempenho de biodigestores em condições reais de operação. Considerando a importância da utilização dos resíduos no Brasil como substrato para a produção de biogás, a pesquisa foi realizada através de dados fornecidos pela cooperativa Ecocitrus, que possui uma planta industrial de biodigestão localizada em Montenegro, no Rio Grande do Sul. Foram comparados três modelos de biodigestores: um biodigestor de lagoa coberta (BLC) ou canadense, um biodigestor anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) e um reator contínuo de mistura completa (CSTR), todos utilizando o mesmo efluente, tempo de retenção hidráulica (TRH) e carga orgânica volumétrica (COV). Os parâmetros avaliados incluem rendimento de produção de biogás, rendimento de produção de metano, pH, condutividade elétrica, sólidos totais, sólidos voláteis na entrada da biomassa e na saída do digestato dos reatores, além da composição do biogás produzido, com foco nos teores de metano (CH₄) e dióxido de carbono (CO₂). A análise dos dados revelou que, embora o modelo UASB tenha apresentado uma performance ligeiramente superior com base nos dados operacionais a partir da estatística descritiva, não houve diferença estatisticamente nos rendimentos de produção de biogás e metano entre os biodigestores BLC, UASB e CSTR, conforme determinado pela ANOVA. Portanto, este estudo de caso demonstra que não há diferença no desempenho dos reatores, indicando que qualquer um dos modelos, nessa configuração, dimensão e com este efluente, pode ser utilizado de maneira eficaz para a biomassa empregada

This final paper conducts a comparative analysis of three anaerobic biodigestion technologies on an industrial scale, aiming to bring more information regarding the performance of biodigesters under real operating conditions. Considering the importance of using waste in Brazil as a substrate for biogas production, the research was carried out through data provided by the Ecocitrus cooperative, which has an industrial biodigestion plant located in Montenegro, Rio Grande do Sul. Three models of biodigesters were compared: an indoor pond (BLC) or Canadian biodigester, an upflow anaerobic biodigester with sludge blanket (UASB) and a continuous complete mix reactor (CSTR), all using the same effluent, hydraulic retention time (TRH) and volumetric organic load (VOC). The parameters evaluated include biogas production yield, methane production yield, pH, electrical conductivity, total solids, volatile solids at the biomass input and at the reactor digestate output, in addition to the composition of the biogas produced, with a focus on methane (CH₄) and carbon dioxide (CO₂) contents. The data analysis revealed that, although the UASB model showed a slightly higher performance based on the operational data from the descriptive statistics, there was no statistically difference in biogas and methane production yields between the BLC, UASB and CSTR biodigesters, as determined by ANOVA. Therefore, this case study demonstrates that there is no difference in the performance of the reactors, indicating that any of the models, in this configuration, size and with this effluent, can be used effectively for the biomass employed