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Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça

Projeto MEDOLITO .Tratamento e Valorização de Resíduos e Subprodutos de Lagares de Azeite II Feira da Dieta Mediterrânica . Estação Agrária, Tavira . 5 Setembro 2014 Unidade de Bioenergia

Isabel Paula MarquesLaboratório Nacional de Energia e Geologia I.P., Lisboa

Unidade de Bioenergia

Digestor anaeróbio híbridoe a valorização da água ruça



2030Necessidades energéticas-Mundo: > 50%Emissões CO2 (sector energia): > 27%

[Santos, F. D. e Miranda, P. Alterações climáticas em Portugal cenários,impactos e medidas de adaptação.. Projecto SIAM II, Gradiva, 2006]

Gerados em elevadas quantidadesValor económico por explorar

energia resíduos

alterações climáticas & desenvolvimento sustentável- palavras chave -

Digestão anaeróbia



Líquido

Biogás

Sólido

comunidademicrobiana

Digestão anaeróbia ?



Biogás

CHP

electricidade

calor chiller frio

CHPdigestorCo-geração

outras

Tri-geração

CH4

Rede Gas Natural

Exportação

calor

electricidade



Bio‐fertilizante(irrigação)

Líquido

biofertilizante/estruturante

desidratação Fuel

Sólido compostagem

desinfeção



Digestão anaeróbia – água ruça

Oliveira azeitona azeite água‐ruça

IPaula

água-ruça: efluente agro-industrial

elevado potencial energético(Biogas/methane)

água-ruça inapropriada para tratamento anaeróbio

• gerada em elevadas quantidades• período curto, 3-4 meses/ano

• muito poluente > 200 kg CQO m3

• pH ácido• C/N desfavorável• substâncias tóxicas

compostoslipidicosfenólicos



Água‐ruça

reduzir concentração e toxicidade

Físico‐químicos

biológicos

Pré‐tratamentos Elevadas diluições

Alcalinidade

Fontes de azoto

Estratégia - solução simples e de baixo custo

Conceito

“complementaridade de substratos”



“complementaridade de substratos”

50200

high low 4-5

high ≈7-8low< 30

CQO C/N NH4+ pH(kg/m3) (kg/m3)

Complementar

Água-ruça

[Marques et al, 1997; Marques et al. 1998; Marques, 2000; Marques, 2001, Marques and Freitas, 2007]



UASBFiltro Anaeróbico

Digestor anaeróbio: vantagens e inconvenientes

sub. concentrados pouco controlo resiste overdoses

caminhos preferenciais custo do meio

Coluna - meio de enchimentoBiomassa suspensa

Não - meio de enchimentoBiomassa em grânulos

colmata as desvantagensH laboratório: reduzir o meio para diminuir custos

Híbrido

sub. diluídos controlo sensível overdoses

saída biomassa custo dos separadores



IN

OUT

7cm

31cm

43cm

56cm

Conditions Operationais[AR – ES]

AR(% v/v)

Tempo(d)

La(kg CQO m-3 d-1)

12 75-84 3.2-3.427 124-138 3.7-4.569 226-264 6.0.6.3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

2 3 4 5 6 7 8

% COD , Phenols RemovalCO

Dtinf

kgCO

D m

‐3

La kg m3 d‐1

CODt Inf. phenols rem. % CODtr %

↑ [influente] … ↑ capacidade rem.

73%

58%



01020304050607080

0

1

2

3

4

2 3 4 5 6 7 8

% CH4

Biogas, CH

4m

3 m‐3d‐1

La kg m3 d‐1

Biog CH4 CH4 %

↑ Biogás & CH4 ------ ↑ carga orgânica

Biogás0.69‐0.81 m3 m‐3 d‐1 (12% AR)1.11‐1.22 m3 m‐3 d‐1 (27% AR) 2.47‐2.80 m3 m‐3 d‐1 (69% AR)

CH472‐76 % (12% AR)64‐66% (69% AR)

IN

OUT

7cm

31cm

43cm

56cm

B1 B2A3 A4 C

0

20

40

60

80

0

4

8

12

16

140 180 220 260 300 340

CH4(%

)

CO / kg CQ

O m

‐3d‐

1

Biogas / m

3m

‐3d‐

1

CO Biogás CH4

A0, 53,69, 83

B100

C100/0

AR (% v/v)

A0, 53,69, 83

B100

C100/0

AR (% v/v)

--- --- pH af --- --- pHef AGVrem



Efluente digerido - Coloração

presença de compostos fenólicos

Electroxidação

Electrodos: IrO2 vs. RuO2 DSAs

Remover• Coloração• Fracções orgânicas

remanescentes



Uma nova abordagem # tratamento em dois passos

Tratamento AnaeróbioBIOGAS/CH4 recupera-se o potencial energético

Post-tratament o ElectroquimicoRemove a cor de efluentes / fenóis Cumprindo as normas de descarga



Objectivo: Maximizar a valorização da AR• Estudo - compostos de interesse industrial

Avaliação da actividade antiradical da AR e do digeridoIdentificação de compostos

Tratamento anaeróbio permite remover / converter compostos fenólicos mas não elimina a capacidade antiradical do digerido



OleuropeinaC25H32O13

o principal composto fenólico presente no substrato antes e após a digestão anaeróbia

> remoção longo tempo (90 %)evolução positiva da biomassa à toxicidade

> concentração longo tempoFormação durante o processo anaeróbico

QuercetinaC15H10O7 Flavonoide

propriedade anti‐oxidante . eliminaos radicais livres no corpo humano(Formica and Regelson, 1995).



HÍBRIDO. uma interessante escolha qt à valorização da AR. A diminuição

do meio proporciona a redução dos custos;

METODOLOGIA. permite degradar anaerobiamente a AR “o efluente

mais improvável”

Conclusões

Comprovado pelos resultados obtidos com a degradação da AR

inalterada (sem ser sujeita a qualquer alteração ou correcção prévia)

AR “o efluente mais improvável para ser degradado por DA”

Tratamento anaeróbio remove/converte compostos fenólicos mas não

elimina a capacidade antiradical do digerido;

O digerido contem compostos de interesse.

Quercetina ‐ Flavonoide q se forma durante a digestão.

COLORAÇÂO. O processo electroquímico estudado permite remover a

cor da AR digerida e as frações orgânicas remanescentes;

PROCESSO ‐ DOIS PASSOS. Cumprir as normas de descarga

Conclusões



AR original

Agrícola

Energia

Agrícola

Fenóis . actividadeanti‐oxidante

Industrial



Agradeço a atenção dispensadaIsabel Paula Marques



Unidade de Bioenergia

selected / algal material

OMW

Chlorella protothecoides

Objective: anaerobic digestion study

Heterotrophic algal cultivation

C. protothecoides can be used as a feedstock to complement

because / autotrophic algaeAdvantages: easier to maintain in a large scale;

costs of installation/maintenance

B1 B2A3 A4 C

0

20

40

60

80

0

4

8

12

16

140 180 220 260 300 340

CH4(%

)

CO / kg CQ

O m

‐3d‐

1

Biogas / m

3m

‐3d‐

1

CO Biogás CH4

0

20

40

60

80

100

02468

10

140 180 220 260 300 340

Phen

Trem (%

)

Phen

T af/ gL‐1

Time (d)Fen T af Fen T rem

--- --- pH af --- --- pHef AGVrem

(a)

(b)

(c)

A0, 53,69, 83

B100

C100/0

AR (% v/v)

0

20

40

60

80

100

0

2

4

6

8

10

140 180 220 260 300 340

Phen

Trem (%

)

Phen

T af/ gL‐1

Time (d)Fen T af Fen T rem

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