digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água...
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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
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
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
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
Líquido
Biogás
Sólido
comunidademicrobiana
Digestão anaeróbia ?
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
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
Biogás
CHP
electricidade
calor chiller frio
CHPdigestorCo-geração
outras
Tri-geração
CH4
Rede Gas Natural
Exportação
calor
electricidade
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Bio‐fertilizante(irrigação)
Líquido
biofertilizante/estruturante
desidratação Fuel
Sólido compostagem
desinfeção
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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
Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça
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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”
Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça
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“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]
Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça
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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
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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%
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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)
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Efluente digerido - Coloração
presença de compostos fenólicos
Electroxidação
Electrodos: IrO2 vs. RuO2 DSAs
Remover• Coloração• Fracções orgânicas
remanescentes
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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
Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça
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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
Digestor anaeróbio híbrido e a valorização da água ruça
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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).
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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
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AR original
Agrícola
Energia
Agrícola
Fenóis . actividadeanti‐oxidante
Industrial
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Agradeço a atenção dispensadaIsabel Paula Marques
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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)