Tratamento de efluentes de abatedouros de bovino para produção de biogás

52 Pages·2015·1.16 MB·Portuguese

by  Cardoso, Amilcar P.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

AMILCAR PEREIRA CARDOSO

Tratamento de efluentes de abatedouros de bovino para produção de biogás: Uma
abordagem para sustentabilidade

Escola de Engenharia de Lorena – USP

Lorena, 2015
AMILCAR PEREIRA CARDOSO

Tratamento de efluentes de abatedouros de bovinos para produção biogás: Uma
abordagem para sustentabilidade
Escola de Engenharia de Lorena – USP

Monografia apresentada como
requisito parcial para a conclusão
de Graduação do Curso de
Engenharia Bioquímica
Orientador: Prof. Dr. Flávio
Teixeira da Silva

Lorena, 2015
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AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,
PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A
FONTE.

CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO
Assessoria de Documentação e Informação
Escola de Engenharia de Lorena

Cardoso, Amilcar Pereira
Tratamento de efluentes de abatedouros de bovinos
para produção de biogás: Uma abordagem para
sustentabilidade / Amilcar Pereira Cardoso;
orientador Flávio Teixeira da Silva. - Lorena, 2015.
52 p.
Monografia apresentada como requisito parcial
para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia
Bioquímica - Escola de Engenharia de Lorena da
Universidade de São Paulo. 2015
Orientador: Flávio Teixeira da Silva
1. Biogás. 2. Efluente de abatedouro. 3.
Sustentabilidade. I. Título. II. da Silva, Flávio
Teixeira, orient.

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Dedico este trabalho a minha Avó, Dulce de
Campos Pereira, e ao meu Pai, Hamilton Bernardes
Cardoso, que onde quer que estejam tenho certeza
que estão me olhando, me guiando e me apoiando. Ao
meu Avô, João Manoel Pereira Filho, a minha mãe,
Dulce Maria Pereira, meu pai, meu irmão, Augusto
Mayela Pereira Cardoso, os quais sempre me
apoiaram nos momentos mais difíceis e sempre
partilham dos momentos mais felizes. E a minha
namorada, Priscila Berenice da Costa, que está do
meu lado todo dia me fazendo um homem melhor e
lutando as batalhas da vida
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Agradecimentos
Primeiro a (os) Deus (es), por tudo!
Ao meu Avô, João Manoel Pereira Filho, por me ajudar tanto em todos esses
anos difíceis, sempre me apoiando com suas palavras e seus gestos
indescritíveis e seu coração e amor imenso. A minha mãe, Dulce Maria Pereira,
por ser essa mulher incrível e forte, que me educou para, acima de tudo, ser um
homem lutador, honesto, afetivo e digno. Muito obrigado por ser INCRÍVEL! Ao
meu irmão, Augusto Mayela, sempre juntos.
Aos meus tios e tias por todo o apoio, de todos as maneiras!
A Priscila Berenice da Costa, que me faz ter forças quando não parece existir
mais nada no mundo.
Ao meu orientador, Flávio Teixeira, e a sua esposa, Teresa Paiva, por toda
a paciência e ajuda, durante o processo de elaboração deste trabalho. Ao
Professor Segato, pela mesma paciência e ajuda.
Aos professores que me inspiraram, que serão referência ao longo da vida,
e que realmente me transmitiram conhecimento, da EEL, da UEL, Lawrence
University e da EDN.
Aos meus amigos, que eu amo, que são família, obrigado! De Lorena: Gui,
Didi (Ornellas), Zacarias (Moreti) e Dedé (Carlão), sem vocês não sei como teria
sido essa reta final; muito obrigado, e um “colar de beijos”. Japoneura (Carol
Horie) e Bianca Komodo (Rebeca) obrigado pela amizade verdadeira todos
esses anos. From Lawrence: George Barrios and Danyial Noorani, thanks for all
the inspiration, you are my brothers. Aos grandes amigos de Rio Preto e de
Brasília, eternos!
Ao meu mentor na Accenture, Rafael e aos meus chefes Adriano e Gustavo,
por acreditarem no meu trabalho e apoiarem sempre.

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“Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow. The important thing
is not to stop questioning.”
Albert Einstein
Tocando em Frente (Almir Sater) Tá Escrito (Xande de Pilares)

“Ando devagar “Quem cultiva a semente do amor
Porque já tive pressa
Segue em frente não se apavora
E levo esse sorriso
Porque já chorei demais Se na vida encontrar dissabor

Vai saber esperar sua hora
Hoje me sinto mais forte
Mais feliz, quem sabe
Só levo a certeza
Às vezes a felicidade demora a chegar
De que muito pouco sei
Ou nada sei Aí é que a gente não pode deixar de sonhar

Guerreiro não foge da luta e não pode correr
Conhecer as manhas
E as manhãs Ninguém vai poder atrasar quem nasceu pra
O sabor das massas
vencer
E das maçãs

É preciso amor
É dia de sol mas o tempo pode fechar
Pra poder pulsar
É preciso paz pra poder sorrir A chuva só vem quando tem que molhar
É preciso a chuva para florir
Na vida é preciso aprender se colhe o bem que

Todo mundo ama um dia plantar
Todo mundo chora
É Deus quem aponta a estrela que tem que brilhar
Um dia a gente chega
E no outro vai embora

Erga essa cabeça mete o pé e vai na fé
Cada um de nós compõe a sua história
Cada ser em si Manda essa tristeza embora
Carrega o dom de ser capaz
Basta acreditar que um novo dia vai raiar
E ser feliz”
Sua hora vai chegar”

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Resumo
CARDOSO, A. P. Tratamento de efluentes de abatedouros de bovino para
produção de biogás: Uma abordagem para sustentabilidade. 2015. 52 p.
Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação) – Escola de
Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2015.

Este trabalho é uma revisão bibliográfica e estuda o tratamento de efluentes
de abatedouros bovinos com o objetivo de produção de biogás para conversão
em energia. Identifica que a prática de descarte dos efluentes como efluente
líquido, com manejo e tratamento inadequado é severa fonte de contaminação
do meio ambiente, criando focos de agentes patogênicos e contaminando as
águas superficiais e subterrâneas. O estudo propõe, referenciado nas
publicações identificadas, que as águas residuárias de abatedouro, que se
caracterizam como efluente com elevada concentração de matéria orgânica,
biomassa, sejam tratadas por biodigestão anaeróbia, com geração de energia.
Trata dos processos de abate, dos modelos de biodigestores e dos processos
de biodigestão anaeróbia. São descritos as fases e os fatores que influenciam
na digestão anaeróbia, com foco na metanogênese, uma vez que o metano é o
componente principal do biogás. Inclui observação sobre a viabilidade financeira
da construção de biorreator em um abatedouro e os possíveis benefícios
financeiros resultantes, inclusive e com a comercialização de crédito de carbono.
O trabalho aborda os programas em que se insere a proposta, identifica em
linhas gerais as possibilidades de produção de energia a partir dos resíduos do
abate de bovinos hoje descartado com impactos negativos para o ambiente e
situa a proposta no contexto da contribuição da engenharia para a produção de
energia limpa e redução de uso de recursos naturais, contribuindo com práticas
tecnológicas mais sustentáveis. O estudo bibliográfico conclui que há prática,
pesquisa e literatura que demonstram ser viável o tratamento de efluentes de
abatedouros de bovino para produção de biogás.
Palavras-chave: Biogás. Efluente de Abatedouro. Tratamento de
efluentes. Sustentabilidade
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Abstract
CARDOSO, A. P. Biogas production from cattle abattoir wastewater: An
approach towards sustainability. 2015. 52 p. Thesis (Undergraduate Thesis)
– Engineering School Lorena, University of São Paulo, Lorena, 2015.
This work is a literary review and studies wastewater treatment of cattle
slaughterhouses as to produce energy through biogas yield. It identifies its liquid
effluents, and that the inadequacies of its management and disposal as a severe
source of contamination to the environment, creating pathogenic agents and
contaminating surface and underground waters. This study suggests, by
referencing to other works, that slaughterhouse wastewater, which is
characterized as an effluent with high organic and biomass loads, can be treated
by anaerobic digestion, generating biogas, followed by generating energy. It
describes the slaughtering processes, biodigester models and the anaerobic
digestion processes. The anaerobic digestion phases and its influencing factors
are also described, focusing on methanogesis, as methane is biogas’ main
component. It discusses the financial viability of building a biodigester in a
medium sized abattoir and the possible financial benefits from biogas and energy
harnessing and the possibility of Carbon Credits trading. This paper addresses
the programs of which this proposal is inserted, it identifies, from a general
standpoint, the production of energy from the residues of cattle slaughterhouse
and proposes engineering to contribute to a cleaner energy generation and
reduction of natural resources, further contributing to more sustainable
technological practices. The literature review concludes that there are projects,
research and literature to sustain the viability of treating cattle slaughterhouse
wastewater to generate biogas.
Key words: Biogas. Cattle Slaughterhouse wastewater. Wastewater
treatment. Sustainability.
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Sumário
1. Introdução .................................................................................................... 10
2. Objetivos e organização ............................................................................... 15
2.1. Objetivo geral ........................................................................................ 15
2.2. Objetivo especifico................................................................................. 15
2.3. Organização .......................................................................................... 15
3. Processo de abate ........................................................................................ 17
3.1. Recepção .............................................................................................. 18
3.2. Condução e Lavagem ............................................................................ 19
3.3. Atordoamento ........................................................................................ 19
3.4. Sangria .................................................................................................. 19
3.5. Esfolação e remoção da cabeça ............................................................ 19
3.6. Evisceração ........................................................................................... 19
3.7. Corte da carcaça ................................................................................... 20
3.8. Refrigeração .......................................................................................... 20
4. Efluente resultante do abate ......................................................................... 21
4.1. Tratamento do efluente .......................................................................... 21
4.2. Caracterização do efluente .................................................................... 24
5. Tratamento anaeróbio do efluente ................................................................ 26
5.1. Fundamentos da digestão anaeróbia ..................................................... 26
5.1.1. Etapas Bioquímicas da Digestão Anaeróbia ................................... 28
5.2. Fatores que influenciam na digestão anaeróbia ..................................... 31
5.2.1. Temperatura interna do biodigestor ................................................ 31
5.2.2. Controle do pH do meio .................................................................. 32
5.2.3. Concentração de sólidos voláteis ................................................... 32
5.2.4. Inibição pela Amônia ...................................................................... 32
5.2.5. Macro e micronutrientes e substancias toxicas ............................... 32
5.2.6. Quantidade de matéria seca (MS) .................................................. 33
6. Biogás .......................................................................................................... 34
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6.1. Reatores ................................................................................................ 35
6.1.1. Reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) .... 35
6.1.2. Biodigestor ..................................................................................... 36
6.1.3. Lagoas anaeróbias ......................................................................... 39
6.2. Tratamento do biogás ............................................................................ 40
6.2.1. Remoção de umidade ..................................................................... 40
6.2.2. Retirada de gás sulfídrico por óxido férrico ..................................... 40
6.2.3. Remoção de gás carbônico ............................................................ 41
6.3. Fatores operacionais que influenciam produção de Biogás ................... 41
6.3.1. Carga orgânica ............................................................................... 41
6.3.2. Tempo de retenção hidráulica (TRH) .............................................. 42
7. Geração de energia a partir do biogás .......................................................... 44
7.1. Combustão direta .................................................................................. 45
7.2. Geração combinada de energia e calor ................................................. 45
8. Viabilidade financeira .................................................................................... 46
9. Conclusões ................................................................................................... 47
10. Referências bibliográficas ................................................................... 48

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