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Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtume

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Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtume

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Título Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtume
Autor Kipper, Eduardo
Orientador Gutterres, Mariliz
Co-orientador Marcilio, Nilson Romeu
Data 2013
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Biogás
Couro
Curtume
Residuos solidos industriais
[en] Biogas production
[en] Enzymatic pretreatment
[en] Wet-blue leather
[en] WWTP’s biological sludge
Resumo O processo produtivo do couro leva à geração de resíduos sólidos que, por não possuírem boas características de utilização, acabam sendo dispostos em Aterros de Resíduos Industriais Perigosos (ARIP). Por ação microbiológica são degradados lentamente e produzem chorume e biogás (CH4 e CO2), o que pode se prolongar por muitos anos e há necessidade de monitoramento contínuo. Estes resíduos sólidos são em sua maioria farelo de couro wet-blue, um resíduo cromado originário da operação de rebaixamento para padronização e ajuste da espessura de couros, além dos lodos cromados provenientes das estações de tratamento de efluentes dos curtumes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biogás por resíduos de curtume (farelo de rebaixamento e lodo biológico de ETE de curtume), o efeito do tratamento enzimático do farelo de rebaixamento para acelerar sua decomposição e aumentar a produção de biogás e, realizar um levantamento das condições (construção e operação) de ARIPs localizados nas proximidades de Porto Alegre. Os estudos sobre produção de biogás foram avaliados através da realização de experimentos em biorreatores de bacada, utilizando colágeno, farelo de couro wet-blue e lodo com cromo do tratamento biológico de ETE de curtume (inóculo). A avaliação do volume de biogás gerado foi realizada com a utilização de um frasco tipo Mariotte. A composição de metano, dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio foi determinada através de cromatografia gasosa. Os materiais utilizados foram caracterizados quanto ao seu teor de umidade, cinzas, cromo e nitrogênio, e os materiais após o experimento finalizado foram filtrados e caracterizados em relação à massa residual, teor de cromo e nitrogênio. Na primeira série de experimentos foi realizado o prétratamento enzimático térmico para hidrólise do colágeno e resultou em um aumento de 78,3% na produção de biogás e de 76,5% de metano em relação ao colágeno não tratado, porém, a enzima ativa em contato com o inóculo retardou o início da geração de biogás em no mínimo 14 dias. Assim, a inativação da enzima após o tratamento de hidrólise, através de um choque térmico, foi aplicada nos seguintes experimentos utilizando farelo do rebaixamento de couro wet-blue como substrato, resultando para o pré-tratamento enzimático térmico um aumento de 58% na produção de biogás e de 62,4% na produção de metano em relação ao farelo não tratado. Na terceira série de experimentos utilizando somente lodo, foi observado que conforme a quantidade de lodo utilizado é aumentada, o volume de biogás produzido também aumenta. A avaliação do levantamento dos ARIPs foi realizada através da elaboração e aplicação de um questionário com 23 perguntas, a pesquisa mostrou que todos estão em conformidade com a norma brasileira ABNT NBR 10.157/87, que o tipo de resíduo disposto afeta diretamento a produção de chorume e, que tem havido redução da disposição de resíduos de couro wet-blue.
Abstract The leather production process leads to generation of solid waste that by not having good characteristics for use, end up disposed of in Hazardous Industrial Waste Landfills (HIWLs). Through microbiological action it’s slowly degraded and produce leachate and biogas (CH4 and CO2), which can last several years and requires continuous monitoring. These solid wastes are mostly wet-blue leather shaving, a chromed waste from the operation of standardizing and to adjust the thickness of the leather, besides the chromed sludge from the effluent treatment system of tanneries. The aim of this study was to evaluate the production of biogas by tannery waste (wet-blue leather shavings and biological sludge from tannery’s WWTP), the effect of enzymatic treatment of the wet-blue leather shavings to accelerate its decomposition and increase biogas production, and conduct the survey about conditions (construction and operational) of HIWLs located near Porto Alegre. Studies on biogas production were evaluated by conducting experiments on bench top bioreactors using collagen, wet-blue leather shavings, chromed sludge from biological treatment of tannery’s WWTP and inoculum. The evaluation of the volume of biogas produced was performed using a Mariotte flask type. The composition of methane, carbon dioxide, nitrogen and oxygen was determined by gas chromatography. The materials used were characterized regarding its moisturet, ash, chromium and nitrogen content, and the materials of the finished experiment were filtered and characterized in relation to the residual mass, chromium and nitrogen content. The first series of experiments carried out the thermal enzymatic pretreatment for hydrolysis of collagen and resulted in a 78.3% increase in biogas production and 76.5% of methane compared to untreated collagen, however, the active enzyme in contact with the inoculum delayed the beginning of biogas generation at least 14 days. Thus, inactivation of the enzyme after hydrolisis treatment, by a heat shock, was applied in the following experiments using wet-blue leather shavings as the substrate, resulting for the thermal enzymatic pretreatment an increase of 58% in the production of biogas and 62.4% in the production of methane compared to untreated leather. In the third series of experiments using only sludge it was observed that as the amount of sludge used increased, the volume of biogas also increased. The evaluation of HIWLs survey was conducted through the development and application of a questionnaire with 23 questions, the survey showed that all are in accordance with the Brazilian standard ABNT NBR 10.157/87, the type of waste disposed directly affects leachate production and there has been a large reduction of disposal of wet-blue leather wastes.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/96507
Arquivos Descrição Formato
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