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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2023.tde-06122023-173831
Document
Author
Full name
Luiza Gondolo Papa Janini
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2023
Supervisor
Committee
Tommaso, Giovana (President)
Del Bianchi, Vanildo Luiz
Ribeiro, Rogers
Tonin, Fernando Gustavo
Title in Portuguese
Toxicidade de produtos químicos utilizados em indústria de bebidas ao lodo anaeróbio de estação de tratamento de águas residuárias
Keywords in Portuguese
Aditivos de lavagem de garrafa
Compostos tóxicos
Detergentes
Digestão anaeróbia
Inibição
Lubrificantes
Produção de metano
Sanitizantes
Abstract in Portuguese
Digestão anaeróbia é um processo de tratamento de águas residuárias comprovadamente eficaz para os resíduos líquidos gerados no processo produtivo da indústria de alimentos. O processo de tratamento anaeróbio apresenta grandes vantagens devido ao baixo custo de operação dos reatores e à geração de biogás, rico em metano, que pode ser utilizado como fonte de energia renovável. Uma grande variedade de produtos químicos é utilizada no processo de produção industrial, influenciando diretamente no despejo de águas residuárias, podendo gerar toxicidade ao lodo anaeróbio. A toxicidade ao lodo anaeróbio pode acarretar problemas operacionais e ser observada pela diminuição da produção do biogás e do metano, alteração da composição do biogás e acúmulo de ácidos graxos voláteis, o que pode levar o reator anaeróbio ao colapso. Os produtos químicos geralmente usados em indústrias de alimentos e bebidas são detergentes, sanitizantes, aditivos de lavagem de garrafas e lubrificantes de esteira. Foram testados produtos 48 químicos para análise de toxicidade ao lodo anaeróbio. Como inoculo foi utilizado lodo anaeróbio granular de reator de alta taxa de cervejaria. O lodo teve contato com cada produto separadamente e como fonte de matéria orgânica utilizou-se sacarose. Dados de controle da digestão anaeróbia foram monitorados, como produção de biogás, composição do biogás, produção de metano e estimativa de parâmetros cinéticos. Os resultados foram comparados em termos de produção de volume acumulado de metano e velocidade máxima de produção de metano. Os maiores impactos negativos no volume acumulado de metano foram de 18%, 19%, 21,4%, 23,35% e 26,8% nos compostos tóxicos presentes em detergentes ácidos, detergentes alcalinos, aditivos de lavagem de garrafas, lubrificantes e sanitizantes, respectivamente. Os maiores impactos negativos de velocidade de produção de metano foram de 20,2%, 29,9%, 30,9%, 33,1% e 33,5% nos sanitizantes, aditivos de lavagem de garrafa, detergentes ácidos, lubrificantes e detergentes alcalinos, respectivamente. Os resultados dos testes mostram que os produtos à base de sódio (hidróxido de sódio e clorito de sódio) e de surfactantes não iônicos foram os que causaram um maior impacto negativo na produção acumulada de metano. Os produtos à base de aminas e surfactantes não iônicos foram os que causaram maior impacto negativo na velocidade máxima de produção de metano. A velocidade máxima de metano foi mais afetada do que a produção de volume acumulado de metano nos testes realizados, podendo-se observar uma variação negativa de 30% e 20%, respectivamente.
Title in English
Title not available
Keywords in English
Anaerobic digestion
Bottle wash additives
Detergents
Inhibition
Lubricants
Methane production
Sanitizers
Toxic compounds
Abstract in English
Anaerobic digestion is an effective wastewater treatment process for the liquid waste from food industries. The anaerobic treatment process has great advantages due to reactors low cost of operation and the generation of methane-rich biogas, which can be used as a renewable energy source. A wide variety of chemicals is used in the industrial production process, directly influencing the wastewater composition, which can generate toxicity to anaerobic sludge. Toxicity to the anaerobic sludge can cause operational problems and be observed by the decreased of biogas and methane production, change int the biogas composition, and accumulation of volatile fatty acids, which can cause the anaerobic reactor to collapse. Chemicals commonly used in food and beverage industries are detergents, sanitizers, bottle wash additives and conveyor belt lubricants. These chemicals were tested in anaerobic toxicity assays. Granular anaerobic sludge from a brewery high-rate reactor was used as inoculum. The sludge had contact with each product separately and glucose was used as a source of organic matter. Control data of anaerobic digestion were monitored, such as biogas production, biogas composition, methane production and estimation of kinetic parameters. The results were compared in terms of accumulated methane volume production and maximum methane production rate. The higher negative impacts on the accumulated volume of methane were 18%, 19%, 21.4%, 23.35% and 26.8% from toxic compounds present in acid detergents, alkaline detergents, bottle washing additives, lubricants and sanitizers, respectively. The highest negative impacts of methane production rate were 20.2%, 29.9%, 30.9%, 33.1% and 33.5% on sanitizers, bottle washing additives, acid detergents, lubricants and alkaline detergents, respectively. The test results show that the products based on sodium (sodium hydroxide and sodium chlorite) and non-ionic surfactants were the ones that caused a greater negative impact on the accumulated methane production. The products based on amines and non-ionic surfactants were the ones that caused the greatest negative impact on the maximum methane rate. The maximum methane production rate was more affected than the accumulated methane production volume in the tests performed, the negative variation observed was 30% and 20% observed, respectively.
 
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Publishing Date
2023-12-11
 
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