Anaerobic biodigestion of sugarcane vinasse under mesophilic conditions using manure as inoculum

  • Carlos Eduardo de Farias Silva Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Maceió, AL, Brasil. Departamento de Engenharia Química http://orcid.org/0000-0002-1462-1145
  • Ana Karla de Souza Abud Universidade Federal de Sergipe (UFS ), São Cristóvão, Sergipe, Brasil. Departamento de Tecnologia de Alimentos
Keywords: anaerobic digestion, biomethane manure, inoculum concentration, vinasse

Abstract

Sugarcane vinasse is one of the most polluting residues produced by Brazilian ethanol industries, mainly because of its harmful effects on the environmental, such as high organic matter load and acidity. Anaerobic digestion is a highly efficient wastewater treatment method that could potentially be used to treat sugarcane vinasse. This study examined the anaerobic biodigestion of sugarcane vinasse in mesophilic conditions (30 - 45°C) by varying the inoculum concentration (0.5 to 5.5%) and pH (6 - 8). Changes of Chemical Oxygen Demand (COD), total solids content, and yield and composition of biogas after the biodigestion of the vinasse were assessed. The vinasse was efficiently digested under mesophilic anaerobic conditions over a 23-day Hydraulic Retention Time (HRT) and a 5-day acidogenic phase with a consequent reduction of COD (54 - 83%) and total solids (52 - 87%). Statistical analyses at a confidence level of 95% suggested that temperature, pH and inoculum concentration did not influence on the anaerobic biodigestion of the vinasse. The optimal operating parameters were found to be temperatures of 30 - 35°C, inoculum concentration of 0.5% and pH of 6 - 7. The results emphasize the promising use of the treated sugarcane vinasse as a biofertilizer for agriculture, indicating that the anaerobic digestion process is an excellent alternative for Brazilian ethanol industries.


Author Biographies

Carlos Eduardo de Farias Silva, Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Maceió, AL, Brasil. Departamento de Engenharia Química
Doutorando em Engenharia Industrial pela Università Degli Studi di Padova, Itália e Mestre pela Universidade Federal de Alagoas onde também é graduado; ambos em Engenharia Química. Tem experiência na área de Microbiologia, com ênfase em Microbiologia Industrial e de Fermentação, atuando principalmente nos seguintes temas: biodigestão anaeróbica, produção de microalgas em fotobioreatores e fermentação semi-sólida. Participou de estudo por dois anos de biossorventes e sua utilização na remoção de corantes e contaminantes de efluentes da industria têxtil. Ha também conhecimento em tecnologia de frutas e hortaliças, atuando em conservação e controle de qualidade em sucos, néctares e concentrados de frutas; produção de bebida fermentada e vinagre. Desenvolvendo projetos com etanol de segunda geração a partir de resíduos da fruticultura.
Ana Karla de Souza Abud, Universidade Federal de Sergipe (UFS ), São Cristóvão, Sergipe, Brasil. Departamento de Tecnologia de Alimentos
Professora no Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Sergipe, tem como interesses de pesquisa a gestão estratégica de tecnologia e inovação no aproveitamento e recuperação de resíduos através de processos biotecnológicos, em processos de fermentação, produção de enzimas e goma xantana, controle de qualidade de produtos e processos, biocombustíveis e biorremediação.
Published
25/10/2016
Section
Papers