Orientador: Ricardo Alan Verdú Ramos / Resumo: Ao longo do tempo o processo de biodigestão vem sendo usado para conversão de dejetos em biogás e esse processo vem evoluindo no sentido de otimizar o desempenho energético e a conversão dejeto/gás e gás/metano. A eficiência é proporcional à adaptação celular ao substrato, no entanto existem temperaturas que contribuem para que as células (bactérias) melhorem a eficiência. O objetivo deste trabalho é simplificar este sistema, encontrar as equações que o regem o processo, aplicando sinais básicos, observar o comportamento (a eficiência) e realizar a regressão da resposta do sistema. Foram feitas simulações do resultado e construído um biodigestor com sistema de controle para a comparação com a simulação. Os resultados foram muito próximos ao simulado e a proporção de metano no biogás aumentou com o aumento da temperatura até 51°C. / Abstract: Over time the biodigestion process came to be used to convert waste into energy and biogas, this process evolved through the necessity of viability and energetic optimization and conversion waste/gas and gas/methane. The efficiency is proportional to cell´s adaption of the substrate, but there are temperatures that force cells to improve efficiency. The work´s objective to simplify the system, finding the fundamental equations applying basic signals, observing the behavior (the efficiency) and doing regression of the system´s response. It was done simulations of the results and a bioreactor was assembled with a control system to compare the results with the simulation. The results matched and the proportion of methane increased as the temperature rise, until 51°C. / Mestre

FIRMINO, P. I. M. Tratamento anaeróbio e microaeróbio de águas sintéticas contaminadas com BTEX. 2013. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-03-13T18:37:52Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_pimfirmino.pdf: 2214781 bytes, checksum: b9c46be4f78117aa8926fda63dba863f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-03-13T18:38:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_pimfirmino.pdf: 2214781 bytes, checksum: b9c46be4f78117aa8926fda63dba863f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-13T18:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_pimfirmino.pdf: 2214781 bytes, checksum: b9c46be4f78117aa8926fda63dba863f (MD5) Previous issue date: 2013-07-19 / The present study aimed to evaluate the use of biological reactors under anaerobic and microaerobic conditions, as an option of ex situ bioremediation of BTEX-contaminated waters. Initially, an analytical method for BTEX detection and quantification in waters and wastewaters, which consisted of headspace extraction followed by gas chromatography with detection by photoionization, was developed, optimized and validated. Subsequently, continuous-flow experiments were conducted in two mesophilic (27 °C) anaerobic reactors – one of them operated under methanogenic conditions and, afterwards, under microaerobic conditions, and the other one only under sulfidogenic conditions – a in order to determine the best operational condition for BTEX removal. The reactors were fed with water contaminated with BTEX (~3 mg·L-1 of each compound) and ethanol (co-substrate), and, depending on the redox condition evaluated, the effect of some operational parameters, such as hydraulic retention time (24, 36 and 48 h), effluent recirculation, co-substrate concentration, DQO/SO4 2- ratio and microaeration, was investigated in BTEX removal performance. Furthermore, the methanogenic reactor under microaerobic conditions was submitted to simulated situations of shock loading and absence of these compounds, and operational failures, such as system and microaeration shutdown to assess its robustness. Under methanogenic conditions, depending on the compound, removal efficiencies ranged from 38 to 97%. However, the increase of applied BTEX load, as a consequence of hydraulic detention time reduction from 48 to 24 h, seems to have adversely affected the removal process. Moreover, under methanogenic conditions, the effluent recirculation effect on BTEX removal was also assessed when high and low co-substrate (ethanol) concentrations were applied. For high ethanol concentrations, the impact of effluent recirculation was not evident since, probably, the high biogas production would have been sufficient to ensure effective mass transfer. Under sulfidogenic conditions, sulfate addition at different DQO/SO4 2- ratios did not change BTEX removal, which suggests sulfate-reducing bacteria would not be directly related to initial activation of aromatic compounds. Under microaerobic conditions, high BTEX removal efficiencies were achieved (> 90%). It is likely the addition of low oxygen concentrations has facilitated the initial activation of BTEX compounds, which is considered the limiting step of the anaerobic degradation process, mainly for benzene. Furthermore, the presence of high ethanol concentrations negatively affected BTEX removal, particularly for benzene, under the different redox conditions tested, since it is a preferentially degradable substrate when compared to the aromatic compounds. Finally, regarding the methanogenic reactor robustness under microaerobic conditions, the system could cope with BTEX load shocks although consecutive shocks have increased its recovery time. The period of BTEX absence seems to have negatively affected the reactor microbiota because the effluent quality deteriorated considerably after compounds reintroduction. The microaeration shutdown also negatively impacted the removal of BTEX, but the system recovered quickly after microaerobic conditions reestablishment. / O presente estudo teve o objetivo de avaliar o uso de reatores biológicos, sob condições anaeróbias e microaeróbias, como opção de biorremediação ex situ de águas contaminadas com BTEX. Inicialmente, foi desenvolvido, otimizado e validado um método analítico para a detecção e quantificação de BTEX em águas e efluentes, o qual consistia em extração por headspace seguida de cromatografia gasosa com detecção por fotoionização. Posteriormente, foram conduzidos experimentos em fluxo contínuo em dois reatores anaeróbios mesofílicos (27 °C) – um deles operado sob condições metanogênicas e, em seguida, sob condições microaeróbias, e o outro, apenas sob condições sulfetogênicas – a fim de verificar a melhor condição operacional para a remoção de BTEX. Os reatores foram alimentados com água contaminada com BTEX (~3 mg·L-1 de cada composto) e etanol (co-substrato), e, dependendo da condição redox avaliada, investigou-se o efeito de diferentes parâmetros operacionais, tais como tempo de detenção hidráulica (24, 36 e 48 h), recirculação de efluente, concentração de co-substrato, relação DQO/SO4 2- e microaeração, no desempenho de remoção de BTEX. Além disso, o reator metanogênico sob condições microaeróbias foi submetido a simulações de choques de carga e de ausência desses compostos, e de falhas operacionais, como desligamento do sistema e desligamento da microaeração, para verificação de sua robustez. Sob condições metanogênicas, dependendo do composto, as eficiências de remoção variaram de 38 a 97%. Porém, o aumento da carga aplicada de BTEX, em consequência da redução do tempo de detenção hidráulica de 48 para 24 h, parece ter afetado negativamente o processo de remoção. Ainda sob condições metanogênicas, também se verificou o efeito da recirculação de efluente na remoção de BTEX para altas e baixas concentrações de co-substrato (etanol). Quando altas concentrações de etanol foram utilizadas, o impacto da recirculação de efluente não foi evidente, já que, provavelmente, a elevada produção de biogás teria sido suficiente para garantir uma transferência de massa efetiva. Sob condições sulfetogênicas, a adição de sulfato em diversas relações DQO/SO4 2- não alterou a remoção de BTEX, sugerindo que as bactérias redutoras de sulfato não estariam diretamente relacionadas à ativação inicial dos compostos aromáticos. Sob condições microaeróbias, elevadas eficiências de remoção de BTEX foram alcançadas (> 90%). É provável que a adição de baixas concentrações de oxigênio tenha facilitado a ativação inicial dos compostos BTEX, a qual é considerada a etapa limitante do processo de degradação anaeróbia, principalmente para o benzeno. Ainda, constatou-se que a presença de altas concentrações de etanol afetou negativamente a remoção de BTEX, notadamente para o benzeno, sob as diferentes condições redox testadas, já que é um substrato preferencialmente degradável em relação aos compostos aromáticos. Finalmente, com relação à robustez do reator metanogênico sob condições microaeróbias, o sistema conseguiu lidar com os choques de carga de BTEX embora choques consecutivos tenham aumentado seu tempo de recuperação. O período de ausência de BTEX parece ter prejudicado a microbiota do reator, pois a qualidade do efluente deteriorou-se consideravelmente após reintrodução dos compostos. O desligamento da microaeração impactou negativamente a remoção de BTEX, mas o sistema recuperou-se rapidamente após restabelecimento das condições microaeróbias.

MACHADO, F. L. O. Co-digestão anaeróbia de microalgas e de glicerol residual do biodiesel. 2012. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-27T14:05:59Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ flomachado.pdf: 1774106 bytes, checksum: ac2110bbca92493a101909f952eba720 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-29T13:27:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ flomachado.pdf: 1774106 bytes, checksum: ac2110bbca92493a101909f952eba720 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-29T13:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ flomachado.pdf: 1774106 bytes, checksum: ac2110bbca92493a101909f952eba720 (MD5) Previous issue date: 2012-06-01 / Microalgae, microscopic life forms with photosynthetic capacity, produce oxygen thanks to light energy. Due to this capacity, microalgae are used for sewage treatment in stabilization ponds, however, this activity generates a large amount of microalgal biomass. In view of this excess of biomass production and its disposal in water bodies produces unpleasant effects, it has been evaluated the re-use of this biomass as a substrate for methane production in anaerobic digestion. Since microalgae have a rigid cell wall, the application of microalgae hydrolysis tests was necessary in order to improve its biodegradability. Heat pretreatment for 30 minutes at 120°C and 1 kgf/cm2 resulted in the best pretreatment applied. In order to improve C/N ratio, residual glycerol coming from biodiesel production was used to perform co-digestion with microalgae. Residual glycerol coming from biodiesel production (1Kg of glycerol per 10 Kg of biodiesel generated) is an impure residue which is also produced at large scale as a byproduct from the trans-esterification of fats and oils. In fact, the presence of impurities limits its applications. In this study, different COD/N ratios of 20 (phase 2), 40 (phase 3) and 70 (phase 4) were tested and the organic loading rate (OLR) applied ranged from 0,06 to 0,75 kg/m3.d. In the phase 1 only microalgae was used on the influent. Two modified UASB reactors were used. One of them was fed with pretreated microalgae, while the other one was fed with non-pretreated microalgae. Both of them were operated in co-digestion with glycerol. COD removal efficiencies ranged between 40% and 90%. Biogas produced presented values of 73% and 84% for each bioreactor treating pretreated and non-pretreated microalgae, respectively. Neither nitrogen nor ammonia and total and volatile suspended solids was significantly removed. Moreover, microalgae were the sole source of macro and micro-nutrients in this work. Sodium bicarbonate was used as a buffer during the phase 4, since pH fall down enough to harm the anaerobic digestion process at the beginning of phase 4. Based on the maintenance of adequate VFA/Alk ratios, both reactors presented a stable operation, specially the reactors treating pre-treated microalgae. Instability periods were mainly observed in some operation phases in the reactor without pretreatment. Specific methanogenic activity tests were carried out in order to evaluate the quality of the inoculum in terms of activity and methane production. Methane production presented a mean value of 0,26 g DQO-CH4/g SSV.d / As microalgas, seres microscópicos com capacidade fotossintética, produzem oxigênio na presença de energia luminosa. Devido a isso as microalgas são utilizadas para tratamento de esgotos em lagoas de estabilização, porém essa atividade gera uma grande quantidade de biomassa algal. Tendo em vista a produção dessa biomassa e sua destinação em corpos hídricos provocando efeitos desagradáveis, buscou-se avaliar a reutilização dessa biomassa como substrato para produção de metano a partir da digestão anaeróbia. Devido à presença de uma parede celular rígida, verificou-se a necessidade da aplicação de testes de hidrólise para as microalgas com a finalidade de melhorar sua biodegradabilidade, sendo observado o melhor pré-tratamento aplicado, o térmico por 30 minutos a 120°C e 1 kgf/cm2. Para melhorar a relação C/N, utilizou-se o glicerol residual do biodiesel para realização de co-digestão com microalgas. O glicerol residual do biodiesel (1 kg de glicerol para cada 10 kg de biodiesel produzido), além de ser um resíduo impuro, é também produzido em grande escala como subproduto da transesterificação de óleos e gorduras e sem muitas aplicações devido exatamente a presença de impurezas. Foram testadas relações DQO/N de 20 (fase 2), 40 (fase 3) e 70 (fase 4), além da relação apenas das microalgas (fase 1), sendo as COV aplicadas, variando de 0,06 a 0,75 kg/m3.d. Foram utilizados dois reatores semelhantes ao UASB (UASB modificado), nos quais continham microalgas brutas e pré-tratadas, ambos em co-digestão com o glicerol. As remoções de DQO variaram de 40 a 90%. O biogás produzido teve rendimentos de até 73% para o reator degradando microalgas pré-tratadas e 84% para o reator degradando microalgas brutas. Não houve remoções significativas de amônia e sólidos suspensos totais e voláteis, também não foram utilizados macro e micronutrientes, sendo esses nutrientes fornecidos apenas pelas microalgas. O bicarbonato de sódio como tampão foi utilizado apenas na última fase (fase 4), devido a queda do pH para uma faixa não aceitável para digestão anaeróbia, no início dessa fase. As condições de estabilidade foram mantidas, baseadas na relação AGV/Alc, que se manteve em faixas aceitáveis, principalmente para o reator operando microalgas pré-tratadas, sendo observado valores indicativos de instabilidade em algumas fases no reator sem pré-tratamento. Foi realizado teste de atividade metanogênica específica para avaliar o lodo de inóculo quanto a atividade e produção de metano, obtendo-se valor médio de 0,26 g DQO-CH4/g SSV.d

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-03-01T18:47:23Z No. of bitstreams: 1 2009_BeatrizRodriguesBarcelos.pdf: 591081 bytes, checksum: 68c11d8ced4413233a8ba2d0739d533b (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-14T03:36:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_BeatrizRodriguesBarcelos.pdf: 591081 bytes, checksum: 68c11d8ced4413233a8ba2d0739d533b (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-14T03:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_BeatrizRodriguesBarcelos.pdf: 591081 bytes, checksum: 68c11d8ced4413233a8ba2d0739d533b (MD5) Previous issue date: 2009 / O processo de digestão anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos pode ser otimizado e acelerado a partir da utilização de métodos que contribuam para a obtenção de uma partida rápida e equilibrada, como o uso de inóculos apropriados. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo analisar o potencial de aplicação do esterco bovino, esterco suíno e rúmen bovino, como inóculos na digestão anaeróbia da Fração Orgânica de Resíduos Sólidos Urbanos (FORSU). A fração orgânica utilizada como substrato foi preparada no laboratório segundo metodologia citada por Pinto (2000). Utilizou-se como bioreator recipiente de polietileno de alta densidade com volume total de 5 litros com sistema de medição de biogás. Os meios de reação foram preparados em duplicata com o resíduo padrão, os inóculos (esterco bovino, esterco suíno ou rúmen bovino), água e tampão (bicarbonato de sódio). Empregou-se fator de inóculo de 0,2, utilizou-se 600 g de Fração Orgânica de Resíduos Sólidos Urbanos Preparado (FORSUP) em cada bioreator e considerou-se que os sólidos totais do meio de reação seriam aproximadamente de 20%. Comparou-se o desempenho dos diferentes inóculos e também com bioreator testemunha, no qual o meio de reação consistia apenas de FORSUP, água e tampão. Durante todo o experimento, que durou 167 dias, todos os bioreatores tiveram produção intensa de biogás, tendo uma média de 1,3 L/dia de biogás. Com relação à produção total de biogás, verificou-se a maior foi bioreator inoculado com rúmen bovino (144 L), seguido do bioreator testemunha (137 L), do com esterco suíno (117 L) e, por último, o inoculado com esterco bovino (122 L). Ao final do experimento, observou-se que o percentual de degradação de Sólidos Voláteis Totais (SVT) no bioreator testemunha foi de 58%, enquanto que os bioreatores inoculados com esterco bovino, esterco suíno e rúmen bovino obtiveram aproximadamente 25%, 47% e 41%, respectivamente. Os resultados da degradação de SVT indicam que, provavelmente, a quantidade de inóculo utilizada não foi suficiente para acelerar a digestão; provável também que os microrganismos dos inóculos não se adaptaram a FORSUP, haja vista que o bioreator testemunha obteve degradação maior que os demais. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The process of anaerobic digestion of organic solid wastes can be optimized and accelerated by using methods that contribute to achieve a rapid and balanced start-up, such as the use of appropriate inocula. In this context, the present study aimed to analyze the potential application of bovine manure, pig manure and bovine rumen as inocula for the anaerobic digestion of the Organic Fraction of Municipal Solid Wastes (OFMSW). The organic fraction used as substrate was prepared in the laboratory according to the method described by Pinto (2000). The bioreactor consisted of a high density polyethylene container with a total volume of five liters, equipped with a biogas measuring system. The reaction media were prepared in duplicate using standard waste, inocula (bovine and pig manure and bovine rumen), water and buffer (sodium bicarbonate). An inoculum factor of 0.2 was employed, and 600 g of Prepared Organic Fraction of Municipal Solid Wastes (POFMSW) were used in each bioreactor, considering that the total solid wastes of the reaction medium would be approximately 20%. A comparison was made of the performance of the different inocula and of the blank (control) reactor, in which the reaction medium consisted only of OFMSW, water and buffer. Throughout the 167-day experiment, all the bioreactors showed intense biogas production, with a mean biogas volume of 1.3 L/day. In terms of total biogas production, the bioreactor inoculated with bovine rumen (144 L) was found to produce the largest volume, followed by the blank reactor (137 L), the reactor inoculated with pig manure (117 L), and lastly the one inoculated with bovine manure (122 L). At the end of the experiment, it was found that the Total Volatile Solids (TVS) degradation rate in the blank reactor was 58%, while that of the bioreactors inoculated with bovine manure, pig manure and bovine rumen showed degradation rates of approximately 25%, 47% and 41%, respectively. The TVS degradation rates indicated that the amount of inoculum employed here was probably insufficient to accelerate the digestion. Possibly, also, the microorganisms of the inocula did not adapt to the OFMSW, since the blank reactor showed a higher degradation rate than the other reactors.

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado na Ambisys e orientado pelo Eng.º Merijn Amilcare Picavet / Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Maria Madalena dos Santos Alves e Rui Boaventura

Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandar@gmail.com) on 2013-06-11T16:48:37Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_Sheyla Marques.pdf: 1471593 bytes, checksum: ec4f8a84c4ba10da79bf5d3830244c80 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-11T16:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_Sheyla Marques.pdf: 1471593 bytes, checksum: ec4f8a84c4ba10da79bf5d3830244c80 (MD5) / CNPQ / Em vista das estimativas de aumento da demanda global por energia, se intensificaram as previsões relativas à insustentabilidade de uso dos combustíveis fósseis, não apenas devido à possível diminuição do suprimento de petróleo, mas ao aumento das emissões de gases de efeito estufa. Em nível mundial, o Brasil está entre os maiores produtores de biocombustíveis de primeira geração; entretanto, o uso desta tecnologia envolve a exigência de maior extensão das culturas de oleaginosas e alterações no uso da terra, o que possibilita o retorno de CO2 à atmosfera, a partir do carbono retido no solo. A produção de microalgas como matéria–prima é indicada como uma solução mais eco-compatível; porém, a diminuição dos custos de produção exige o uso de restos industriais ou domésticos, como fornecedores de nutrientes. A industrialização da cana para a produção do etanol resulta na geração de grande quantidade de vinhaça. A utilização deste efluente industrial após o tratamento anaeróbio é sugerido como uma opção a ser testada. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial da vinhaça tratada, como fonte alternativa de nutrientes para o cultivo de microalgas, visando o suprimento da cadeia produtiva de biocombustíveis. O desenvolvimento do trabalho está inserido em um artigo científico elaborado com os dados experimentais. No artigo é avaliado o crescimento de Chlorella vulgaris em vinhaça como fonte alternativa de nutrientes. Com resultados satisfatórios, o presente trabalho indica a viabilidade do tratamento anaeróbio da vinhaça em gerar um efluente capaz de suprir as necessidades para o crescimento da microalga Chlorella vulgaris. Com isso, é possível a integração do cultivo à usina sucroalcooleira, no que diz respeito ao aproveitamento do resíduo tratado, além do CO2 gerado. O trabalho mostra resultados que fecham o ciclo de produção da microalga. A alga é cultivada em efluente de reator anaeróbio (vinhaça tratada), após colheita e este meio pode ser utilizado para diluir a própria vinhaça para um novo processo de tratamento anaeróbio; e a biomassa, após seca e com os produtos de interesse extraídos, pode ser utilizada na alimentação de reatores anaeróbios que tratarão a vinhaça. A digestão da vinhaça com a biomassa irá gerar CO2 que também pode ser utilizado para crescimento do cultivo, além da produção de metano, como outra fonte de energia renovável. / Salvador

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Coorientadora: Célia Aparecida dos Reis / Banca: Marcelo Suetake / Banca: André Christovão Pio Martins / Resumo: Atualmente pesquisas sobre a produção de energia com menor impacto ambiental, com maior rendimento energético e, possivelmente, a um custo mínimo de produção, são de interesse mundial. Desta forma, a produção de energia renovável, com estas características, através de biodigestores torna-se uma alternativa relevante. Os biodigestores, em geral, consistem de biorreator que armazena matéria orgânica fresca (substrato ou biomassa) de origem humana, animal ou vegetal. A fermentação anaeróbica destes substratos produz um gás combustível (biogás) que pode ser utilizado como fonte de energia e o material remanescente no biodigestor pode ser usado como biofertilizante. O processo de biodigestão é complexo, pois envolve vários grupos de bactérias e o seu entendimento é importante para promoção de agentes que visam aumentar a eficiência dos biodigestores. Neste trabalho propõe-se um modelo dinâmico não linear para descrever o processo de fermentação da biomassa dentro do biodigestor. Realiza-se também uma análise do modelo mediante a técnica de Lyapunov, a qual possibilitou a investigação de soluções analíticas assintoticamente estáveis e um estudo de seu espaço de fase, que contempla a sua estabilidade assintótica. Simulações numéricas são realizadas para a validação dos resultados obtidos ao modelo proposto / Abstract: Nowadays, research on energy production with lower environmental impact, with higher energy efficiency and, possibly, at a minimum cost of production, is of worldwide interest. In this way, the production of renewable energy, with these characteristics, through biodigesters becomes a relevant alternative. Biodigesters generally consist of a chamber that stores fresh organic matter (substrate or biomass) of human, animal or plant origin. Anaerobic fermentation of these substrates produces a fuel gas (biogas) that can be used as an energy source and the remaining material in the biodigester can be used as biofertilizer. The biodigestion process is complex because it involves several groups of bacteria and its understanding is important to promote agents that aim to increase the efficiency of biodigesters. This essay proposes a dynamic non-linear model to describe the fermentation process of an Indian biodigester. It is also proposed an analysis of the model using the Lyapunov technique, which became possible the investigation of asymptotically stable analytical solutions and asymptotic stability and a study of its phase space, which contemplates its asymptotic stability. Numerical simulations are performed to convalidate the proposed model. / Mestre

A grande quantidade, alta carga orgânica e toxicidade dos resíduos do processo de curtimento, junto com a crescente importância da geração de energia a partir de fontes renováveis, fazem com que seja necessário estudar formas de biodegradação dos resíduos sólidos produzidos pela indústria coureira e gerar energia a partir desse processo. Os principais resíduos sólidos produzidos pelos curtumes são farelo de couro da etapa de rebaixamento e lodos provenientes das estações de tratamento de efluentes. Esses resíduos, quando contêm o agente curtente, frequentemente sal de cromo, costumam ser dispostos em aterros de resíduos industriais perigosos. O biogás com alto teor de metano é o produto da decomposição, através de digestão anaeróbia, de matéria orgânica e inorgânica. O estudo propõe avaliar a produção de biogás e de metano e a variação de matéria orgânica e inorgânica em ensaios controlados de co-digestão anaeróbia dos dois principais resíduos sólidos da indústria coureira, farelo de couro do rebaixamento da espessura do couro e lodo de estações de tratamento de efluentes. / The large amount, high organic load and toxicity of the tanning waste, besides the growing importance of the generation of energy from renewable sources, make the study of ways of biodegradation of solid waste produced by the tannery industry and generation of energy from this process necessary. The main solid waste produced by tanneries is leather shavings from thickness adjustment step and sludge from wastewater treatment plants. Such residues, when containing the tanning agent, often chromium salt, are often disposed of in hazardous industrial waste landfills. Biogas with high methane content is the product of decomposition, through anaerobic digestion, of organic and inorganic matter. The study proposes to evaluate the production of biogas and methane and the variation of organic and inorganic matter in controlled anaerobic co-digestion tests of the two main solid wastes of the tannery industry, leather shavings from thickness adjustment step and sludge from wastewater treatment plants. This study was realized by monitoring the process, comparing and analyzing the interaction between residues without tanning agent and with the two main tanning agents, chromium salt and vegetable tannins, the analysis of the influence of the heating pre-treatment of the shavings, cost analysis, addition of raw tannery effluent as nutrient supply, analysis of microbial population and addition of different co-substrates. The results showed that the amount of chromium present in the wastes is not inhibitory for the microorganisms and that the high affinity of the chromium in the residues does not allow the chromium to be metabolized by the microorganisms, different from the residues with vegetal tannins and from the stages previous to the tanning, that did not show favorable to the biodegradation process. The process scale-up showed that in larger scales the process occurs more quickly. The addition of microalgae biomass has tripled biogas production, while the addition of tanning effluent has drastically reduced production, however, it is economically feasible as it saves on the treatment and disposal of wastewaters. The characterization of the microbial population showed that the Methanosaetaceae family is the main one responsible for the production of methane.