Mathematical models of anaerobic digestion for the treatment of swine effluents

Authors

  • Daisa Stéfano Fagundes Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.
  • Marco Antonio Previdelli Orrico Junior Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.
  • Ana Carolina Amorim Orrico Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.
  • Leonardo Oliveira Seno Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.

Keywords:

Methane, biodigester, biogas.

Abstract

Pig breeding results in the production of large amounts of waste, which can cause serious environmental problems, when handled incorrectly. This study aimed at testing mathematical models to estimate the parameters of anaerobic biodigestion in biodigesters as a function of the composition of swine effluents with and without separation of the solid fraction and hydraulic retention times (HRT). Semi-continuous biodigesters fed with swine effluents with and without separation of the solid fraction and managed for 15, 22, 29 and 36 days of hydraulic retention were used. The potential of biogas and methane production, as well as the reduction of total solids, volatile solids and chemical oxygen demand, were assessed as a function of the effluents composition. HRT was the variable that most influenced the variation of the models, followed by the contents of total and volatile solids. Uni and multivariate models presented high confidence indices, being classified as “great” at predicting the potentials of biogas and methane production and “good” at predicting the reductions of total solids, volatile solids and chemical oxygen demand. The models obtained in this study can be used to reliably predict the parameters of the anaerobic biodigestion process of swine effluents in semi-continuous tubular biodigesters.

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Author Biographies

Daisa Stéfano Fagundes, Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.

Médica veterinária e Mestre em Zootecnia

Marco Antonio Previdelli Orrico Junior, Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.

Possui graduação em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1999), Mestrado em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2002), Doutorado em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2005) e em dezembro de 2006 concluiu seu Pós-Doutorado em Zootecnia, sub área de aproveitamento dos dejetos de bovinos de corte e suínos em sistemas de biodigestão anaeróbia, com ênfase na redução de impacto ambiental. Atualmente é Professora Adjunto da Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Agrárias - Curso de Zootecnia. Tem experiência na área de Zootecnia, com ênfase em Produção Animal, atuando principalmente nos seguintes temas: aproveitamento de resíduos, impacto ambiental, sistemas de tratamento e reciclagem dos dejetos gerados na produção animal, sempre atrelados aos aspectos nutricionais, seja de ruminantes ou não-ruminantes. Atualmente é revisora de artigos científicos da Revista Brasileira de Zootecnia e da Revista Brasileira de Engenharia Agrícola. Docente titular do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da UFGD

Ana Carolina Amorim Orrico, Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.

Possui graduação em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1999), Mestrado em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2002), Doutorado em Zootecnia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2005) e em dezembro de 2006 concluiu seu Pós-Doutorado em Zootecnia, sub área de aproveitamento dos dejetos de bovinos de corte e suínos em sistemas de biodigestão anaeróbia, com ênfase na redução de impacto ambiental. Atualmente é Professora Adjunto da Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Ciências Agrárias - Curso de Zootecnia. Tem experiência na área de Zootecnia, com ênfase em Produção Animal, atuando principalmente nos seguintes temas: aproveitamento de resíduos, impacto ambiental, sistemas de tratamento e reciclagem dos dejetos gerados na produção animal, sempre atrelados aos aspectos nutricionais, seja de ruminantes ou não-ruminantes. Atualmente é revisora de artigos científicos da Revista Brasileira de Zootecnia e da Revista Brasileira de Engenharia Agrícola. Docente titular do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da UFGD

Leonardo Oliveira Seno, Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Faculdade de Ciências Agrárias, Dourados, MS, Brasil.

Possui graduação em Zootecnia (Universidade de Marília, UNIMAR, 2001), mestrado em Genética e Melhoramento Animal (Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, FCAV-UNESP/Jaboticabal, 2005) e doutorado em Zootecnia (Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, FCAV-UNESP/Jaboticabal, 2008). Durante o doutorado realizou estágio sanduíche sob a supervisão do Dr. Jesús Fernández Martín, no Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), Madri Espanha. Por fim, possui pós-doutorado na área de seleção genômica junto ao Departamento de Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, FCAV-UNESP/Jaboticabal (2013). Atualmente é Professor Adjunto III da Universidade Federal da Grande Dourados, das disciplinas de melhoramento genético animal, experimentação agrícola e biotecnologia aplicada à produção animal. Também é responsável pelo laboratório de Biotecnologia Aplicada à Produção Animal, da Faculdade de Ciências Agrárias e professor permanente do programa de pós-graduação em zootecnia/UFGD. Atua principalmente nos seguintes temas: análise e interpretação de dados aplicados à produção animal, melhoramento genético dos animais domésticos; definição de objetivos de seleção para diferentes sistemas de produção; e avaliação genética incluindo ou não dados genômicos.

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Published

2015-05-25

How to Cite

FAGUNDES, D. S.; ORRICO JUNIOR, M. A. P.; ORRICO, A. C. A.; SENO, L. O. Mathematical models of anaerobic digestion for the treatment of swine effluents. Pesquisa Agropecuária Tropical [Agricultural Research in the Tropics], Goiânia, v. 45, n. 2, p. 172–179, 2015. Disponível em: https://revistas.ufg.br/pat/article/view/31052. Acesso em: 16 aug. 2024.

Issue

v. 45, n. 2, Apr./Jun. 2015

Section

Biosystems Engineering

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