Anaerobic digestion of wastewater from coffee and chemical analysis of biogas produced using gas chromatography: quantification of methane, and potential energy gas exchanger / Digestão anaeróbia de águas residuárias do café e análise química do biogás produzido por cromatografia gasosa: quantificação de metano e potencial de troca gasosa de energia

Methane is the main constituent of biogas, being responsible for its calorific value. This work objective was to present the analysis of methane concentration in the biogas originated from anaerobic treatment system of wastewater of coffee wet processing (CWP) at laboratory scale, using coffee coconut. The methane concentration were performed by gas-solid chromatography (GSC) analyses. The system was composed of a column Restek RT-Q-PLOT, with the stage sets, the divinyl-benzene, nitrogen as mobile phase and a flame ionization detector (FID). The results of the concentration of methane in the biogas ranged from 48.60 to 68.14%. The upper and lower calorific values were 25,654 and 23,777 kJ.m-3, respectively. For interchangeability, obtained a Wobbe number of 7,851 kcal.m-3, resulting in their interchangeability with piped gas (city gas).

O metano é o principal constituinte do biogás, sendo o responsável pelo seu poder calorífico. Neste trabalho, são apresentadas as análises da concentração de metano no biogás produzido a partir do tratamento das águas residuárias do processamento por via úmida do café (ARC) em sistema de tratamento anaeróbio em escala de laboratório, sendo utilizado o café coco para a produção destas ARC. As análises foram realizadas por cromatografia gás-sólido (CGS), sendo o sistema composto de uma coluna Restek RT-Q-PLOT, tendo como fase fixa, o divinil-benzeno; do nitrogênio como fase móvel e um detector de ionização de chama (DIC). Os resultados da concentração de metano no biogás variaram de 48,60 a 68,14 %, sendo estas variações obtidas em função dos parâmetros do processo de tratamento. Os poderes caloríficos superior e inferior foram de 25.654 e 23.777 kJ.m-3, respectivamente. Para a permutabilidade, obteve-se um número de Wobbe de 7.851 kcal.m-3, resultando na sua permutabilidade com o gás canalizado (gás da cidade).

Estudo da variação da concentração de metano no biogás produzido a partir das águas residuárias do café / A study on the variation of methane concentration in biogas produced from coffee wastewater

A água residuária do café (ARC), originada no processamento dos frutos do cafeeiro, produz quantidade considerável de biogás que pode e deve ser utilizado como fonte de energia alternativa e complementar. Neste trabalho, foi estudada a variação da concentração de metano do biogás produzido a partir das ARC, por tratamento anaeróbio, em reator UASB, em escala laboratorial. As amostras foram coletadas durante 86 dias. As análises da concentração de metano foram realizadas por cromatografia gás-sólido (CGS). A produção de biogás e de metano, foi de 0,545 a 0,602 m³ kg-1DQO removida e de 0,382 a 0,421 m³ kg-1 DQO removida, respectivamente. Os resultados da concentração de metano no biogás variaram de 48,60 a 68,14 por cento, influenciados pela variação dos parâmetros temperatura, pH, acidez e compostos fenólicos presentes nas ARC. Como havia sido previsto, as maiores concentrações de metano foram verificadas nos períodos em que o pH estava mais próximo da neutralidade.

The wastewater produced from wet coffee processing (WCP), originated from the coffee fruits, can produce great quantities of biogas, which, in turn, can be also used as an alternative or complementary energy source. In this research, we studied the variation of methane concentration produced by WCP in a laboratory-scale UASB reactor with anaerobic treatment. The samples were collected during a period of 86 days. The methane concentration was measured through gas solid chromatography (GSC). The production of biogas and methane ranged from 0.545 to 0.602 m³ kg-1DQO removed and from 0.382 a 0.421 m³ kg-1 DQO removed, respectively. Methane presence in the biogas ranged from 48.60 percent to 68.14 percent. This variation was influenced by the following parameters: temperature, pH, acidity, and phenol compounds present in the WCP. As expected, greater concentrations of methane gas were verified during the periods when the pH close to neutral.

Produção de biogás no tratamento dos efluentes líquidos do processamento de Coffea arabica L. em reator anaeróbico UASB para o potencial aproveitamento na secagem do café / Biogas production in the treatment of Coffea arabica L. processing wastewaters in UASB anaerobic reactor for the potential use in the coffee drying

Estudou-se a produção de biogás proveniente do tratamento das águas residuárias do processamento por via úmida do café (ARC) coco em sistema de tratamento anaeróbio em escala laboratorial. O sistema foi composto de um tanque de acidificação e equalização (TAE), um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), uma lagoa aerada facultativa (LAF), um equalizador de pressão e um gasômetro. O tratamento foi realizado durante 190 dias e o pH foi controlado por certos períodos de tempo, pela adição de NaOH no TAE ou no reator UASB. No reator UASB, os valores máximos e mínimos obtidos na entrada foram de 235 a 7.064 mg.L-1 para DQO; 200 a 3.913 mg.L-1 para DBO5, 500 a 11.153 mg.L-1 para STV e 4,57 a 7,75 para o pH. Na saída do reator UASB, os valores foram de 39 a 2.333 mg.L-1 para DQO; 15 a 1.300 mg.L-1 para DBO5, 272 a 2.749 mg.L-1 para STV e 6,16 a 7,93 para o pH. Os valores mínimos e máximos de vazão afluente foram de 0,18 a 1,56 L.h-1. O biogás apresentou uma produção teórica de 0,545 a de 0,602 m³.kg-1DBO5 e porcentagem de metano de 48,60 a 68,14 por cento.

It was studied the biogas production through the treatment of the wet processing coffee wastewaters (ARC) in an anaerobic treatment system in laboratorial scale. The system used was composed by one acidification and equalization tank (TAE), one anaerobic upflow sludge blanket reactor (UASB), one facultative aerated pond, one equalization tank and one gas tank. The treatment was carried out for 190 days and the pH was controlled for some periods by adding NaOH inside of the TAE or in the UASB. In the UASB reactor the maximum and minimum values obtained in the inlet were 235 to 7064 mg.L-1 for COD; 200 to 3913 mg.L-1 for BOD5, 500 to 11.153 mg.L-1 for TVS and 4,57 to 7,75 for pH. In the outlet of the UASB, the values were 39 to 2333 mg.L-1 for COD; 15 to 1300 mg.L-1 for BOD5, 272 to 2749 mg.L-1 for TVS and 6,16 to 7,93 for pH. The minimum and maximum values of the inlet flow were 0,18 to 1,56 L.h-1. The biogas presented a theoretical production of the 0,545 to 0,602 m³.Kg-1BOD5 and methane percentage from 48,60 to 68,14 percent.