Modelagem e otimização da codigestão anaeróbia de resíduos da suinocultura e mandioca

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18265/2447-9187a2026id9180

Palavras-chave:

biotecnologia ambiental, modelagem estatística, saneamento rural, sustentabilidade ambiental, tratamento de efluentes

Resumo

O crescimento das cadeias produtivas da suinocultura e da agroindústria de processamento da mandioca intensifica a geração de resíduos líquidos com elevado potencial poluidor. Neste contexto, a codigestão anaeróbia surge como alternativa promissora para o tratamento conjunto desses efluentes, aliando eficiência ambiental à geração de subprodutos com valor agregado. Este estudo teve como objetivo otimizar o processo de codigestão anaeróbia de dejeto suíno e água residuária do processamento da mandioca, avaliando os efeitos da proporção de mistura e do tempo de operação sobre a remoção de demanda química de oxigênio, cor e turbidez. O experimento foi conduzido com base em um Delineamento Composto Central Rotacional, totalizando 11 ensaios experimentais. Os dados obtidos permitiram o ajuste de modelos matemáticos estatisticamente significativos (p < 0,10), os quais descreveram adequadamente o comportamento do sistema. A otimização simultânea das variáveis indicou como condição ideal os valores codificados de 0,26011 para a proporção de dejeto suíno e 0,2943 para o tempo de operação, resultando em uma desejabilidade global de 0,83029. As eficiências máximas observadas foram de 80,99% para DQO, 93,30% para cor e 76,10% para turbidez, demonstrando a viabilidade técnica do consórcio de tratamento testado como alternativa sustentável para o manejo integrado de resíduos agroindustriais.

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Referências

ACHI, C. G.; KUPOLATI, W. K.; SNYMAN, J.; NDAMBUKI, J. M.; FAMESO, F. O. Investigating the effects of biochars and zeolites in anaerobic digestion and co-digestion of cassava wastewater with livestock manure. Frontiers in Energy Research, v. 12, n. 1, p. 1-13, 2024. DOI: https://doi.org/10.3389/fenrg.2024.1386550

ALMEIDA, J. N. S.; RIZZATTO, M. L. Biogás de vinhaça: uma revisão. Scientific Eletronic Archives, v. 15, n. 6, p. 77-80, 2022. DOI: https://doi.org/10.36560/15620221556

Amaral, A. C.; Steinmetz, R. L. R. & Kunz, A. 2019. O processo de biodigestão. In: Amaral, A. C.; Steinmetz, R. L. R. & Kunz, A. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. 1ª ed. Concórdia: Sbera: Embrapa Suínos e Aves, p. 13-26.

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA); AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA); WATER ENVIRONMENT FEDERATION (WEF). Standard methods for the examination of water and wastewater. 23. ed. Washington, DC: APHA/AWWA/WEF, 2017.

ASSIS, G. P.; OCAMPOS, V. de O.; FLECK, I. M.; FLECK, L. Modelagem matemática do tratamento de soro de leite por biodigestão anaeróbia. Revista de Estudos Ambientais, v. 25, n. 2, p. 39-50, 2023. DOI: https://doi.org/10.7867/1983-1501.2023v25n2p39-50

BENSEGUENI, C.; KHEIREDDINE, B.; KHALFAOUI, A.; AMROUCI, Z.; BOUZNADA, M. O.; DERBAL, K. Optimization of biogas and biomethane yield from anaerobic conversion of pepper waste using response surface methodology. Sustainability, v. 17, n. 6, Article 2688, 2025. DOI: https://doi.org/10.3390/su17062688

COLIN, X.; FARINET, J. L.; ROJAS, O.; ALAZARD, D. Anaerobic treatment of cassava starch extraction wastewater using a horizontal flow filter with bamboo as support. Bioresource Technology, v. 98, n. 8, p. 1602-1607, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.06.020

DERRINGER, G. C.; SUICH, R. Simultaneous optimization of several responses variables. Journal of Quality Technology, v. 12, n. 4, p. 214-219, 1980. DOI: https://doi.org/10.1080/00224065.1980.11980968

DJIMTOINGAR, S. S.; DERKYI, N. S. A.; KURANCHIE, F. A.; YANKYERA, J. K. A review of response surface methodology for biogas process optimization. Cogent Engineering, v. 9, n. 1, Article 2115283, 2022. DOI: https://doi.org/10.1080/23311916.2022.2115283

DUPONT, G. K.; DELLA-FLORA, I. K.; CLERECI, N. J.; SERAFINI, C. G.; HOFFMANN, J. I.; WELTER, N.; PORTA, P. G. D.; WEBER, P. F. Co-digestão anaeróbica de dejetos de animais e resíduos lignocelulósicos: uma revisão do potencial de produção de metano. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 9, p. 71901-71909, 2020. DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv6n9-584

FLECK, L.; TAVARES, M. H. F.; EYNG, E.; ANDRADE, M. A. M.; FRARE, L. M. Optimization of anaerobic treatment of cassava processing wastewater. Engenharia Agrícola, v. 37, n. 3, p. 574-590, 2017. DOI: https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v37n3p574-590/2017

GLANPRACHA, N.; ANNACHHATRE, A. P. Anaerobic co-digestion of cyanide-containing cassava pulp with pig manure. Bioresource Technology, v. 214, p. 112-121, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.04.079

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. 2025a. IBGE prevê safra de 322,6 milhões de toneladas para 2025, com crescimento de 10,2 % frente a 2024. Agência de Notícias IBGE, 14 jan. 2025. Disponível em: https://agenciadenoticias.ibge.gov.br/agencia-sala-de-imprensa/2013-agencia-de-noticias/releases/42436-ibge-preve-safra-de-322-6-milhoes-de-toneladas-para-2025-com-crescimento-de-10-2-frente-a-2024. Acesso em: 9 jul. 2025.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. 2025b. 2024 registra recorde no abate de bovinos, frangos e suínos. Agência de Notícias IBGE, 18 mar. 2025. Disponível em: https://agenciadenoticias.ibge.gov.br/agencia-sala-de-imprensa/2013-agencia-de-noticias/releases/42898-2024-registra-recorde-no-abate-de-bovinos-frangos-e-suinos. Acesso em: 9 jul. 2025.

KADAM, R.; JO, S.; LEE, J.; KHANTHONG, K.; JANG, H.; PARK, J. A review on the anaerobic co-digestion of livestock manures in the context of sustainable waste management. Energies, v. 17, p. 1-27, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/en17030546

LASKAR, A. A.; AHMED, M.; KHAN, A. S.; SAMIR, M. Experimental investigation and statistical validation of mathematical models for hot air-drying traits of carrot. Food Science and Technology International, v. 29, n. 4, p. 345-360, 2023. DOI: https://doi.org/10.1177/10820132221093264

MATOS, C. F. 2016. Produção de biogás e biofertilizante a partir de dejetos bovinos, sob sistema orgânico e convencional de produção. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola e Ambiental) – Instituto de Tecnologia- Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 66 p.

PANIAGUA, C. E. S.; SANTOS, V. O. Potencial do uso de dejetos suínos como biofertilizante, biogás e energia elétrica: da redução de custos na produção ao manejo ecologicamente mais sustentável. Brazilian Journal of Development, v. 7, n. 9, p. 90227-90243, 2021. DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv7n9-266

REGALADO, R. E. H.; WEIDE, T.; BAUMKÖTTER, D.; WETTWER, L.; HÄNER, J.; BRÜGGING, E.; TRÄNCKNER, J. Optimization and analysis of liquid anaerobic co-digestion of agro-industrial wastes via mixture design. Processes, v. 9, n. 5, Article 877, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/pr9050877

RODRIGUES, M. I.; IEMMA, A. F. Planejamento de experimentos e otimização de processos: uma estratégia sequencial de planejamentos. 3. ed. Campinas, SP: Cárita Editora, 2014.

SCHMIDT, V. K. O.; VASCONSCELOS, G. M. D.; VICENTE, R.; CARVALHO, J. S.; DELLA-FLORA, I. K.; DEGANG, L.; OLIVEIRA, D.; ANDRADE, C. J. Cassava wastewater valorization for the production of biosurfactants: Surfactin, rhamnolipids, and mannosylerythritol lipids. World Journal of Microbiology and Biotechnology, v. 39, Article 65, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-022-03510-2

TOMCZAK, W.; DANILUK, M.; KUJAWSKA, A. Food waste as feedstock for anaerobic mono-digestion process. Applied Sciences, v. 14, n. 22, p. 10593, 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/app142210593

UGWU, E. I.; AMÉRICO-PINHEIRO, J. H. P.; NWOBIA, L. I.; KUMAR, V.; IKECHUKWU, E. L.; VICTOR, E. C. Optimization of parameters in biomethanization process with co-digested poultry wastes and palm oil mill effluents. Cleaner Chemical Engineering, v. 3, Article 100033, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clce.2022.100033

ZHANG, H.; HE, J.; TIAN, M.; MAO, Z.; TANG, L.; ZHANG, J.; ZHANG, H. Enhancement of methane production from cassava residues by biological pretreatment using a constructed microbial consortium. Bioresource Technology, v. 102, n. 19, p. 8899-8906, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.06.061

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Publicado

25-03-2026

Como Citar

DE MELO NETO, J. D.; DE MELO, V. L. F. D.; FLECK, L. Modelagem e otimização da codigestão anaeróbia de resíduos da suinocultura e mandioca. Revista Principia, [S. l.], v. 63, 2026. DOI: 10.18265/2447-9187a2026id9180. Disponível em: https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/principia/article/view/9180. Acesso em: 30 mar. 2026.

Edição

Seção

Engenharias I - Engenharia Sanitária, Hidráulica e Ambiental
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