Relatório Aula Prática Recursos Naturais e Energia

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UNIVERSIDADE DO VALE DO TAQUARI 
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Carlos Eduardo Correia 
Gleica Jaqueline Leite 
Petra Schmidt 
Sabrina Cousseau 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lajeado, dezembro de 2020 
 
 
Carlos Eduardo Correia 
Gleica Jaqueline Leite 
Petra Schmidt 
Sabrina Cousseau 
 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
 
Relatório de aula prática apresentado na 
disciplina de Recursos Naturais e Energia, do 
curso de Engenharia Ambiental, da 
Universidade do Vale do Taquari - Univates, 
como parte da exigência para a aprovação na 
disciplina. 
Orientador: Prof. Odorico Konrad 
 
 
 
 
Lajeado, dezembro de 2020 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 Como o descobrimento da importância nutricional das proteínas como 
substância vital para o ser humano e a constatação do grão de soja como ótima 
fonte de proteína vegetal, iniciou-se por volta da década de 50 a utilização destes 
grãos para a produção de uma farinha desengordurada destinada à alimentação 
humana. A composição protéica do grão de soja é de aproximadamente 40%, sendo 
o único produto de origem vegetal pertencente ao grupo das leguminosas no qual se 
encontram todos os aminoácidos essenciais, possuindo também um elevado teor de 
sais minerais, sendo considerado um alimento de alto valor nutritivo (NIKOLOV; 
FUENTES-GRANADOS, 1999). 
A farinha de soja (ou farelo) possui aproximadamente 52% de proteína, 1% 
de óleo, 4% de fibra bruta, 28% de carboidratos e 6,5% de cinzas, e pode ser 
utilizada em uma ampla variedade de produtos alimentícios. Ela é a precursora de 
outros importantes produtos: a proteína concentrada de soja, que é produzida 
através da remoção dos carboidratos e dos compostos voláteis presentes na farinha 
a fim de se obter um produto cuja concentração protéica seja de 65-75% (em peso 
seco). 
A proteína texturizada de soja, que é obtida através da extrusão 
termoplástica da farinha desengordurada de soja ou, até mesmo, da proteína 
concentrada de soja, a fim de se obter um produto de textura semelhante à carne, 
com um teor protéico mínimo de 50%; e a proteína isolada de soja, que pode ser 
considerado o mais complexo entre os três, uma vez que visa à obtenção de um 
produto basicamente protéico, sendo aceitáveis apenas níveis de proteína 
superiores a 90% (NIKOLOV; FUENTES GRANADOS, 1999). 
O efluente gerado na fabricação de proteína isolada de soja exige um 
sistema de tratamento qualificado para atingir os padrões referentes aos parâmetros 
impostos pelo órgão ambiental responsável, já que ele possui carga orgânica 
elevada,, elevado teor protéico e teores consideráveis de sólidos. Normalmente os 
sistemas de tratamento de efluentes provenientes da fabricação de proteína isolada 
de soja são constituídos de tratamento físico-químico e biológico, sendo este 
anaeróbio e aeróbio (CASSINI, 2008). 
A biomassa produzida tem possibilidade de utilização na geração de biogás, 
que é gerado a partir da biodegradação anaeróbia da mesma na ausência de 
oxigênio, sendo a consequência de uma série de interações metabólicas entre 
diferentes grupos de microrganismos. É uma importante fonte renovável de energia 
devido à sua composição básica, o metano (PRASERTSAN; SAJJAKULNUKIT, 
2006). 
O ciclo de produção de biogás representa um sistema integrado da produção 
de energias renováveis, utilização de recursos, tratamento de resíduos orgânicos e 
reciclagem de nutrientes e da redistribuição, gerando benefícios ambientais e 
agrícolas interligados, como a produção de energia renovável, conservando os 
recursos, a reciclagem dos resíduos baratos e ambientalmente saudáveis 
(orgânicos), a menor emissão de gases de efeito estufa, a melhor qualidade da 
água, a redução de patógenos através do saneamento, melhoria da eficiência da 
adubação (HOLMNIELSEN et al., 1997). 
 
O objetivo deste estudo foi determinar a potencialidade de geração de biogás 
a partir do uso de lodo bruto retirado da peneira estática, oriundo de empresa do 
ramo alimentício especializada na fabricação de proteína isolada de soja. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 
 
Para estimar o potencial de produção de biogás utilizando o efluente bruto de 
proteína isolada de soja é necessário estimar os sólidos totais (ST) a fim de se obter 
os sólidos voláteis (VT) presentes na amostra. Portanto, pesou-se um cadinho já 
calcinado em uma balança analítica (FIGURA 1). Após se obter o peso do cadinho, 
foi acrescentado 50 ml do efluente bruto ao cadinho, representando 70% do volume 
total a ser analisado. Pesou-se novamente o cadinho com o efluente na balança 
analítica. 
Figura 1 - Peso do Cadinho na balança analítica. 
 
Fonte: Autores (2020). 
Acrescentou-se 15 ml do inóculo ao cadinho, representando 30% do volume 
da amostra. O inóculo possui ph de 7,76, sendo considerado como um ph neutro. 
Novamente o cadinho foi pesado com a mistura de efluente e inóculo. O cadinho 
contendo a amostra foi colocado na estufa a 105°C para secar até que se obtivesse 
um peso constante, a cerca de 24 horas (FIGURA 2). Após este período, os 
cadinhos foram retirados e colocados no dessecador para alcançarem a 
temperatura ambiente. Assim que a amostra chegou a temperatura ambiente foi 
pesado novamente. 
Figura 2 - Cadinhos na estufa. 
 
Fonte: Autores (2020). 
Com a amostra previamente seca, coloca-se o cadinho na mufla à uma 
temperatura de 550°C para combustão, por cerca de 2h e 30min, a fim de 
determinar os sólidos voláteis (FIGURA 3). Em seguida, a amostra foi colocada no 
dessecador para alcançar a temperatura ambiente e na sequência os cadinhos 
foram novamente pesados. 
Figura 3 - Cadinhos na mufla para combustão. 
 
Fonte: Autores (2020). 
Após o procedimento, foi medido o pH da mistura do efluente bruto com o 
inóculo, utilizando o pHmetro, resultando no valor de 4,25, conforme Figura 4. 
Figura 4 - Coleta do pH a mistura. 
 
Fonte: Autores (2020). 
 
Posteriormente, preparou-se o frasco de reação com 150 ml do inóculo 
equivalente a 30% e 350 ml do efluente bruto equivalente a 70% e colocou-se no 
reatorpara medir quanto a mistura gera de metano, a fim de avaliar se o efluente 
bruto é indicado para produção de biogás, conforme demonstra as Figuras 5, 6 e 7. 
Figura 5 - Frasco de reação com a mistura. 
 
Fonte: Autores (2020). 
O equipamento utilizado no processo de quantificação do biogás é um 
circuito eletrônico que registra a passagem do biogás pelo sistema à medida que 
este é gerado dentro do reator e alcança um dispositivo de vidro que apresenta o 
formato de U e possui um sensor óptico responsável pela leitura do biogás. 
Visualiza-se o sistema de quantificação de biogás, na Figura 6. O volume de 
biogás é determinado através da equação combinada dos gases ideais, que 
descreve que a relação entre a temperatura, a pressão e o volume de um gás é 
constante (HALLIDAY et al., 2009). 
Figura 6 - Sistema de quantificação de biogás em escala laboratorial. 
 
Fonte: Autores (2020). 
O experimento foi conduzido em uma incubadora bacteriológica como mostra 
a Figura 7, na qual manteve-se a temperatura constante de 37°C durante o período 
total de teste de 15 dias . 
Figura 7 - Representação dos reatores em incubadora bacteriológica 
 
Fonte: Autores (2020). 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Todas as substâncias que permaneçam na cápsula após a total secagem de 
um determinado volume da amostra são consideradas “sólidos totais”. Todas as 
substâncias que permaneçam no cadinho após calcinação em forno mufla são 
consideradas “sólidos fixos”. O resultado da subtração entre os sólidos totais e os 
sólidos fixos representam todas as substâncias que se volatilizaram após a 
calcinação no forno mufla e, portanto, são classificadas como “sólidos voláteis”. 
 Os valores identificados em análise estão representados na tabela 1. 
Tabela 1 – Resultados identificados na amostra 
 
 Fonte: Autores (2020). 
Para determinar o valor de sólidos totais utilizamos a seguinte equação a 
seguir: 
 
Onde: 
ST =Sólidos totais, em mg/L 
MS = Massa da Amostra Seca a 105ºC, em mg/L 
MR = Massa do Recipiente em mg 
VA = Volume da Amostra, mL 
Para calcular os Sólidos Fixos, utilizamos a seguinte equação: 
 
Onde: 
SF= Sólidos Fixos, em mg/L 
MA = Massa cinza + massa do recipiente, em mg 
MR = Massa do recipiente em mg 
VA = Volume da Amostra, mL 
Para calcular os sólidos voláteis, utilizamos a seguinte equação: 
 
Onde: 
SV= Sólidos voláteis, em mg/L 
ST = Sólidos totais, em mg/L 
SF = Sólidos fixos, em mg/L 
Na tabela 2 podemos verificar os valores expressados em porcentagem e em 
mg/L dos sólidos totais, sólidos voláteis e fixos sobre os totais. 
Tabela 2 – Resultados da análise físico-química da amostra 
 
 Fonte: Autores (2020). 
A geração de biogás obtém maior rendimento em pH neutros ou ligeiramente 
superior (pH entre 7,0 e 8,5). Mesmo com o pH ácido da amostra, a geração de 
biogás mostrou ser suficiente para uma boa geração de biogás com o passar dos 
dias, tendo como volume total de 1.953,07mL, sem o inóculo que representou um 
volume de 39,11mL. Destes 1.953,07mL de volume de biogás, 1.380,23mL 
representam o volume de metano gerado e 572,84mL do volume são demais gases 
presentes no biogás. 
No que se refere ao teor de sólidos presentes, nota-se uma elevada fração 
de sólidos voláteis, que são os responsáveis diretos pela produção de biogás. 
Considerando os dados obtidos, a produção de metano da primeira leitura até a 
sexta leitura apresentou uma baixa geração, da sexta leitura a sétima leitura teve 
um crescimento favorável com 42,25%, a partir da sétima leitura teve um aumento 
positivo, com 70,67%, considerada uma boa produção de metano, conforme o 
gráfico abaixo. 
Gráfico 1 - Leitura de geração de metano. 
 
 Fonte: Autores (2020). 
 
 
4 CONCLUSÃO 
 
O uso de lodo oriundo de empresa do ramo alimentício especializada na 
fabricação de proteína isolada de soja, com o uso do inóculo como substrato 
secundário se mostrou satisfatório no que se refere a potencialidade de geração de 
biogás. Ficou evidenciado neste estudo em função dos percentuais de metano 
observados, que ao passar da sétima leitura se teve um aumento de 42,25% para 
70,67% . Devido a este aumento a uma grande possibilidade de aumentar esta 
porcentagem aos passar dos dias chegando a uma geração muito mais satisfatória 
da qual foi encontrada nestes 27 dias de experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
CASSINI, A. C. Estudo de processos alternatives no pré-tratamento de 
efluentes provenientes da produção de isolados protéicos . 2008. 195 f. Tese 
(Programa de pós-graduação em Engenharia Química) – Escola de Engenharia – 
Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 
Porto Alegre, 2008 .