Valorização do digestato proveniente da digestão anaeróbia de resíduos alimentares

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2020O tratamento de resíduos sólidos orgânicos por digestão anaeróbia é eficaz na degradação da matéria orgânica, e gera subprodutos que podem ser aproveitados. Entre estes o biogás, que pode ser aplicado para diversos usos, e o material digerido ou digestato, que pode ser aproveitado na agricultura. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o uso do digestato resultante da digestão anaeróbia de resíduos alimentares como biofertilizante. Previamente à sua aplicação na agricultura, o digestato foi coletado do digestor metanogênico e acumulado entre abril e julho de 2019. Ainda, uma parte desde digestato acumulado foi mantido armazenado e inalterado até dezembro de 2019. Outra parte foi seca em estufa de laboratório a 65ºC. Também foram realizados três ensaios de germinação para avaliar a toxicidade do digestato utilizando sementes de alface (Lactuva sativa). As concentrações de digestato testadas, em que foi feita diluição com água destilada, foram de 5%, 10%, 25%, 50% e 100% (puro). Foram testados o digestato acumulado entre abril e julho, o digestato seco em estufa e ainda dois digestatos coletados em dois períodos distintos, em que o sistema de metanização operava com carga orgânica volumétrica de 6 e 8 kgSTV.m-3.dia-1. Para avaliação da ecotoxicidade, foi realizado um teste agudo com o microcrustáceo Dapnhia Magna. Por fim, o digestato foi aplicado na cultura da alface em dois experimentos diferentes, sendo um iniciado em julho de 2019 e outro em outubro, com duração média de 60 dias e aplicando-se os seguintes tratamentos: DS - digestato sólido seco em estufa a 65ºC; 100% DL - digestato líquido; MIN - fertilizante mineral (NPK); MIN+DL - digestato líquido na proporção 1:1 com fertilizante mineral; MIN+DS - digestato sólido misturado na proporção 1:1 com fertilizante mineral; Controle, sem fertilização; e 50% DL - digestato líquido diluído em água na proporção 1:1. Em termos de avaliação do digestato, observou-se que este sofreu variações de acordo com a carga orgânica volumétrica aplicada no sistema de metanização, apresentando valores maiores dos nutrientes para uma carga mais elevada. Ainda, os diferentes tratamentos aplicados modificaram os parâmetros físico-químicos do digestato, com destaque para o digestato seco em que o pH se elevou consideravelmente e ocorreu concentração de nutrientes. Nos ensaios de germinação com o digestato líquido, de forma geral, o digestato menos diluído (diluições de 50% e 100%) causou toxicidade para as sementes de alface, mas para as maiores diluições (5%, 10% e 25%), o resultado foi positivo com crescimento das sementes. O digestato foi avaliado como muito tóxico no ensaio agudo com Dapnhia Magna. Em relação ao experimento em vasos, observou-se que o aumento da temperatura no segundo experimento provocou maior crescimento das alfaces. Para a maior parte dos parâmetros não foram verificadas diferenças estatísticas entre os tratamentos MIN e MIN+DL, em ambos os plantios. O digestato líquido (100% DL) e o sólido (DS) também elevaram o pH do solo em ambos os experimentos. De forma geral, ambos os digestatos, líquido e sólido, apresentaram boa performance quando misturados com fertilizante mineral, ou seja, é possível a minimização do uso destes fertilizantes e o aproveitamento do digestato na agricultura.Abstract: The treatment of organic solid waste by anaerobic digestion is effective in decomposing organic matter, and generates by-products that can be used. Biogas, which can be applied for different uses, and digestate, which can be used in agriculture. This research aims to evaluate whether the digestate resulting from anaerobic digestion of food waste can be used as an organic fertilizer. Prior to its application in agriculture, the digestate was collected from the methanogenic digester and accumulated between April and July 2019. In addition, part of the accumulated digestate was kept stored and unchanged until December 2019. Another part was dried in a laboratory oven at 65ºC. Three germination tests were also carried out to evaluate toxicity of digestate for lettuce seeds. The dilutions tested were 5%, 10%, 25%, 50% and 100%. It was tested the digestate accumulated between April and July, the dried digestate and also two digestate collected in different periods: when the metanization system operated with organic loading read of 6 kgTVS.m-3.dia-1 and 8 kgVTS.m-3.dia-1. To assess ecotoxicity, an acute test was also carried out with the microcrustacean Dapnhia Magna. Finally, the digestate was applied for lettuce crops in two different experiments, one starting in July and the other in October, with an average duration of 60 days and applying the following treatments: DS - oven-dried solid digestate at 65ºC; 100% DL - liquid digestate; MIN - mineral fertilizer; MIN + DL - liquid digestate mixed in a 1: 1 ratio with mineral fertilizer; MIN + DS - solid digestate mixed in a 1: 1 ratio with mineral fertilizer; Control, without fertilization; and 50% DL - liquid digestate diluted in water in a 1: 1 ratio. In terms of digestate evaluation, it was observed that its characteristics changed according to the OLR applied in the methanization system, presenting higher values of nutrients for a higher load. Still, the different treatments applied modified the physical-chemical parameters of the digestate, with emphasis on the dry digestate, in which the pH increased considerably and there was a concentration of nutrients. In the germination tests with liquid digestate, in general, less diluted digestate (dilutions 50% and 100%) caused toxicity to the lettuce seeds, but more diluted digestate (5%, 10% and 25) had a positive result, with seeds growth. The digestate was evaluated as very toxic in the acute trial with Dapnhia Magna. Regarding the pot experiment, the higher temperature at the second caused greater growth of lettuces. For most parameters, no statistical differences were found between the MIN and MIN + DL treatments, in both plantations. The liquid digestate (100% DL) and the solid (DS) also raised the soil pH in both experiments. In general, both digestates, liquid and solid, performed well when mixed with fertilizing minerals, so it is possible to minimize the use of these fertilizers and enhance the use of digestion in agriculture