Scientific production on biogas from cassava processing waste in Brazil: characteristics and approaches

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2236117068531

Keywords:

Biogas, Cassava, Waste

Abstract

The presented research proposes an investigation on how scientific production has been carried out regarding biogas produced from cassava processing residues in Brazil. In this direction, a Systematic Literature Review (SLBR) was carried out, inspired by the principles of the methodology proposed by Tranfield et al. (2003). Data was extracted from the articles according to: a) Characterization of publications; and b) Research approach. Thus, it was found that 2018 was the year with the largest scientific publication on the subject; the formation of the main authors is concentrated in the field of Engineering; and publications are especially focused on the state of Paraná. The predominant methodological approach was the Experimental, which prioritized research with the objective of verifying the Efficiency in the production of biogas, according to: a) Co-digestion, inoculum and alkalinizing strategies; b) Performance of operational parameters; and c) Reactor design performance. It was also verified that most articles do not consider the issue of production scale in their research, and when this parameter was considered, it met the large scale of production. Although the Brazilian cassava crop and its processing are marked by a mostly small-scale production, carried out by family farming and destined for internal trade, it appears that this reality was not addressed in any of the articles analyzed.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Sara Duarte Sacho, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO

Engenheira Ambiental e Sanitária pela Universidade Federal de Goiás (UFG). Mestre em Ciências Ambientais no Programa de Pós Graduação em Ciências Ambientais na Universidade Federal de Goiás (CIAMB/UFG). Doutoranda em Ciências Ambientais no CIAMB/UFG. 

Warde Antonieta Fonseca Zang, Instituto Federal de Goiás, Goiânia, GO

Pesquisadora dos programas de Mestrado Profissional do IFG: 2012_2021-PPGTPS e atual Início 2021: PPGTGS. Coordenadora dos projetos CNPq (chamada 21/2016, 2017-2020) e BR/UK Institutional Links Fapeg/Newton Fund com a University College London ? UCL (2018-2020). Pesquisadora do projeto internacional ERANet 17/BRFO126 CarboxiAiD (2019-2022). Instituto Federal de Goiás - IFG; Campus Goiânia, (1992-2019). Doutorado em Ciências Naturais no Institut für Geowissenschaften- Uni Mainz - Johannes Gutenberg Universität Mainz, Alemanha (1993-1997), bolsa CNPq; Pos-doutorado pela UFG e Universität Rostock/FZ-Julich, Alemanha (2014-2015), bolsa Capes. Bacharel e Licenciatura em Química UFG (1984-1987). Temas: geociências, tecnologia, resíduos sólidos, água, efluentes, biogás, desenvolvimento sustentável, química, ciência ambiental. Pesquisadora com instituições da Alemanha desde doutorado. Líder Grupo de Pesquisa NUPTECS - Núcleo de Estudo, Pesquisa e Extensão em Tecnologias de Processos Sustentáveis (2007-2014). Implementou e coordenou o Programa de Mestrado Profissional em Tecnologia de Processos Sustentáveis (Área Interdisciplinar III: Engenharia/Tecnologia/Gestão) (2011-2014). Orienta alunos de diversos níveis. De jul. 2011 - ago. 2021 - Presidente da Associação dos Ex-Bolsistas da Alemanha e Países de Língua Alemã do Estado de Goiás, do DAAD (AEBA Goiás). Comitê deliberativo da Aliança Francesa de Goiânia (2010-2014).

Joachim Werner Zang, Instituto Federal de Goiás, Goiânia, GO

Doutorado em Ciências Naturais na Área de Geociências da Johannes Gutenberg Universität Mainz (1994), reconhecido pela UNB (2002). Pós-Doutorado pela University of Rostock, Alemanha e pela Universidade Federal de Goiás UFG (2015). Professor da Área de Química e do Mestrado em Tecnologias de Processos Sustentáveis do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - IFG. Coordenador do grupo de pesquisa NUPTECS - Núcleo de Pesquisa e Extensão em Tecnologias de Processos Sustentáveis. Responsável no IFG pela cooperação com a Agência de Cooperação Alemã GIZ e pelo intercâmbio do IFG com a Universidade de Ciências Aplicadas de Trier, Alemanha (HS Trier). Pesquisador no Projeto "Biogás Redutor" (2016-2017), em cooperação com a UFG e a Universidade de Ciências Aplicadas de Aachen, Alemanha com apoio da FAPEG e Votorantim Metais.

Karla Emmanuela Ribeiro Hora, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, GO

Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Católica de Goiás - UCG (2001), mestrado em Geografia pelo Instituto de Estudos SocioAmbiental da Universidade Federal de Goiás - IESA/UFG (2003) e doutorado em Meio Ambiente e Desenvolvimento pela Universidade Federal do Paraná - MADE / UFPR(2009). É professora Associado I na Escola de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal de Goiás (EECA/UFG). Tem experiência na área de Planejamento Urbano e Ambiental, com ênfase gestão de recursos hídricos e saneamento ambiental. Atuou com políticas de gênero na reforma agrária e agricultura familiar. Desenvolve pesquisas sobre: "Saneamento Ambiental, Recursos Hídricos na RMG"; "Eficiência Energética em Edifícios Públicos de Goiânia", "Políticas Públicas, Gênero e Desenvolvimento rural". Foi coordenadora do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da EEC/UFG em dois mandatos e foi sub-coordenadora do Curso de Engenharia Civil da EECA/UFG. Atuou em funções de direção e técnica na administração pública nas áreas de: planejamento urbano ambiental e gestão em saneamento ambiental. Exerceu a função de Diretora de Políticas para Mulheres do Ministério do Desenvolvimento Agrário (10/2012-03/2015). É docente nos PPG Projeto e Cidade e no PPG CIAMB da UFG. Atualmente, exerce a função de Diretora da Escola de Engenharia Civil e Ambiental da UFG para o mandato de 2019-2023.

References

ALLEM, A. C. The origins and taxonomy of cassava. In: HILLOCKS, R. J.; THRESH, J. M.; BELLOTTI, A. C. (Eds.). . Cassava: biology, production and utilization. Nova York: Centre for Agriculture and Bioscience International, 2009. p. 1–16.

AMORIM, N. C. S. et al. The effect of methanogenesis inhibition, inoculum and substrate concentration on hydrogen and carboxylic acids production from cassava wastewater. Biodegradation, v. 29, n. 1, p. 41–58, 2018.

ANDREANI, C. L. et al. Hydrogen production from cassava processing wastewater in an anaerobic fixed bed reactor with bamboo as a support material. Engenharia Agricola, v. 35, n. 3, p. 578–587, 2015.

BARANA, A. C.; CEREDA, M. P. Cassava wastewater (manipueira) treatment using a two-phase anaerobic biodigestor. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 20, n. 2, 2000.

BLEY JÚNIOR, C. Biogás: a Energia Invisível. 2a Edição ed. São Paulo: Planeta Sustentável, 2015.

C. LARSEN, A. et al. Anaerobic co-digestion of crude glycerin and starch industry efluent. Journal of Chemical Information and Modeling, v. 53, n. 9, p. 1689–1699, 2013.

CASSINI, S. T. (COORDENADOR) et al. Digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos e aproveitamento de biogás. Vitória: [s.n.].

CHAVES, Y. A. DE O. et al. Performance Study of a Microturbine System for Cogeneration Application Using Biogas from Manipueira. Bioenergy Research, v. 13, n. 2, p. 659–667, 2020.

COELHO, S. T. et al. Atlas de bioenergia do Brasil. São Paulo: Projeto Fortalecimento Institucional do CENBIO, Convênio 007/2005 – MME, 2008.

CORBARI, S. D. M. L. et al. Strategies to improve the biohydrogen production from cassava wastewater in fixed-bed reactors. International Journal of Hydrogen Energy, v. 44, n. 32, p. 17214–17223, 2019.

DE AMORIM, M. C. C. et al. Anaerobic biodegradation of cassava wastewater under different temperatures and inoculums. Comunicata Scientiae, v. 10, n. 1, p. 65–76, 2019.

DE CARVALHO, J. C. et al. Biorefinery integration of microalgae production into cassava processing industry: Potential and perspectives. Bioresource Technology, v. 247, n. September 2017, p. 1165–1172, 2018.

DEPARTAMENTO DE ECONOMIA RURAL - DERAL. Prognóstico - Mandioca: Análise de Conjuntura. Curitiba, Governo do Estado do Paraná, 2020.

FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS - FAO. Cassava - a guide to susteinable production intensification. Save and G ed. Rome: FAO, 2013.

FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS - FAO. Food Outlook - Biannual report on global food markets. Rome: [s.n.]. Disponível em: http://www.fao.org/docrep/013/al969e/al969e00.pdf.

GEF BIOGÁS BRASIL. Chamada n° 02/2021 Programa de Tropicalização. Foz do Iguaçu. Global Environment Facility, 2021.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICA (IBGE). Censo Agropecuário 2017 - Resultados Definitivos. Rio de Janeiro. Ministério da Economia, 2019.

INTERNACIONAL CENTER FOR TROPICAL AGRICULTURE - CIAT. Eco-Efficiency : From Vision to Reality Eco-Efficiency Matters From. Cali, Colombia: [s.n.].

ITAIPU BINACIONAL. Itaipu e Unioeste reafirmam parceria para educação. Foz do Iguaçu. Itaipu, 2008.

KUCZMAN, O. et al. Produção específica de biogás a partir de manipueira em reator de fase única. Engenharia Agricola, v. 31, n. 1, p. 143–149, 2011.

KUCZMAN, O. et al. Cassava starch extraction effluent treatment in a one phase tubular horizontal pilot reactor with support medium. Engenharia Agricola, v. 34, n. 6, p. 1270–1282, 2014.

KUCZMAN, O. et al. Effects of stirring on cassava effluent treatment in an anaerobic horizontal tubular pilot reactor with support medium – A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 77, n. September 2015, p. 984–989, 2017.

KUNZLER, K. R. et al. Anaerobic reactors with biofilter and different diameter-length ratios in cassava starch industry wastewater treatment. Engenharia Agricola, v. 33, n. 4, p. 612–624, 2013.

LAMAISON, F. DO C. et al. Pré-tratamento de lodo anaeróbio para o aumento da produção de bio-hidrogênio pela água residuária de processamento da mandioca. Acta Scientiarum - Technology, v. 36, n. 3, p. 437–444, 2014.

MADEIRA, J. G. F. et al. Ecological analysis of hydrogen production via biogas steam reforming from cassava flour processing wastewater. Journal of Cleaner Production, v. 162, p. 709–716, 2017a.

MADEIRA, J. G. F. et al. Exergetic and economic evaluation of incorporation of hydrogen production in a cassava wastewater plant. Applied Thermal Engineering, v. 123, p. 1072–1078, 2017b.

MARIANI, L. Biogás: diagnóstico e propostas de ações para incentivar seu uso no Brasil. [s.l.] Universidade Estadual de Campinas, 2018.

MILANEZ, A. Y. et al. Biogás De Resíduos Agroindustriais: Panorama E Perspectivas. BNDES Setorial, v. 47, p. 221–276, 2018.

PALMA, D. et al. Dolomitic limestone as an alkalizing agent for treating cassava starch wastewater in an anaerobic reactor. Revista Ceres, v. 65, n. 5, p. 388–394, 2018.

PERES, S. et al. Anaerobic Digestion Process for the Production of Biogas from Cassava and Sewage Treatment Plant Sludge in Brazil. Bioenergy Research, v. 12, n. 1, p. 150–157, 2019.

PLOEG, J. D. VAN DER. Camponeses e Impérios Alimentares - lutas por autonomia e sustentabilidade na era da globalização. 1a Edição ed. Porto Alegre: Editora da UFRGR, 2008.

SÁNCHEZ, A. S. et al. Waste bio-re fi neries for the cassava starch industry : New trends and review of alternatives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 73, p. 1265–1275, 2017.

TRANFIELD, D.; DENYER, D.; SMART, P. Towards a Methodology for Developing Evidence-Informed Management Knowledge by Means of Systematic Review* Introduction: the need for an evidence- informed approach. British Journal of Management, v. 14, p. 207–222, 2003.

Downloads

Published

2022-12-26

How to Cite

Sacho, S. D., Zang, W. A. F., Zang, J. W., & Hora, K. E. R. (2022). Scientific production on biogas from cassava processing waste in Brazil: characteristics and approaches. Revista Eletrônica Em Gestão, Educação E Tecnologia Ambiental, 26, e8. https://doi.org/10.5902/2236117068531

Issue

Vol. 26 (2022): REGET - Continuous Publication

Section

ENVIRONMENTAL THECNOLOGY

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

DECLARATION