Technical, economic and environmental feasibility of the use of vinasse as an input for the production of organo-mineral fertilizer

dc.creatorThais Girardi Carpanez
dc.date.accessioned2026-03-12T14:13:07Z
dc.date.issued2022-04-06
dc.description.abstractVinasse is the main waste from the sugar and ethanol sector. Due its composition with high nutritional content, has as an alternative destination via fertigation practices. However, the distances and the high volumes to be transported can make this activity economically unfeasible, which, when carried out excessively, can cause undesirable environmental impacts. An effective strategy, still little explored, for the reuse of this residue is the production of organo-mineral fertilizer, an alternative closely linked to economic aspects in the production process since the expenses with commercial fertilizers can be reduced, as well as the high transportation costs associated with raw vinasse in fertigation. Moreover, the vinasse reuse would be maintained, however through controlled practices and lower environmental impacts. The present work evaluated the vinasse use as a precursor material in the production of organo mineral fertilizers, estimating the possible impacts on the soil by its use and presenting integrated systems for its obtainment. We summarized and critically discussed the past ten years (2011 – 2021, total number of papers revised: 175) of research data about vinasse composition, along with the limitations to be overcome in the near future to enable the obtainment of organo mineral fertilizers from vinasse. Three different setups were proposed for vinasse treatment with the combination of ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), two-stage anaerobic bioreactor (2S-AnMBR), and reverse osmosis (RO) processes. The systems were analyzed individually, and the composition of each stream was verified for its potential to be used in fertigation, as a granular and liquid organo-mineral fertilizer. The metals in vinasse composition not characterized the risk of soil contamination and the nutrients met the requirements for the formulation of organo-mineral fertilizer. The vinasse concentrate use, when applied via fertigation or organo-mineral fertilizer, provides savings of over 60% when compared to the fertilization process made only with commercial fertilizers, and the best efficiency of transportation was obtained with the granular organo-mineral fertilizer, proving that this form of the organo-mineral fertilizer is more economical for the scenarios studied. The processes demonstrated profit coming from the economy provided by the energy recovery and the lower environmental impacts in terms of CO2 and SO2 emissions. Complementary studies assessing the impact of phenolic compounds on the soil fauna are required to extend the use of organo mineral fertilizers.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2102
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectEngenharia sanitária
dc.subjectMeio ambiente
dc.subjectEfluente
dc.subjectAgricultura
dc.subjectNutrientes
dc.subjectFertilização
dc.subjectSolos - Qualidade
dc.subject.otherReclaimed wastewater
dc.subject.otherAgriculture
dc.subject.otherNutrients
dc.subject.otherFertilization
dc.subject.otherSoil quality
dc.subject.otherMembrane processes
dc.subject.otherCircular economy
dc.titleTechnical, economic and environmental feasibility of the use of vinasse as an input for the production of organo-mineral fertilizer
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Igor Rodrigues de Assis
local.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9166433083163337
local.contributor.advisor1Míriam Cristina Santos Amaral Moravia
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1901180413775034
local.contributor.referee1Jonathas Batista Gonçalves Silva
local.contributor.referee1Eduardo Coutinho de Paula
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4111316255411946
local.description.resumoA vinhaça é o principal resíduo do setor sucroalcooleiro e por sua composição com alto teor nutricional, tem como destino alternativo as práticas de fertirrigação. No entanto, as grandes distâncias e os altos volumes a serem transportados podem inviabilizar economicamente essa atividade, que, quando realizada de forma excessiva, pode comprometer a capacidade produtiva dos solos e contaminar os lençóis freáticos. Uma estratégia eficaz, ainda pouco explorada, para o reaproveitamento desse resíduo com vistas à sua valorização ambiental é a produção de fertilizante organomineral, alternativa intimamente ligada à economia no processo produtivo, uma vez que os gastos com fertilizantes pode ser reduzido, bem como o transporte de grandes volumes. Além disso, o reaproveitamento da vinhaça seria mantido por meio de práticas controladas e de menor impacto ambiental. O presente trabalho avaliou o uso da vinhaça como material precursor na produção de fertilizantes organominerais através da análise de sua composição, avaliando os possíveis impactos no solo de seu uso e apresentando sistemas integrados de tratamento. Para a análise da vinhaça, foram resumidos e discutidos criticamente os últimos dez anos (2011 – 2021, número total de artigos revisados: 175) de dados de pesquisas sobre a composição da vinhaça, juntamente com as limitações a serem superadas em um futuro próximo para viabilizar a aplicação de fertilizantes organominerais obtidos da vinhaça. Para o seu tratamento, foram propostos três sistemas integrados com a combinação dos processos de ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF), biorreator anaeróbio de dois estágios (2S-AnMBR) e osmose reversa (RO). Os sistemas foram analisados individualmente, e a composição de cada corrente foi verificada quanto ao seu potencial para uso na fertirrigação, como fertilizante organomineral granular e líquido. Embora promissora, a obtenção de fertilizantes organominerais a partir da vinhaça deve ser validada empiricamente e sua viabilidade por meio de estudos comparativos entre a fertirrigação e o uso de fertilizantes organominerais. A utilização do concentrado de vinhaça, seja sua aplicação via fertirrigação ou fertilizante organomineral, proporciona economia de mais de 60% quando comparado ao processo de adubação feito apenas com fertilizantes comerciais e a melhor eficiência de transporte foi obtida com o fertilizante organomineral granular, sendo a alternativa mais econômica para dos cenários estudados. Os processos demonstraram ganhos provenientes da economia proporcionada pela recuperação energética e menores impactos ambientais em termos de emissões de gases.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5761-0817
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENGENHARIA - ESCOLA DE ENGENHARIA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
local.subject.cnpqENGENHARIAS

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação_TECHNICAL, ECONOMIC, AND ENVIRONMENTAL VIABILITY OF VINASSE USE AS AN INPUT FOR THE ORGANO-MINERAL FERTILIZER P.pdf
Tamanho:
2.97 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição: