ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Biorremediação de Biogás em Coluna de Borbulhamento em Hidróxido de Bário
AUTORES: AMORIM, V. P. P. (UFPE) ; SILVA, A. B. (UFPE) ; SILVA, J. B. (UFPE) ; LIMA, F. P. (UFPE) ; GONDIM, G. B. (UFPE) ; GONDIM, L. B. (UFPE) ; ALBUQUERQUE, S. S. M. C. (UFPE) ; PALHA, M. A. F. P. (UFPE)
RESUMO: O biogás é um combustível gasoso de conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural. Pode ser utilizado para geração de energia elétrica, térmica ou mecânica em propriedades rurais e/ou industriais, contribuindo para a redução dos custos de produção. O processo de biodigestão anaeróbia metaboliza substâncias orgânicas complexas produzindo metano, dióxido de carbono, gases em menor quantidade e material celular. O CO2 é um gás não-inflamável, sendo um subproduto indesejável na produção de biogás. Desta forma este trabalho teve como objetivo separar o dióxido de carbono produzido na fermentação de modo a aproveitá-lo economicamente diminuindo o efeito estufa provocado pela emissão do mesmo no meio ambiente.
PALAVRAS CHAVES: dióxido de carbono, hidróxido de bário, biogás, coluna de borbulhamento.
INTRODUÇÃO: O acelerado desenvolvimento econômico dos últimos anos, a alta do preço dos combustíveis convencionais e a necessidade de desenvolver tecnologias limpas que minorem as agressões ao meio ambiente têm encorajado as investigações na produção de energia a partir de novas fontes alternativas, renováveis e economicamente atrativas, que possibilitem a redução do uso dos recursos naturais esgotáveis (Demirer&Chen, 2008). Neste caso encontra-se a glicerina oriunda de biodiesel. Com o aumento da demanda de glicerina, surge a tendência de utilizar a mesma em biorreatores para a produção de biogás. O biogás em sua maior parte é composto de CH4, CO2 e outros gases. O CO2 é um produto indesejável por não ter capacidade de queima e não ser aproveitado em indústrias tradicionais de bebidas e alimentos. Assim visando aumentar o poder calorífico do biogás, diminuir o impacto ambiental e aproveitar comercialmente o CO2 gerado foi projetado um sistema de colunas de borbulhamento acoplado ao fermentador contendo solução de hidróxido de bário. O hidróxido de bário é comumente usado para captar o CO2 em água, forma carbonato de bário que é tóxico e utilizado em várias indústrias. Desta forma, esse processo poderia ser utilizado na captação de CO2 em aterros sanitários controlados através de pequenas indústrias anexas aos aterros. Neste trabalho utilizou-se uma fermentação alcoólica para a captação do gás, uma vez que o CO2 produzido nessas condições é praticamente puro e facilmente quantificável.
MATERIAL E MÉTODOS: Preparou-se uma fermentação alcoólica utilizando o microrganismo Sacharomyces cerevisae (1g/L), em um meio de cultura contendo glicose (100g/L), Mg(SO4)2.7H2O (0,5g/L), NH4PO4 (1,0 g/L), extrato de levedura (2g/L) em um balão volumétrico de 2,5L. Na coluna de Borbulhamento utilizou-se uma solução contendo Ba(OH)2 (3,5g/L) e BaCl2 (4,0g/L). O sistema operacional foi montado como descreve a Figura 1. O sistema é composto por um bioreator com volume útil de 6L, um agitador magnético, uma coluna de borbulhamento, um ponto de amostragem de gás e um deslocador de líquido.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O CO2 produzido no bioreator pela ação da levedura Sacharomyces cerevisae, foi conduzido para uma coluna de borbulhamento contendo uma solução de Ba(OH)2. A precipitação do BaCO3 na coluna ocorreu através da liberação do CO2 que entra em contato com o Ba(OH)2 contido na solução. Porém, nem todo CO2 produzido na fermentação fica retido na coluna, sendo necessário otimizar o processo através de colunas em série de recolhimento do CO2. Com a finalidade de medir o volume de líquido deslocado, adicionou-se uma outra etapa ao sistema, baseada no deslocamento de um fluido (água) onde o volume de líquido deslocado corresponde ao volume de gás restante que não reagiu contido no sistema. Depois de 4h de fermentação, observou-se a saturação da solução de hidróxido de bário, de acordo com a quantidade de BaCO3 precipitado no final da coluna, sendo assim, foi necessário trocar a solução de Ba(OH)2 por uma nova solução. Após a troca, filtrou-se a solução e separou-se o BaCO3 precipitado, com isso obteve-se a massa de carbonato. A produção de BaCO3 em 4 horas de fermentação foi de 0,4414g, então estimando para 24 horas (fermentação completa) a massa de carbonato seria de 2,6484g, sendo a massa teórica formada de BaCO3 de 8,1504g (obtida estequiometricamente), o rendimento da coluna de borbulhamento foi de 32,5% (m/m). Partindo de um meio de cultura de 100g/L de glicose, estequiometricamente, sabe-se que a massa total teórica de CO2 produzido é de 48,9g. Então, de acordo com o valor obtido no rendimento da reação, a massa de CO2 produzido foi de 15,9g. Com a massa e a densidade do CO2 foi possível determinar o volume de gás retido na coluna de borbulhamento, obtendo-se aproximadamente 8 L, haja vista que houve uma produção maior de CO2 observado pelo deslocamento do líquido.
CONCLUSÕES: Os estudos realizados no monitoramento do sistema proposto para o beneficiamento do biogás e aproveitamento comercial do CO2 na forma de carbonatos mostrou-se promissor necessitando de aperfeiçoamento. O uso da coluna de borbulhamento mostrou-se eficiente, haja vista que o processo pode ser otimizado com o uso de colunas em série, com o intuito de aumentar a área de contato e consequentemente aumentando a taxa de transferência de massa. Este método pode ser empregado no âmbito da pesquisa relacionada à produção de biogás acoplando colunas de borbulhamento na saída dos biodigestores.
AGRADECIMENTOS: Finep, CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Demirer, G. N.; Chen, S. Anaerobic biogasification of undiluted dairy manure in leaching bed reactors., Science Direct, Waste Management, 28 (2008) 112 – 119.
