PREPARAÇÃO, TESTES E CONDICIONAMENTO DE DIFERENTENTES INÓCULOS PARA EXPERIMENTOS LABORATORIAIS PARA DETERMINAÇÃO DE POTENCIAL METANOGÊNICO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Gonçalves, M.X. (IFG CAMPUS GOIÂNIA) ; Zang, J.W. (IFG CAMPUS GOIÂNIA)

Resumo

O aproveitamento energético do biometano tem ganhado um grande destaque econômico, social e ambiental, incrementando a necessidade de investimento em tecnologias limpas. Assim, este projeto objetivou avaliar o potencial metanogênico para diferentes amostras de inóculos de biorreatores tipo UASB para tratamento de efluentes industriais. Para isso, as amostras coletadas foram inoculadas em reatores do tipo batelada com agitação simples. Com os resultados obtidos, foi possível traçar um comparativo do volume e composição do biogás produzido, além de propor novas metodologias de auxílio no que tange ao desenvolvimento e montagem de reatores de digestão anaeróbia.

Palavras chaves

Biogás; Digestão anaeróbia; Biotecnologia

Introdução

O biogás origina-se de um processo exclusivamente biológico que ocorre por meio de diversos microrganismos, sendo que a matéria orgânica é decomposta em meio anaeróbio (ausência de oxigênio) convertendo-se quase por completo em biogás, energia e nova biomassa. A mistura gasosa formada, é composta principalmente de metano (50~75%) e dióxido de carbono (25~45%). Entretanto, encontram-se ainda, pequenas quantidades de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e amônia. A sua composição é influenciada principalmente pelos substratos utilizados, pela técnica de fermentação e pelas diferentes tecnologias de construção de usinas. (FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V., 2010, p. 20) Vale salientar que as condições do meio também influenciam tanto a composição quanto a atividade da biocenose microbiana, ou seja, elas têm influência direta nos produtos metabólicos originados. Daí a importância de se monitorar pH, temperatura, disponibilidade de nutrientes, oxigênio e outros fatores relacionados ao processo. Este trabalho teve como objetivo determinar o potencial metanogênico para diferentes amostras de inóculos, auxiliar no desenvolvimento e montagem de reatores de biogás e testar diferentes tipos de inóculos em batelada e em fluxo continuo. Assim sendo, é válido salientar que estes novos procedimentos contribuem para ensino, pesquisa e extensão em diferentes níveis, além da verticalização de projetos de P&D. Há ainda a perspectiva de condicionar o melhor inóculo num reator de fluxo continuo, sendo este mantido estável, com alimentação controlada pelo substrato principal ou semelhante.

Material e métodos

Após o levantamento de uma bibliografia complementar acerca de tecnologias de produção de biogás, iniciaram-se a preparação dos experimentos, estudo e montagem dos biorreatores. Na sequência, deu-se início à primeira fase da pesquisa. Realizou-se a amostragem de dois inóculos de biorreatores do tipo UASB para tratamento de efluentes de duas indústrias de segmentos diferentes, onde foram feitas análises de pH, matéria seca (MS) e matéria seca orgânica (MSO). Com estes resultados em mãos, dimensionaram-se as quantidades de inóculo e substrato para cada reator e deu-se início ao processo de fermentação. Vale ressaltar que o pH dos reatores foi ajustado para aproximadamente 7, e durante todo o processo, estes foram mantidos em banho termostatizado à 40ºC. No decorrer da pesquisa, foram utilizados dois protótipos de biorreatores do tipo batelada de própria autoria em paralelo ao sistema automático para determinação de potencial metanogênico, AMPTS Bioprocess Control, doação da GIZ - Agência de Cooperação Alemã através da Embaixada da Alemanha no Brasil. Os reatores foram mantidos em funcionamento até que a produção de biogás decaísse, evidenciando o fim do ciclo de funcionamento dos biorreatores.

Resultado e discussão

Na primeira fase da pesquisa, foram desenvolvidos dois protótipos de biorreatores (imagem 1 e 2 respectivamente). Ambos os reatores possuem funcionamento semelhante, o que os difere é que o reator I possui gás-bags acoplados em sua estrutura, onde o biogás produzido fica retido para futura leitura de volume e composição. Já no reator tipo II, o gás gerado é tratado com solução de cloreto férrico e hidróxido de sódio para tapeamento de enxofre e dióxido de carbono. Através de mangueiras plugadas na saída de gás do reator, e conectadas a uma bureta invertida e zerada com água, pode-se fazer a leitura constantemente do volume de gás produzido. Sua vantagem, é que obtém-se de imediato, o volume de biometano gerado, em contrapartida, como desvantagem, pode-se citar a necessidade da leitura diária do nível de gás gerado. Após a amostragem dos dois inóculos coletados, obtiveram-se os resultados descritos na Tabela 1 para análise de MS e MSO. Vale ressaltar que em todos os ensaios foi utilizado como substrato o reagente celulose microcristalina, cuja MSO é sempre igual à massa total. Assim sendo, foram calculadas as quantidades de inóculo e de substrato em cada reator (tabela 2) e deu-se início ao experimento, inoculando-se cada amostra em triplicata. É importante salientar também, que um inóculo foi analisado com o auxílio do equipamento AMPTS II, e o outro utilizando-se os protótipos de reatores desenvolvidos. Ao término do período de inoculação, obtiveram-se os seguintes resultados, evidenciados nos gráficos 1 e 2 respectivamente.

Conclusões

Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que os protótipos de reatores empregados apresentaram eficiência considerável, comparando-se os gráficos de produção de biometano deste método, em paralelo ao do AMPTS II. Ademais, conclui-se que, ambos os inóculos testados, apresentaram boa degradabilidade, e notável índice de pontencial metanogênico.

Agradecimentos

Ao IFG Campus Goiânia, ao CNPq pelo financiamento, ao orientador Joachim Werner Zang, e aos colaboradores Kassio Barros e Suzel de Almeida.

Referências

FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. Guia Prático do Biogás. Geração e utilização. 2013. Disponível em: <http://www.cidades.gov.br/images/stories/ArquivosSNSA/probiogas/guia-pratico-do-biogas.pdf>
Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.: Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren; Springer Verlag Berlim, Heidelberg, Nova Iorque, 2001
Braun, R.: Biogas – Methangärung organischer Abfallstoffe; Springer Verlag Viena, Nova Iorque, 1982