Avaliação dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos no processo de codigestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos - Dantas, Gracielle Rodrigues (2018)
A digestão anaeróbia da fração orgânica fermentável dos resíduos sólidos urbanos ocorre por meio da interação de diversos microrganismos biodegradando a matéria orgânica fermentável, produzindo como subprodutos matéria orgânica parcialmente bioestabilizada e biogás. As caracterizações qualitativas e quantitativas da massa de microrganismos responsáveis por esse processo são realizadas levando-se em consideração técnicas associadas às exigências nutricionais, meios de cultivo usados para o crescimento e observações microscópicas diretas. Porém, somente com a aplicação destas técnicas, não é possível a identificação de microrganismos não cultiváveis. Portanto, as técnicas de biologia molecular (como por exemplo, PCR-DGGE) têm sido utilizadas para identificação microbiológica em processos de digestão anaeróbia. O objetivo deste trabalho consistiu em realizar o estudo da influência de parâmetros físico-químicos e microbiológicos em processos de codigestão anaeróbia de resíduos orgânicos vegetais e lodo anaeróbio de esgoto sanitário na proporção de 80 e 20% (%p/p), respectivamente. O sistema experimental é constituído por um reator anaeróbio compartimentado de mistura completa, com 3 câmaras de digestão interligadas entre si, onde ocorreram as fases do processo de catabolismo fermentativo (hidrólise, acidogênese e acetogênese, metanogênese e sulfetogênese) durante duas diferentes etapas de monitoramento, com duração de 230 e 205 dias, respectivamente. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo parcialmente bioestabilizado de cada câmara, quantificando-se os seguintes parâmetros: temperatura, pH, AGV, DQO total e filtrada, amônia, NTK, sólidos totais e suas frações e composição do biogás. O exame microbiológico consistiu de extração de DNA das amostras de resíduos parcialmente bioestabilizados das 3 câmaras de cada etapa de monitoramento, análise genética com primers universais e específicos via PCR e DGGE, e por fim, sequenciamento genético das bactérias e árqueas (região 16S do RNAr). Os resultados advindos dos dados dos parâmetros físico-químicos demonstraram que em ambos as etapas de monitoramento, as condições favoreceram a estabilidade operacional do reator, destacando-se a etapa 02 com relação à eficiência de remoção de DQOtotal e consumo de AGV. O perfil dos AGVs individuais mostrou aumento nas concentrações de valerato e isobutirato enquanto que os ácidos propiônico e acético permaneceram praticamente constantes. Após o exame microbiológico, as principais espécies de bactérias identificadas foram: Erysipelotrichi bacterium não cultivável e bacterium não cultivável, Sedimentibacter sp. não cultivável, não cultivável relacionada a compostagem, Enterobacteriaceae bacterium. Para as árqueas metanogênicas, os primers universais relacionaram-se aos microrganismos Methanobacteriaceae archaeon não cultivável, archaeon não cultivável, Methanobrevibacter sp. não cultivável e Methanosarcinales archaeon não cultivável. A utilização dos primers específicos indicaram a presença de Methanobrevibacter sp e Methanobrevibacter smithii em todas as câmaras nas duas etapas de monitoramento, enquanto Methanosarcina spp. e Methanosaeta spp. estiveram presentes em todas as câmaras da primeira etapa, e nas câmaras 02 e 03 da segunda etapa de monitoramento. Methanosphaera stadtmanae não foi observada em nenhuma câmara em ambas as etapas de monitoramento. Sabendo da diversidade de microrganismos em diferentes substratos e da complexidade da identificação dos mesmos, o desafio é aplicar os dados da diversidade microbiana gerados em estratégias mais eficientes de tratamento de resíduos sólidos orgânicos, através da seleção, utilização e/ou estímulo de populações microbianas específicas presentes em reatores de digestão anaeróbia.