Reator de biofilme como unidade de produção e colheita de biomassa algal: aprimoramento de um sistema de tratamento de esgoto via lagoas de alta taxa - Assis, Letícia Rodrigues de (2020)
A produção aderida de biomassa algal em águas residuárias é promissora para o desenvolvimento de reatores de biofilme (RBs) destinados à separação e colheita da biomassa de forma econômica. No entanto, ainda não existe um RB consolidado no âmbito de produção e separação de biomassa e, por isso, diversos projetos de reatores são encontrados na literatura. Consequentemente, diversas configurações desses reatores também são reportadas como: material suporte para a aderência da biomassa, inclinações dos reatores, posicionamento integrado ao sistema de cultivo suspenso, entre outros. De forma a propor estratégias de superação de algumas dessas limitações, este estudo teve como objetivo otimizar as características de um RB para a sua integração a uma lagoa de alta taxa (LAT), formando um sistema hibrido de produção e separação de biomassa. Experimentos preliminares de avaliação dos materiais suportes para o crescimento da biomassa e de inclinação dos reatores foram realizados. O poliéster demonstrou ser o material suporte com melhores resultados de durabilidade, de produção de biomassa e de menores impactos ambientais negativos. Enquanto os reatores inclinados a 15o (500,9 g.m-2) e a 90o (528,1 g.m-2) em relação ao plano horizontal, apresentaram melhores resultados de produção de biomassa, sob condições climáticas, em estações climáticas secas e chuvosas, respectivamente. Portanto, esses resultados preliminares foram considerados para a otimização e implementação de um RB a uma LAT, em escala piloto. Os resultados dessa integração demostraram que a produção de biomassa aderida ao RB (69,8 g.m-2) foi, aproximadamente, o dobro do que a biomassa suspensa da lagoa de alta taxa (36,8 g.m-2) e a colheita diária de biomassa no RB (13,3 g.dia-1) foi cerca de cinco vezes maior em relação a biomassa sedimentada no decantador (2,6 g.dia-1). Além disso, esse reator contribuiu substancialmente com a eficiência de separação de biomassa no sistema híbrido, que apresentou uma retenção total de 64% de biomassa contra apenas 22% no sistema composto por LAT e decantador. O RB apresentou maior densidade e diversidade de organismos fotossintéticos durante a maior parte do período experimental. Além disso, os resultados da avaliação de ciclo de vida (ACV) de 1 Kg de biomassa separada no sistema híbrido mostrou uma redução de impactos ambientais negativos de, aproximadamente, 19% em todas as categorias, quando comparado ao sistema de tratamento de esgotos e separação de biomassa convencional, composto por LAT e decantador. O RB contribuiu positivamente com as demandas energéticas, de água e nutrientes do sistema em que estava integrado. Portanto, o aprimoramento de sistemas de tratamento de esgotos com os RBs é promissor para a produção, separação e colheita de biomassa algal. Este estudo contribuiu com algumas características de projetos de RBs, visando a sua aplicação em larga escala de estações de tratamento de águas residuárias, tornando o saneamento ambiental mais atrativo do ponto de vista de sustentabilidade. Palavras-chave: Águas residuárias. Biofilme algal. Crescimento aderido. Microalgas.