Codigestão anaeróbia do glicerol bruto em resíduos orgânicos agroindustriais visando à geração de biogás

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Rodrigues, Caroline Varella
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Glicerina; Fermentação; Biorreatores; Hidrogênio; Metano
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/204860

Este trabalho teve como objetivo remover glicerol bruto proveniente da produção de biodiesel a partir da codigestão com vinhaça citrícola e obter ácidos graxos voláteis e álcoois, além de vetores energéticos como H2 e CH4. Para tanto, o trabalho foi executado em dois cenários distintos: reatores anaeróbios em batelada em escala de laboratório para biossistemasintegrados (1° estágio – fermentação, seguida do 2° estágio - metanogênese) e biossistema único com reator em escala aumentada para a metanogênese. Todos os reatores foram operados com concentrações crescentes de glicerol bruto e vinhaça citrícola. Para os biossistemas integrados foram avaliados dois inóculos no 1° estágio: inóculo I – consórcio anaeróbio fermentativo proveniente do lodo granular do reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) termofílico do tratamento de vinhaça da indústria sucroalcooleira, pré-tratado à quente e identificado em trabalhos anteriores como pertencente ao gênero Clostridum e inóculo II obtido do lodo granular do reator UASB mesofílico do tratamento de água residuária do abatedouro de aves. Foram realizados testes para a escolha do melhor pré-tratamento no inóculo II para a inibição da atividade metanogênica. Tanto para o 2° estágio dos biossistemas integrados quanto para o biossistema único foram utilizados o inóculo II sem pré-tratamento (in natura). A partir da escolha do melhor inóculo responsável pela maior geração de H2 nos biossitemas integrados foram realizados testes com difrentes gliceróis brutos em condições otimizadas. No 1° estágio, com o inóculo I, ocorreu o favorecimento da rota oxidativa nos ensaios com concentrações reduzidas de substratos (10 g DQO L-1 e 20 g DQO L-1 nos respectivos ensaios 1 e 2), gerando 4,48 mmol H2 L -1 e 22,71 mmol H2 L -1 nos ensaios 1 e 2, respectivamente. Contrariamente, a rota redutiva foi favorecida com a geração de 1,3-propanodiol (1,3-PD) nos ensaios com concentrações elevadas de substratos (30, 40 e 40 g DQO L-1 ensaios 3, 4 e 5, respectivamente) sendo gerados 702, 1916 e 113 mg L-1 de 1,3-PD nos respectivos ensaios 3, 4 e 5. Gerações elevadas de CH4 (229,08, 318,65, 275,87, 355,45 e 287,67 mmol CH4 L -1 para os respectivos ensaios 1’, 2’, 3’, 4’ e 5’) foram verificadas no 2º estágio tanto pela presença da codigestão quanto da manutenção dos gêneros de Methanosaeta e Methanosarcina identificados em análises metagenômicas. Em contrapartida, os controles apresentaram gerações reduzidas de CH4 (40,58, 35,89, 33,71 e 36,97 mmol CH4 L -1 para os respectivos controles 1’, 2’, 3’ e 4’), reforçando o benefício do efeito sinérgico quando em codigestão. O melhor pré-tratamento imposto no inóculo II foi o ataque ácido. Assim, no 1º estágio com o inóculo II pré-tratado, elevadas concentrações de ácido lático (1571, 2313, 3680 e 4768 mg L-1 , para os ensaios 6, 7, 8 e 9, respectivamente) se deveram à presença do gênero Pedioccoccus, identificado em análises metagenômicas. No 2° estágio foram obtidas gerações elevadas de CH4 na codigestão (259, 199 e 268 mmol CH4 L -1 para os ensaios 6’, 7’ e 8’, respectivamente). Nas condições otimizadas com o inóculo I foi verificado potencial mais elevado de geração de H2 para o glicerol pré-tratado e, portanto, livre de sabão. Os resultados observados neste trabalho reforçam que as variações da rota metabólica foram ocasionadas pelo tipo de inóculo e substratos, além de suas diferentes concentrações impostas. Os ensaios em escala aumentada, operados com base nas concentrações otimizadas de substratos dos ensaios prévios, além da adição de esgoto sanitário, apresentaram gerações elevadas de CH4 (2376, 1152, 2149, 2614, 768, 4755, 2394, 2530 e 1601 para os ensaios A à I, respectivamente). As informações obtidas com este estudo contribuirão para a aplicação da codigestão do glicerol bruto em projeções futuras, visando sua recuperação energética no abastecimento local de sua geração.