Avaliação de processos sintróficos avançados na digestão anaeróbia de resíduos ricos em carboidratos sob diferentes condições de estresse operacionais

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Cavalcante, Willame de Araújo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: AnSTBR; DIET; fruit and vegetable waste; organic overload rate; resíduos de frutas e verduras; sobrecarga orgânica; UASB
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-25012024-083804/

A transferência direta de elétrons interespécies (DIET) se coloca como uma estratégia vantajosa para aumentar a produção de metano em reatores anaeróbios alimentados com substratos ricos em carbono e suplementados com algum material condutor. Esta pesquisa buscou avaliar o potencial do mecanismo de DIET sob diferentes condições operacionais de estresse biológico. Na primeira etapa utilizou-se dois reatores de leito estruturados alimentados com solução rica em carboidratos para avaliar a influência do carvão ativado granular (GAC) como meio condutor estimulador da metanogênese sob baixa concentração de inóculo. Na segunda etapa utilizou-se dois reatores com biomassa floculenta alimentados com resíduos de frutas e verduras liquefeito (FVWL) para avaliar o limite de carga orgânica volumétrica (COV), bem como a redução do estresse da sobrecarga com a adição de uma dose de GAC previamente selecionada em ensaios em bateladas. Na primeira etapa, os Anaerobic Structured Bed Reactors (AnSTBRs) com leito de nylon e leito de GAC (2,45 L) foram operados por 20 dias em modo de batelada sequencial com 0,05% (v:v) de inóculo, além de mais 40 dias em modo contínuo. O estresse operacional forçou uma intensa acidificação, a qual estimulou o desenvolvimento de organismos promotores de DIET apenas no reator com eleito de GAC. Ou seja, o GAC é capaz de estimular o desenvolvimento e microbiomas especializados no desenvolvimento de DIET, potencializando a metanogênese. Na segunda etapa, dois reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) de 12,6 L foram alimentados com FVWL com COV variando de 1,8 a 10 g-DQO L-1 d-1 por 360 dias. A duplicata de reatores operados de forma idêntica até 240 dias confirmou a reprodutibilidade do processamento do FVWL até o limite operacional identificado com COV acima de 8 g-DQO L-1 d-1. O aumento do limite de COV só foi ultrapassado com a adição de 10 g-GAC L-1 em um dos reatores. Esta dose foi dimensionada com o auxílio de um planejamento experimental em batelada, o qual permitiu identificar um limite de dose em função da concentração de biomassa no reator. Com a dosagem de GAC definida, o reator UASB suportou COV de 10 g-DQO L-1 d-1 com MYDQO de 0,200 mLCH4 g-DQO-1, enquanto o outro reator UASB acidificou sem recuperação. Ou seja, o GAC alivia a sobrecarga de ácidos, possibilitando o acréscimo de COV em reator UASB alimentado com FVWL.