Modelização cinética da degradação anaeróbia de um efluente láctico - Silva, João Vasco Pais Oliveira e (2009)
A degradação anaeróbia é uma das técnicas mais usadas no tratamento de efluentes industriais de elevada carga orgânica, tendo várias vantagens sobre outro tipo de processos. Embora assente em processos biológicos que reflectem a actividade de microorganismos e sejam, por isso, bastante complexos, o seu comportamento pode ser previsto recorrendo à modelização matemática. Neste trabalho, procedeu-se à modelização da cinética da degradação anaeróbia de efluentes de indústrias de lacticínios que contêm substâncias potencialmente inibidoras como as proteínas, principalmente a caseína, e os ácidos gordos de cadeia longa produzidos pela hidrólise dos lípidos. Para isso, recorreu-se a um programa informático, o Scientist, que permite o ajuste de vários modelos cinéticos a dados de entrada, nomeadamente a velocidade específica de degradação do substrato em função do tempo, podendo-se assim obter valores para as velocidades máximas de degradação e outros parâmetros cinéticos, para diferentes ensaios laboratoriais. Os dados usados foram obtidos através da degradação anaeróbia de um efluente sintético constituído por leite meio gordo que simulava um efluente láctico. O modelo com melhor qualidade de ajuste foi o modelo de Haldane, que traduz uma inibição pelo substrato, podendo assim ser considerado, entre os vários modelos aplicados, o que melhor traduz, em termos cinéticos, o processo de degradação anaeróbia do efluente em causa. As inibições referentes a cada modelo testado não se fizeram sentir, excepto para o modelo de Haldane com inibição pelo substrato. Foi também estudada a influência da concentração de biomassa e de substrato, bem como a adaptação da biomassa ao substrato na velocidade específica de degradação do mesmo. Verificou-se que o aumento da concentração de substrato provocou um aumento da velocidade específica de degradação até um valor máximo dado pelo modelo de Haldane para os dois tipos de biomassa testados. O aumento da concentração de biomassa provocou um decréscimo na velocidade específica máxima de degradação do substrato, também para os dois tipos de biomassa. Também se verificou a existência de adaptação da biomassa ao substrato, já que as velocidades específicas máximas de degradação para a biomassa adaptada foram superiores às observadas para a biomassa não adaptada. ABSTRACT: Anaerobic digestion is one of the most common techniques used for the treatment of industrial effluents with high concentrations of organic matter, with several advantages over other kind of processes. Although based on biological processes that reflect bacteria activity and, therefore, are very complex, its behaviour can be predicted by mathematical modelling. This work consists on the modelling of the kinetics of anaerobic digestion of dairy effluents which contain potentially inhibitory substances like proteins, most of all caseine, and long chain fatty acids produced by the hydrolysis of the lipids. For that, it was used a software, the Scientist, which allows the fitting of several kinetic models to entry data, namely the specific velocity of substrate degradation versus time, where it was obtained values for the maximum specific velocity for substrate degradation and other kinetic parameters. The data used were obtained for the anaerobic degradation of a synthetic effluent constituted of semi skimmed milk, simulating a dairy effluent. The model with the best fitting was the Haldane model, that associates inhibition by the substrate, and so, among the other models applied, is the one that better simulates the kinetics of the anaerobic digestion of the studied effluent. The inhibitions associated with the tested models weren’t detected, except for the Haldane model with the inhibition by the substrate. It was also studied the influence of biomass and substrate concentrations, as well as the adaptation of the biomass to the substrate on the specific velocity of degradation. It was observed that the increase of the substrate concentration caused an increase of the specific substrate degradation until a maximum was reached, given by Haldane model for both types of biomass. The increase of biomass concentration caused a decrease on the maximum specific velocity of substrate degradation for both biomass (adapted and non-adapted). It was also verified the existence of biomass adaptation to the substrate, because the maximum specific velocities for substrate degradation for the adapted biomass were higher than those observed for the non-adapted biomass.