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Co

APLICAÇÃ

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2

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ÃO DE LODCONCEN

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e Inovação, C

DOS ANAENTRAÇÕES

P. BORTOLMA

o Ambiente, BoBolsista PROPEGCE, UNESP, IPBEN, UNES

Microbiologia A

ado no1° Conmbro a 02 de

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PLICATIONCONCENTR

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e; biogas; ana

a orgânica g(CO2). O bi

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Ciência e Te

ERÓBIOS NS CRESCEN

LUCCI2, MAAINTINGUE

olsista CAPES,E, IPBEN, UNERio Claro, mcc

SP – LaboratórioAplicada e Eng

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NA GERAÇÃNTES DE A

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tor; methanog

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o IFSP - 201

ÃO DE METACETATO

. A. CASTRO

P, Rio Claro, elianapborto@gmp.br nting2008@ipberia - 3.07.04.02-

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O processo de geração de metano começa com a degradação de moléculas orgânicas complexas em simples, pela ação das bactérias fermentativas (hidrólise). Essas moléculas mais simples são transformadas em ácidos orgânicos pelo processo de acidogênese resultando em acetato, hidrogênio e gás carbônico que serão consumidos pelas arquéias metanogênicas, gerando o biogás (CHERNICHARO, 1997).

De acordo com Aquino et al (2007), cerca de 70% do metano produzido é oriundo do processo metabólico dos microrganismos metanogênicos acetoclásticos, que utilizam sais de acetato ou ácido acético como substrato, enquanto que 30% são produzidos por microrganismos hidrogenotróficos a partir da redução do dióxido de carbono.

Dessa forma, o objetivo deste projeto foi analisar a produção de biogás em reatores operados em batelada, utilizando diferentes concentrações de acetato e diferentes consórcios de bactérias anaeróbias. Os consórcios bacterianos foram provenientes de lodos granulares tratando resíduos de avicultura e de estação de tratamento de esgoto sanitário. MATERIAL E MÉTODOS

Os inóculos utilizados foram lodos granulares de reatores UASB (Up flow anaerobic sludge blanket) tratando resíduos de: (1) Avícola Dacar (Tietê - SP); (2) Avícola Ideal (Pereiras- SP); (3) Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário – ETE Monjolinho (São Carlos- SP); e (4) uma mistura dos três lodos acima descritos.

Duplicatas de reatores anaeróbios em batelada (104mL) foram alimentados com acetato de sódio nas seguintes concentrações (g/L) 2, 1 e 0,5 diluídos em 40 ml de água destilada tamponada com solução de 300 mg/L de KH2PO4 e 400 mg/L de K2HPO4, conforme Aquino et al (2007) e 10 ml de inóculo, sendo utilizado cada lodo (1), (2), (3) e (4), separadamente; com headspace preenchidos com N2 (99,99%) para garantir as condições de anaerobiose; mantidos em repouso, a 37°C, pH inicial 7,0, durante 14 dias.

As análises físico-químicas, cromatográficas e microbiológicas foram realizadas no início e final dos ensaios, descritas a seguir. A caracterização dos inóculos foi mensurada por medidas de Sólidos Totais Voláteis (STV), de acordo com APHA (2005). O pH inicial foi mantido com adições de HCl ou NaOH e as medidas foram realizadas de acordo com APHA (2005). O consumo do acetato foi estimado por cromatografia gasosa por injeção automática via headspace (ADORNO et al.,2014). A composição do biogás (CH4, CO2 e O2) foi realizada com o equipamento portátil LANDTEC GEM 2000, com precisão de 3% (ANTONIO, 2012). Análises morfológicas dos consórcios bacterianos presentes foram verificadas em microscopia de contraste de fase e luz e fluorescência. A coloração de Gram foi feita segundo DSM (1991).

A transformação da medida do biogás gerado em ml/L foi efetuada, considerando o volume do headspace, o valor medido pelo equipamento e o fator de conversão de ml/ml para ml/L (Equação- 1):

45

10..vmB (1)

em que, B–geração do gás em ml/L; m–valor medido pelo equipamento em %; v–volume do headspace do reator em ml.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em concentrações mais elevadas de acetato foi observado os melhores resultados de geração de metano e biogás (Tabela 1 e Figura 1), comprovando o consumo de acetato pelos microrganismos metanogênicos acetoclásticos. Para L1 foi verificado maiores proporções de metano no biogás; quando comparado com os demais lodos (2, 3 e 4) em todas as concentrações de acetato propostas, apresentando assim, gerações de 460,2 ml/L de metano na concentração de 2g/L de acetato.

Quanto ao biogás gerado, que é a soma do CH4 e do CO2 gerados, o L4 apresentou o melhor resultado para concentrações de 2g/L de acetato, que foi de 551,98 ml/L de biogás. Cabe ressaltar que o L4 teve geração, na concentração de 2g/L de acetato, praticamente idêntica ao L1, comprovando que a variedade de microrganismos é fator essencial para a geração de metano.

Conforme demonstrado na Figura 1, o Nitrogênio (N2) representa mais da metade dos gases presentes em todos os reatores. Isto ocorre, pois o N2 foi fluxionado no início do processo para garantir a anaerobiose e, como é inerte não é consumido pelas bactérias. Segundo Chernicharo (1997), a composição usual do biogás é em torno de 70 a 80% de CH4 e 20 a 30% de CO2, para a digestão

anaeróbipara os bactérias

AconcentrCarlos –como noTABELA

Ensaio

A0D 

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Autores (2016

A 1. Gráficoanaeróbios. A produção (STV) e a vs resultados

ade de STV (que o apreseeração de me

A 2: MorfoloGram Positiv

LPB USP–Po

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6)

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ozzi, 2016.

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e biogás em ulo  [CH4] 

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3,04  59,

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0,24  76

7,93  76

9,54  92,

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diretamentes bacterianas oram encontra maior varide STV (21

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ferentes conc (ml/L)  [Biog

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,533  4

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,311  2

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e proporcionpresentes no

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H4 foi o prinadação da m

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nal à quantidos lodos (Figque é o lodo

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ncipal produtmatéria orgân

o de sódio –Dacar – D;

g/L e lodo D

e acetato e inH final 

7,6 

7,7 

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8,0 

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do no headsp

dade de sólidgura 2 e Figuo que apresen

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m Negativas)s e Gram-Ne

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; Avícola egativas).

FIGURA 3: Morfologias dos inóculos em contraste de fase e fluorescência. Fonte: LPB USP – Pozzi, 2016.

Analises microscópicas das amostras mostraram bacilos cocos e filamentos Gram-positivos (arroxeados) e Gram-negativos (avermelhados) nos lodos testados (Figura 2). Foi observado predomínio de bacilos e filamentos Gram-negativos. Tanto L2 quanto L3 possuem predominância de bactérias Gram-positivas. O L4, como era de se esperar, apresenta uma mistura do observado nos outros lodos, ou seja, Gram-Positivas e Gram-Negativas.

Analises microscópicas de contraste de fase e fluorescência evidenciaram as morfologias predominantes de arquéias metanogênicas como filamentos, bacilos fluorescentes e cocos (Figura 3). CONCLUSÕES

Lodos anaeróbios provenientes de resíduos de avicultura apresentaram eficiências elevadas na geração de metano. Consórcios bacterianos geradores de metano estiveram presentes nos testes realizados. Entretanto o L1 com a maior diversidade morfológica foi o mais eficiente na geração de metano na concentração de 2g/L de acetato.

Ressalta-se que testes adicionais em concentrações mais elevadas de acetato deverão ser realizados para a obtenção da concentração limitante do processo metanogênico nos inóculos testados. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao IPBEN – Laboratório Central (UNESP Rio Claro), LPB - Laboratórios de Processos Biológicos (USP – EESC – São Carlos) pelo suporte nas analises físico-química, cromatográficas e microbiológicas; à CAPES, PROPe, CNPq (Proc. 457144/2014-9), FAPESP (Proc. 2012/01318-1) pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS

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