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Avaliação da influência da biomassa algal no pós tratamento de esgoto doméstico em lagoas de polimento

Publicado em 26/03/2021 às 09:37:44

Resumo

O presente estudo avaliou a influência da biomassa algal no pós tratamento de esgoto doméstico em distintas lagoas de polimento. Para tanto, a pesquisa foi realizada na Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgotos Sanitários (EXTRABES), localizada na cidade de Campina Grande-PB, em duas fases experimentais. Na primeira fase, o sistema experimental era constituído de quatro lagoas, na qual duas lagoas foram monitoradas com alimentação contínua (LC57 e LC45) e duas com alimentação semi contínua (LB57e LB45). Na segunda fase experimental, foi avaliado o desempenho de três lagoas alimentadas em bateladas (LBT45e LB245), e uma alimentada continuamente (LC245). Verificou-se que a determinação das concentrações de clorofila-a pôde proporcionar uma estimativa da biomassa fitoplanctônica, no entanto, elas foram facilmente alteradas, por variações da alta incidência luminosa, temperatura, carga orgânica e TDH. Foi observado que o efluente digerido e a biomassa de algas proveniente da lagoa de transbordo com TDH de 2,4 dias na primeira fase do estudo, propiciou um maior desenvolvimento da comunidade fitoplanctônica. Durante a segunda fase, as lagoas de polimento alimentadas em bateladas sequenciais (LB245e LBT45) apresentaram maiores concentrações de clorofila-a em relação a fase experimental anterior. Concluiu-se que as lagoas de polimento alimentadas em regime de batelada se destacaram por apresentarem remoções superiores às lagoas com alimentação contínua e semi contínua, evidenciando-as como promissora no tratamento de esgoto doméstico. Além de obter excelentes resultados, principalmente nas remoções de nutrientes, foi possível tratar uma quantidade superior de afluente em menos tempo de operação.

Introdução

As microalgas e cianobactérias são microrganismos aquáticos com importância ecológica e com alta sensibilidade a mudanças ambientais. Em lagoas de estabilização, são responsáveis pela estabilidade da relação simbiótica com as bactérias aeróbias, contribuindo direta e indiretamente, nos processosenvolvendo remoção de nutrientes (volatilização, precipitação e assimilação) e remoção dos microrganismos patogênicos(Amengual-Morroet al., 2012). Estes microrganismos diferenciam quanto aos demais, pois possuem capacidade de sintetizar matéria orgânica, apresentam rápido desenvolvimento, multiplicação e súbito desaparecimento, aspectos estes dinâmicos que indicam a qualidade do meio em que estão presentes. Além disso, atuam sobre as condições físico-químicas, modificando a cor, a turbidez, a oxigenação, a alcalinidade e outras propriedades das águas em que habitam (Soldatellie Schwarzbold, 2010).

Além de contribuírem para o aumento da eutrofização em sistemas biológicos e nos corpos receptores, a comunidade fitoplanctônica é responsável também pela produção de biomassa, que pode ser removida e utilizada na agricultura, piscicultura, produção de biocombustíveis, no processo de fixação do CO2, nas indústrias e em outros fins (Ahmadet al., 2011; Leeet al., 2010). Dentre esses, destaca-se a utilização da biomassa de microalgas como fonte de energia renovável, por apresentarem elevada capacidade de reprodução por unidade de área e tempo. Além disso, algumas espécies armazenam elevado teor de lipídios e/ou amido, que pode ser utilizado para a produção de biodiesel ou bioetanol respectivamente (Tabatabaeiet al., 2011).

Segundo Zhang et al. (2010), Chi et al. (2011) e Olguín(2012), a composição química dos efluentes de tratamento anaeróbio de esgoto é adequada para crescimento e desenvolvimento das microalgas. Os compostos nitrogenados são convertidos em amônia, fonte importante de nitrogênio para as microalgas (Kassab et al., 2010). Outra vantagem, quanto ao uso de efluente anaeróbio para o crescimento de microalgas, é a presença de CO2na forma de bicarbonato, além de ácidos orgânicos que são utilizados no crescimento heterotrófico/mixotrófico de algumas microalgas (Larsdotter, 2006). A presença de nitrogênio e fósforo nos efluentes favorece em grande parte o crescimento algal, sendo o nitrogênio um nutriente essencial e constituinte estrutural da biomassa, podendo alcançar entre 1 a 10% de massa em base seca. Por sua vez, o fósforo, pode atingir de 1 a 1,5% da massa seca em microalgas, sendo constituinte dos ácidos nucleicos e adenosina fosfatos (Richmond, 2004).

A atividade do fitoplâncton por unidade de biomassa e as respostas à luz é de importância fundamental para o conhecimento dos processos e mecanismos que controlam a transferência de energia e o ciclo de matéria orgânica nas lagoas de polimento. Considerando que o próprio efluente contém microalgas e cianobactérias já adaptadas àquelas condições, e que essa comunidade pode variar com o efluente e suas características, variação temporal, composição taxonômica e crescimento das populações autóctones no efluente, se faz necessário avaliar a concentração da biomassa presentes nestes sistemas, uma vez que, esta pode ser estimada por meio de métodos indiretos, que incluem desde o peso úmido e seco dos microrganismos em um volume conhecido da amostra, ou por métodos diretos como a enumeração direta dos microrganismos, bem como a extração e quantificação da concentração da clorofila -a.

A separação desta biomassa geralmente não é praticada em sistemas de lagoas de polimento, pois requer a utilização de coagulantes e floculantes e estes devido ao custo, limitam a utilização da biomassa. Todavia, as três possibilidades de uso da biomassa removida no polimento de efluentes (alimentação animal, produção de etanol e produção de biogás) podem ser realizadas. Para pequenas cidades, a digestão da biomassa, uma vez que ela produz energia e ao mesmo tempo a biomassa digerida pode ser utilizada como uma fonte de alimentação, mesmo que de baixa qualidade. A matéria orgânica para a realização da digestão anaeróbia, a qual gera o biogás; assim como, existem espécies que apresentam elevada concentração de carboidratos que podem ser utilizados para a geração de açúcares e posterior fermentação e destilação, originando o bioetanol. Assim, após a extração de óleo, a biomassa das algas resultante pode ser transformada em etanol, metano, e, além disso, pode ser utilizada para ração animal ouser usada como adubo orgânico devido a seu alto teor de nitrogênio e fósforo, ou simplesmente utilizada para a cogeração de energia (eletricidade e calor) (Griset al., 2010). O uso de biogás provindo de algas para geração de eletricidade pode produzir cerca de 1 kWh de eletricidade/kg de sólidos voláteis de algas (Benemann; Oswald, 1996). Alguns estudos estimam que algumas espécies de algas (Kelp, Ulva, Cladophora) apresentam um potencial de produção de metano de cerca de 0,31 –0,38 m³ CH4/kg SV (Amonetal., 2017). Desse modo, as algas possuem potencial de metano atrativo, quando comparada a outras culturas. Todavia, para que haja maior produção de metano é necessário maximizar a produção de biomassa.

Diante disto, a investigação dos parâmetros que influenciam no desenvolvimento da biomassa de algas é de grande relevância para otimizar o processo de produção, melhorando não apenas o tratamento do efluente como também, gerando mais co-produtos. Portanto, o objetivo desse estudo foi avaliar a influência da biomassa algal na eficiência do pós tratamento de esgoto doméstico, em lagoas de polimento de regime defluxo em batelada, contínuo e semi contínuo.

Autores: Maria Virgínia da Conceição Albuquerque; Maria Célia Cavalcante de Paula e Silva; Amanda da Silva Barbosa Cartaxo; Railson de Oliveira Ramos; Roberta Milena Moura Rodrigues; Josivaldo Rodrigues Sátiro; Wilton Silva Lopes; Valderi Duarte Leite e José Tavares de Sousa.

 

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