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Comparação da produção de biogás a partir da digestão anaeróbia de diferentes tipos de lodo

Resumo: Neste trabalho foi avaliada a produção de biogás a partir da digestão anaeróbia (DA) de resíduos de arroz (utilizado para cultivo de fungos) e couro curtido ao cromo (RCCC) (inóculos). Adicionaram-se a estes, lodos de estação de tratamento de efluentes, provenientes de um curtume (LC) e de uma universidade (LU). A digestão anaeróbia gera biogás, rico em metano, e pode ser uma alternativa para o tratamento de resíduos. O objetivo deste estudo foi avaliar o volume e a fração molar do biogás gerado a partir da adição de diferentes lodos aos inóculos. As combinações foram dispostas em frascos de vidro vedados, a 35°C, o ensaio foi mantido enquanto ocorreu geração de gás. O volume de biogás foi determinado utilizando o método volumétrico, a fração molar foi determinada por cromatografia gasosa. Os teores de carbono orgânico e sólidos totais (ST) foram determinados antes e depois dos ensaios de digestão anaeróbia. Verificou-se que a amostra de arroz com a adição do LU apresentou o maior volume de gás gerado (132 mL/g ST). A mesma amostra de lodo apresentou a maior fração molar de metano, aproximadamente, 0,76 e gerou em torno de 40 mL de biogás. A combinação do LU e do resíduo de arroz gerou fração molar de hidrogênio de em torno de 0,35. Houve redução dos teores de carbono orgânico e ST em todas as combinações analisadas. O processo de digestão anaeróbia é uma alternativa promissora para a co-digestão dos resíduos avaliados.

Introdução: Resíduos dispostos sem contenção ou tratamento adequado produzem gases causadores do efeito estufa, principalmente, o metano e o dióxido de carbono, pois a sua geração ocorre de maneira espontânea. Pesquisadores têm avaliado diferentes tecnologias para melhor tratar e/ou reaproveitar os resíduos gerados em diferentes processos. Dentre estes processos, a digestão anaeróbia (DA) pode ser uma alternativa ambientalmente viável. Sua principal vantagem está na produção do biogás, o qual pode ser utilizado na produção de energia renovável [1]. Uma tendência crescente relacionada a utilização da DA tem sido reportada ao longo dos anos [2-6]. A digestão anaeróbia pode ser definida como um processo livre de oxigênio que transforma matéria orgânica, a partir de uma complexa combinação de microrganismos anaeróbios que podem degradar a matéria orgânica em condições específicas. Como benefícios deste processo podese citar a recuperação de energia na forma de biogás, a estabilização de resíduos, a redução de odor e uma alternativa de tratamento para a maior parte dos resíduos perigosos e não perigosos [7-12]. O biogás é um meio promissor para atender as necessidades globais de energia, proporcionando vários benefícios ambientais [12]. Além disso, a partir do ponto de vista sócio econômico, o biogás tem um custo relativamente baixo de matéria-prima e reduz consideravelmente os custos de tratamento de resíduos. A composição do biogás bruto consiste em metano (60%), dióxido de carbono (40%), vapor de água e quantidades vestigiais de ácido sulfídrico e amônia. O teor de metano no biogás pode variar para diferentes substratos, consórcios biológicos e condições do biodigestor [13]. Os substratos mais frequentemente empregados para o processo de conversão de resíduos em energia são os estercos, lodos de estação de tratamento de efluentes e resíduos sólidos urbanos. Com o objetivo de melhorar o processo de digestão anaeróbia, outros resíduos podem ser adicionados ao processo, sendo que os mais utilizados são os resíduos industriais (41%), os agrícolas (23%) e os municipais (20%) [14]. Neste contexto, podem ser citados resíduos de arroz e resíduos de couro curtido ao cromo. O arroz parboilizado além de ser um cereal importante para o consumo humano, pode ser utilizado no cultivo de fungos (Trichoderma sp), para o tratamento de plantas. Estes produtos agem no controle preventivo e curativo de doenças causadas por fungos fitopatogênicos. Após o crescimento dos fungos, o arroz parboilizado, agora resíduo do processo, pode ser utilizado para a produção de biogás. A indústria coureira tem fundamental importância na economia do Brasil. Segundo o Centro das Indústrias de Curtumes do Brasil (CICB), o país nos últimos 2 anos produziu em média 45 milhões de peles, anualmente. Para cada pele tratada, aproximadamente 4,5 kg de resíduos provenientes da etapa de rebaixamento (ajuste da espessura do couro) são gerados [15]. Dessa maneira, estima-se que são geradas 202 mil toneladas de resíduos de rebaixamento por ano, geralmente, destinados para Aterros de Resíduos Industriais Perigosos (ARIPs). Em relação aos lodos de estação de tratamento de efluentes, estes contêm uma quantidade considerável de água, matéria orgânica e microrganismos [16-17]. Em função das quantidades geradas e das características dos resíduos descritos anteriormente, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biogás gerado a partir de amostras de resíduos de arroz e couro curtido ao cromo, com adição de diferentes lodos de estação de tratamento de efluentes.utilizado na produção de energia renovável [1]. Uma tendência crescente relacionada a utilização da DA tem sido reportada ao longo dos anos [2-6].tratamento de efluentes (ETE), de curtume (LC) e os resíduos de rebaixamento de couro curtido ao cromo, foram disponibilizados por um curtume local (Portão – RS). O lodo da ETE da universidade foi disponibilizado pela Universidade de Caxias do Sul (UCS). B. Ensaios de determinação de sólidos totais, umidade, carbono orgânico e cromo As determinações da porcentagem de umidade e teor de sólidos totais (ST) dos resíduos de arroz e couro curtido ao cromo foram realizadas com base na norma ASTM D3790- 12 [18]. O teor de sólidos totais das amostras LU e LC foram analisados com base na norma ABNT NBR 14550 [19]. O teor de carbono orgânico foi determinado por meio de oxidação do carbono da amostra em meio ácido. Seguida da titulação com sulfato de ferro. A metodologia adotada foi baseada em Walkley-Black (1934) [20]. As análises para a quantificação do cromo foram realizadas pelos métodos 3030H e 3111B, dos Métodos Padronizados para Análise de Água e Águas Residuais [21]. Esta metodologia consiste na digestão ácida com utilização de ácido nítrico e posterior análise por absorção atômica. C. Ensaios de digestão anaeróbia A influência da adição dos lodos na produção de biogás foi avaliada quanto ao volume e a fração molar do gás gerado. Foram utilizadas, como substratos, amostras de resíduo de couro pré-tratado (pelo processo químico e térmico) e resíduo de arroz, com adição do LC e LU. As amostras foram dispostas em frascos com volume total de 100 mL. O ensaio foi conduzido a 35ºC, pelo período em que foi constatada a geração de biogás. O pré-tratamento térmico do RCCC consistiu em dispor o mesmo em um recipiente de vidro vedado e autoclavado em equipamento Prismatec modelo CS, sob pressão de 1 atm, por 15 minutos. O pré-tratamento químico foi adaptado da metodologia utilizada por [11], utilizando 200% de água destilada, 0,003 g de ácido oxálico e 0,003 g de ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA). O teor de sólidos para todos os ensaios foi mantido em 9%. D. Volume e fração molar do biogás gerado O volume e a fração molar de biogás gerado em cada amostra foram avaliados diariamente. A verificação do volume de gás gerado foi realizada através do método volumétrico. Para as análises cromatográficas foi utilizado um cromatógrafo gasoso da marca DANI Master, gás nitrogênio (N2) como arraste, um detector de condutividade térmica (TCD) e uma coluna capilar Supelco Carboxen TM 1006 (30 m x 0,53 mm). Durante as coletas das amostras foi utilizada uma seringa do tipo Gasthight, da marca Hamilton de 1 mL [22].

Autores: Jayna Pessuto Silva; Daniele Perondi; Danielle Restelatto; Marcelo Godinho e Aline Dettmer.

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