Resumo
A presente pesquisa teve como foco o emprego de processos hidrolíticos da biomassa algácea, a fim de aumentar a sua biodegradabilidade algácea no processo de digestão anaeróbia em estações de tratamento de esgoto. O lodo algáceo mixotrófico coletado no efluente de uma lagoa de estabilização facultativa através de coagulação – floculação – decantação e desaguamento apresentou uma concentração média de sólidos totais de 35.1 g/L. Os resultados mostraram que a hidrólise térmica foi mais eficiente na redução de SST e SSV e que, sob uma temperatura de 90°C, é possível um aumento de 15% da DQO filtrada via solubilização. O grau de solubilização obtido nesta pesquisa para a dosagem do álcali em pH 12 (aprox.100meq/L de NaOH) está próximo ao descrito por demais autores e, de uma maneira geral, observou-se que a hidrólise alcalina foi mais eficiente na solubilização de DQO quando comparado ao processo térmico. O substrato obtido a partir da biomassa hidrolisada termicamente à temperatura de 80°C apresentou melhores resultados de produção de biogás nos testes de atividade metanogênica quando comparado ao obtido via processo alcalino à pH 12.
Introdução
A produção de energia a partir de biocombustíveis oriundos de microalgas possui diversos desafios que devem ser superados até que sua aplicação seja considerada completamente competitiva economicamente (WARD et al., 2014). A produção de biodiesel a partir da extração de lipídeos de microalgas, por exemplo, se tornou foco de estudos por muitos anos como uma das possíveis tecnologias nesta direção. Porém, estudos apresentados por SIALVE et al. (2009) destacaram a inviabilidade energética deste processo, tendo em vista o ciclo de vida das microalgas e a porcentagem média de lipídeos acumulados. Em grande escala, sua produção também apresenta grandes limitações devido a necessidade de um cultivo com altas concentrações de biomassa, além de alto consumo energético para coleta e o processamento necessário a extração de lipídeos (PASSOS et al., 2014).
Desta forma, a digestão anaeróbia do lodo algáceo passou a ocupar posição de destaque como processo mais efetivo e simples de produção de energia, produzindo biogás. Segundo CHO et al. (2013), dentre as principais vantagens da digestão anaeróbica para recuperação desta energia algácea, tem-se o fato das microalgas coletadas do sistema de cultura poderem ser utilizadas diretamente como substrato sem necessidade de secagem, além deste método poder ser aplicado também às microalgas coletadas de diversos ambientes naturais.
A fim de otimizar a biodegradabilidade da biomassa algácea durante a digestão anaeróbia, diversos processos de hidrólise têm sido estudados, promovendo a lise celular algácea e geração de diferentes subprodutos (XUAN et al., 2009). A escolha do processo hidrolítico depende da espécie predominante no meio de cultivo e as características particulares do grupo dominante. A hidrólise térmica consiste em solubilizar a biomassa algácea a partir de adição de calor, no qual a temperatura ótima para a solubilização da matéria orgânica depende das características da biomassa utilizada. Estudos registram ensaios com temperaturas variando de 50 a 270°C (CARRÈRE et al., 2010). Processos alcalinos consistem na adição de uma solução alcalina à biomassa algácea a fim de elevar o pH desta e são comumente utilizados para a solubilização de exopolímeros, favorecendo o ataque de bactérias aos compostos orgânicos (ANDRADE, 2004; ABREU, 2004; BOHUTSKYI e BOUWER, 2013).
A hidrólise alcalina apresenta duplo efeito sobre a biomassa com o aumento da área superficial específica devido ao inchaço pelas reações de saponificação, e clivagem de ligação de carboidratos. Estes efeitos favorecem o ataque de microrganismos anaeróbios na digestão gerando maior produção de biogás (MADHY et al. 2014; MAO et al., 2015; ARIUNBAATAR et al., 2014). Um aspecto relevante é que a biomassa pode consumir parte da dosagem do álcali aplicado, necessitando assim de maiores dosagens deste reagente para a digestão anaeróbia desejada. Já o processo térmico, segundo Carrere et al. (2016), promove o aquecimento da biomassa a fim de liberar ácido acético, atuando como catalizador no processo de hidrólise de polímeros de hemicelulose e de celulose na digestão anaeróbia. Ambos os processos hidrolíticos possuem características singulares, cabendo compará-los em relação a maior solubilização de compostos para geração de biogás, em especial o gás metano produzido na digestão anaeróbia da biomassa algácea.
A presente pesquisa tem como objetivo comparar processos hidrolíticos térmicos e alcalinos da biomassa algácea, a fim de aumentar a biodegradabilidade algácea no processo de digestão anaeróbia através da solubilização de carbono orgânico, nitrogênio e fósforo. O projeto faz parte da análise de eficiência energética de uma tecnologia que transformará as estações de tratamento de esgoto em sistemas superavitários em energia, em desenvolvimento no Núcleo Água da Universidade Federal do Espírito Santo.
Autores: Gisele Gavazza Lamberti; Gustavo Henrique Loureiro Ferreira e Ricardo Franci Gonçalves.
