Co-digestão de glicerol bruto e esgoto sanitário visando produção de biogás em reatores anaeróbios horizontais de leito fixo - Adames, Luan Vieira [UNESP] (2022)
O aumento da demanda de energia e a diminuição da disponibilidade de combustíveis fósseis, juntamente com as crescentes preocupações com questões ambientais, impulsionaram a produção de biocombustíveis, como biodiesel e biogás. A viabilidade econômica da produção de biodiesel exige a valorização do glicerol bruto (GB), seu principal subproduto. A conversão anaeróbia do glicerol residual da produção de biodiesel tem se mostrado uma excelente opção para a produção de energia limpa a baixo custo. Devido a contaminantes presentes no GB, como metanol e sabões, e sua quantidade de matéria orgânica elevada, a co-digestão com outros resíduos é uma estratégia adotada para amenizar seu impacto na microbiota responsável pela digestão anaeróbia. Sendo constituído majoritariamente por água, o esgoto sanitário (ES) é uma excelente opção para diluir os efeitos tóxicos do GB. Neste sentido, o objetivo do presente estudo foi avaliar o emprego de diferentes proporções (v v-1) de GB e ES em quatro reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) instalados em série (R1, R2, R3 e R4), em 4 ensaios distintos; 1 (1% GB), 2 (1,5% GB), 3 (2% GB) e 4 (3% GB), referente a: (i) partida do sistema e estabilidade dos reatores; (ii) melhor relação na proporção glicerol bruto e esgoto sanitário para melhoria da produção de biogás (H2 e CH4); (iii) remoção da matéria orgânica; (iv) geração de produtos de valor agregado (ácidos graxos voláteis e 1,3-Propanodiol); (v) identificação das alterações no consórcio microbiano utilizado como inóculo. O aumento do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 0,5 para 1 dia (R1), 2,1 para 4,2 dias (R2) e 4,02 para 8,04 dias (R3) resultou em melhores produções de hidrogênio no reator R1 e metano nos reatores R2 e R3. O aumento da proporção de GB resultou em carga orgânicas volumétricas (COV) de 13,05, 18,06, 26,75 e 37,85 g DQO (L d)-1, para os ensaios 1 (1% GB), 2 (1,5% GB), 3 (2% GB) e 4 (3% GB), respectivamente. A produção de hidrogênio mais elevada no reator R1 (277,88 L H2 (m3 d)-1) ocorreu durante o ensaio 2 e no reator R2 durante o ensaio 3 (84,43 L H2 m3 d-1). A maior produção de metano foi de 312,0 L CH4 (m3 d-1) e ocorreu no reator R3 durante o ensaio 1. Nos ensaios 1 e 2 o sistema com três reatores obteve uma média de remoção de DQO de 93,6% e 98,2%, respectivamente. Após o aumento de GB para 2% no ensaio 3 a adição do reator R4 possibilitou o sistema manter uma média de remoção de 97,0% e no ensaio 4 com 3% de GB a média de remoção de DQO foi de 97,5%. Houve geração de 1,3-Propanodiol de até 4,1 g L-1 (R1 – 3% GB) e 4,8 g L-1 (R2 – 3% GB). A estratégia de co-digestão do glicerol bruto e esgoto sanitário evitou a inibição da microbiota. Além disso, houve uma mudança na abundância relativa de microrganismos entre R1, R2 e R3 e uma diminuição considerável no índice de diversidade no reator fermentativo (R1). A ordem Selenomonadales foi favorecida nos reatores R1 e R3 com o aumento do GB. A inibição das arqueias foi verificada nos reatores em série resultando na seleção da ordem Methanosarcinales. Os resultados mostraram o potencial da aplicação de reatores RAHLF em série para recuperação energética, geração de produtos de valor agregado e disposição alternativa do glicerol bruto.