Aplicação de pré-tratamento enzimático para a melhoria do processo de digestão anaeróbia da água residuária da produção do café solúvel

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Nascimento Júnior, José Cordeiro do
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Pleurotus ostreatus; ARCS; cafeína; caffeine; compostos fenólicos; lacase; laccase; phenolic compounds; SCWW
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-11022025-174431/

A água residuária da produção do café solúvel (ARCS) é um efluente gerado durante a produção do café solúvel que apresenta um alto teor de matéria orgânica e diversos compostos tóxicos e recalcitrantes. A digestão anaeróbia (DA) pode ser aplicada para seu tratamento, permitindo ainda a geração energia renovável a partir da combustão do metano. Entretanto, a presença de inibidores como os compostos fenólicos e a cafeína reduzem a produção de metano, diminuindo a viabilidade econômica do tratamento. O uso da lacase vem demonstrando grande potencial para o tratamento de águas residuárias, tornando-se uma opção promissora para o pré-tratamento da ARCS. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar in vitro o potencial do extrato enzimático bruto de Pleurotus ostreatus, contendo lacase, em degradar os compostos fenólicos e a cafeína presentes na ARCS, e avaliar o efeito do pré-tratamento na eficiência da produção de metano por meio da DA. A ARCS foi caracterizada e utilizada para a produção do extrato enzimático contendo lacase, a partir do fungo P. ostreatus. Após a obtenção do extrato, foi feito o pré-tratamento enzimático da ARCS, por meio de um planejamento fatorial fracionário 24-1 e um planejamento fatorial 22 para determinar as condições ótimas de remoção de CFT. Após a etapa de otimização, foi feito o estudo cinético do pré-tratamento enzimático para determinar os parâmetros do processo. Na etapa final do trabalho, foi feito o estudo da determinação do potencial metanogênico da ARCS pré-tratada e da ARCS sem pré-tratamento, com comparação dos processos por meio da estimativa de parâmetros cinéticos da produção metanogênica. No planejamento fatorial fracionário 24-1, foi observado que a variável que mais influenciou a degradação dos CFT da ARCS, in vitro, foi o pH, sendo então selecionada para ser estuda no planejamento fatorial 22. A variável concentração de ARCS também foi selecionada para o segundo delineamento, visando avaliar maiores concentrações de ARCS. Após o planejamento fatorial 22, foi observado que o pH ótimo do meio reacional para a remoção de CFT foi 7,0, e a concentração da ARCS foi fixada em 70%. No estudo cinético do pré-tratamento enzimático da ARCS foi possível determinar os parâmetros cinéticos aparentes do processo, sendo obtidos os valores da constante de Michaelis-Menten aparente (km) e da velocidade máxima da reação aparente (Vmáx). Entretanto, no estudo cinético também foi observado que não ocorreu a remoção da cafeína, com concentrações se mantendo entre 75,76 mg.L-1 e 77,26 mg.L-1. A máxima remoção de CFT obtida foi 48,13%, observada no planejamento fatorial fracionário 24-1, demonstrando o potencial do tratamento enzimático. Apesar da remoção de parte do fenol, o pré-tratamento enzimático da ARCS não melhorou a produção de metano durante a DA, não havendo diferenças significativas entre o ensaio contendo a ARCS pré-tratada e o ensaio contendo a ARCS sem pré-tratamento. Todavia, o pré-tratamento enzimático resultou em um efluente digerido com menor concentração de CFT que os ensaios que não passaram pelo pré-tratamento, sendo benéfico para a obtenção de um efluente final menos tóxico.