Efeitos da suplementação com níquel, selênio, molibdênio, cobalto e ferro na vinhaça sobre a produção e a qualidade do biogás

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Almeida, Gabriela Maria Lima Leite de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Anaerobic digestion; Comunidade microbiana; Digestão anaeróbia; Metano; Methane; Microbial community; Suplementação; Supplementation; Vinasse; Vinhaça
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-07102024-171916/

A agroindústria sucroenergética enfrenta diversos desafios, incluindo a conversão de passivos ambientais em ativos, gerando valor, reduzindo custos de gestão de resíduos e melhorando os indicadores de sustentabilidade do setor. Entre esses passivos ambientais, destaca-se a vinhaça, caracterizada pelo seu alto volume e elevadas concentrações de material orgânico que pode ser aplicada ao processo de digestão anaeróbia (DA). Neste contexto, o objetivo desse estudo foi encontrar dosagens ideais de Níquel (Ni), Selênio (Se), Molibdênio (Mo) e Cobalto (Co) para suplementar a vinhaça e melhorar o processo de biodigestão e qualidade do biogás gerado. Além disso, devido ao fato deste substrato conter altas concentrações de sulfato em sua composição, o qual prejudica o processo de DA, foi empregada adição de Ferro (Fe) visando aumentar a biodisponibilidade dos elementos traços (ET) e quelar com o sulfato, objetivando diminuir os seus efeitos sobre a produção de gás sulfídrico (H2S). Para isso, o estudo foi dividido em três etapas subsequentes. Primeiramente foi realizado o Potencial Bioquímico de Metano (PBM) para identificar quais dosagens dos ET supracitados apresentaram melhor potencial de metano. Para isso foi utilizado o delineamento central composto rotacional (DCCR) com três dosagens para cada ET. Os ensaios foram realizados em reatores de 500 mL com volume útil de 150 mL durante 42 dias sob temperatura controlada (38±2°C) e agitação constante. Os tratamentos continham os ET e também foi adicionado Cloreto de Ferro (FeCl3) na razão 1:1 (Fe:S) presente na vinhaça. O ensaio apresentou maior potencial de produção de metano com as dosagens de 15 μg g/DQO; 8 μg g/DQO; 24μg g/DQO; 30 μg g/DQO de Ni, Se, Mo e Co, respectivamente. Após este primeiro ensaio foi realizado a DA em escala piloto utilizando reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) de 50L com volume útil de 44,36 L, inoculados com lodo granular mesofílico (38±2°C). Sendo R1(controle) e R2 (tratamento com adição dos ETs), conduzidos durante 75 dias. Com aplicação da suplementação dos ET foi possível alcançar maior produção de biogás e maior potencial de metano, apresentando aumento de aproximadamente 40% em relação ao tratamento controle. E por fim, foi realizada a identificação dos gêneros de microrganismos que predominaram nos reatores com ou sem suplementação com elementos traços durante o processo de biodigestão anaeróbia. Para essa finalidade, foi coletado amostra do inóculo de ambos os reatores no início e final do experimento e realizou-se a extração, quantificação de DNA e sequenciamento do gene 16S rRNA de bactérias e arqueias. Estes resultados demonstraram adição de ET alterou a composição da comunidade microbiana. Contudo, nem todos os gêneros de microrganismos se beneficiaram da suplementação nutricional e cresceram mais no substrato do R1. Por outro lado, os alguns gêneros envolvidos na produção de ácidos orgânicos foram mais abundantes no R2, justificando a presença de ácidos em maiores concentrações neste reator. As arqueias do gênero Methanosarcina foram 84,71% mais abundantes no reator submetido à adição de ET, justificando o maior potencial de metano encontrado na segunda etapa deste estudo. Concluise que a adição dos ET pode favorecer o crescimento de microrganismos que são mais eficientes na presença desses nutrientes, alterando a composição da comunidade microbiana e aumentando a produção de metano.