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12 de julho de 2017

Tratamento de água residuária a base de xilose em reator descontínuo visando à produção de biometano – Artigo técnico

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Publicado por: Quimica e Derivados
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    Química e Derivados, Tratamento de água residuária a base de xilose em reator descontínuo visando à produção de biometano - Artigo técnicoFigura 1. Esquema do reator operado em batelada e batelada alimentada sequenciais

    Texto: Julia P. Vaz1, Lívia F. Zeferino1, Luana C. M. Cantagesso1, Roberta V. Figueiredo1, Suzana M. Ratusznei1 e José A. D. Rodrigues1

    RESUMO: Neste trabalho foi estudada a aplicação do reator (5 L) anaeróbio com biomassa imobilizada e operado nos modos batelada e batelada alimentada sequenciais (AnSBBR) ao tratamento (30°C) de água residuária sintética a base de xilose (1000-5000 mgDQO/L e carga orgânica aplicada de 1-5 gDQO/L∙d), no intuito de estudar a obtenção de biometano. Os principais resultados obtidos mostram a estabilidade em termos de pH, alcalinidade à bicarbonato e ácidos voláteis totais, sendo que os indicadores de desempenho apresentaram melhores valores para a operação em batelada, cuja eficiência de remoção para a alimentação de 5000 mg-DQO/L foi de, aproximadamente, 50% para DQO e de 100% para carboidrato, sendo a produtividade molar volumétrica de 23,2 mmolCH4/L∙d, a produtividade específica de 0,92 mmolCH4/g-SVT∙d e os rendimentos entre metano produzido e matéria orgânica consumida, nas formas de DQO e de carboidrato, referentes às cargas orgânicas removidas, foram de 6,0 mmolCH4/g-DQO e 3,1 mmolCH4/g-carboidrato, respectivamente. O ajuste do modelo cinético permitiu a proposição de um mecanismo metabólito simplificado no qual os ácidos acético e propiônico são os principais compostos intermediários.

    INTRODUÇÃO

    Frente ao aumento das necessidades por energia obtida de maneira econômica e sustentável, os biocombustíveis têm apresentado importância. No Brasil, a produção de etanol de cana de açúcar possui destaque, havendo um crescente interesse na produção de etanol de segunda geração, que é o etanol produzido de bagaço, promovendo aumento de produtividade em relação à área plantada. Além disso, o aproveitamento da vinhaça para geração de biometano é outra importante opção para otimização do processo, sendo que sua composição na produção de etanol de segunda geração possui considerável quantidade de xilose, que é a pentose derivada da hidrólise da hemicelulose do bagaço, pois as leveduras não assimilam tal açúcar (Rabelo et al., 2011).
    Tratamento de vinhaça em reator anaeróbio operado em batelada e batelada alimentada sequenciais com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (AnSBBR) é uma opção tecnológica de operação descontínua, havendo vários estudos sobre a influência das variáveis do processo na eficiência e estabilidade quando aplicado ao tratamento de diversos efluentes para produção de biometano (Bezerra et al., 2009; Lovato et al., 2012; Lullio et al., 2014).

    Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo o estudo da aplicação do AnSBBR para obtenção de biometano a partir de água residuária sintética a base de xilose, avaliando-se a influência da estratégia de alimentação e da concentração do afluente sobre os indicadores de desempenho referentes à estabilidade do processo, consumo de matéria orgânica, produção/consumo de compostos intermediários, produtividade de biometano, e fator de rendimento entre metano produzido e matéria orgânica consumida, nas formas de DQO e de carboidrato, incluindo ainda o ajuste de modelo cinético para validar uma proposta de mecanismo metabólico.

    MATERIAIS E MÉTODOS

    Reator AnSBBR

    O reator AnSBBR (Figura 1) foi operado a 30°C em batelada (ciclos de 8 h e tempos de carga e descarga de 10 min) e batelada alimentada (ciclos de 8 h, tempo de carga de 4 h e de descarga de 10 min) sequenciais, tratando 1 L de meio por ciclo, sendo o volume total de meio líquido no reator de 3 L, ou seja, a cada ciclo era alimentado/descarregado 1 L e mantido 2 L de meio líquido residual.

    Química e Derivados, Tratamento de água residuária a base de xilose em reator descontínuo visando à produção de biometano - Artigo técnico

    Inóculo e imobilização da biomassa em suporte inerte

    O inóculo (biomassa) era proveniente de reator UASB, tratando água residuária de abatedouro de aves. Esse inóculo na forma granulada apresentou concentração de sólidos totais (ST) e de sólidos voláteis totais (SVT) de 36,4 e 31,7 g/L, respectivamente. A biomassa foi imobilizada em espuma de poliuretano (cubos de 1 cm e densidade aparente de 23 kg/m³).


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