Equipe integrante: Ênio Nazaré de Oliveira Júnior¹, Antônio Carvalho dos Santos Júnior²; Bruna Râmela de Melo²; Júlia Moreira Silva³.

¹Tutor do grupo PET Biosus e Professor do Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.

²Alunos de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.

³Aluna de Graduação em Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.

Endereço para correspondência: antoniocsjr7@gmail.com.

A preocupação com o meio ambiente tornou-se constante na atualidade. Em decorrência disso, os órgãos públicos fiscalizadores enrijeceram as leis ambientais que dizem respeito ao lançamento de efluentes em corpos hídricos. Dessa forma, tornou-se indispensável para as indústrias a implantação de um sistema eficiente de tratamento de seus resíduos (SILVEIRA, 2010). Biodigestores anaeróbios são sistemas que aliam tratamento de efluentes à produção de energia na forma de biogás (JOHANSSON, 1993) e, ao final do processo, geram um lodo com boas características fertilizantes. Porém, seu uso é limitado pelo grande volume de fermentação requerido, alto teor de matéria orgânica residual ao final do processo (PARANYCHIANAKIS e ANGELAKIS, 2006) e rápida acidificação do reator, comprometendo a atividade dos microrganismos presentes (CREMONEZ, 2016). Uma alternativa para aumentar o desempenho dos biodigestores é a inserção de um leito fixo que favorece o estabelecimento da biota microbiana responsável pela biodigestão. Neste sentido, a linha de pesquisa dos Biodigestores do grupo PET Biotecnologias para a Sustentabilidade, tem como objetivo o desenvolvimento e a otimização de biodigestores utilizando carvão como leito fixo para tratamento de efluente de soro de queijo. Diversas pesquisas realizadas pelo grupo comprovam que a adição do leito de carvão é eficiente na manutenção do pH do meio e também aumenta a produção de biogás e a remoção de matéria orgânica do efluente, quando comparados a biorreatores sem a presença de leito. Esse aumento de eficiência ocorre pois o carvão atua como tampão e, por apresentar estrutura altamente porosa, favorece a adesão e crescimento dos microrganismos responsáveis pela metabolização da matéria orgânica (WEBER et al., 1978) e consequente formação de biogás. Além disso, sua estrutura porosa permite a adsorção das moléculas de substrato e dessorção gradual, controlando o metabolismo dos microrganismos e evitando acidificação rápida do meio (HERZBERG et al., 2003). No ano de 2017 o grupo participou do IV Simpósio de Microbiologia da UFMG com o trabalho “Avaliação do efeito da adição de leito fixo de carvão na manutenção do pH e remoção da matéria orgânica em biodigestores anaeróbicos”, que demonstrou remoção significativa de 96,8% de matéria orgânica em biodigestor de 1L com leito fixo de carvão de ossos bovinos contra 48,7% de remoção em biodigestor de 1L com ausência de leito. Também no ano de 2017, a linha de pesquisa participou do XXI Simpósio Nacional de Bioprocessos com o trabalho “Optimization of gas production in biodigestors through the introduction of different types of fixed bed of coal”, premiado como o melhor da área de Biotecnologia Ambiental. Neste trabalho, foram realizados testes em escala laboratorial com biodigestores utilizando como leito fixo carvão ativado e carvões de pirólise produzidos a partir de resíduos orgânicos provenientes do restaurante universitário do campus UFSJ/CAP na temperatura de 300°C durante os tempos de 45 e 90 minutos. A produção de biogás no biodigestor com carvão ativado foi substancialmente maior do que no controle (sem leito), sendo 28,47 mL e 4,57 mL, respectivamente. Por outro lado, os biodigestores com carvão de pirólise (45 e 90 minutos) produziram 5,10 mL e 1,77 mL de biogás. A baixa produção de gás nos biorreatores com carvão de resíduos pode ser atribuída ao fato de ser necessária uma temperatura superior a 300°C para realização de uma pirólise eficiente (ANDRADE, 2015) e também pelo fato de tais carvões apresentarem uma composição rica em cloro, composto que pode ser altamente prejudicial à microbiota. De uma maneira geral, o grupo de pesquisa já comprovou que a introdução de leito fixo de carvão é benéfica para o funcionamento de biodigestores e agora tem como objetivo a construção de biodigestores de maior escala para futura aplicação em comunidades rurais da região de Ouro Branco.

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Palavras-Chave: Tratamento de efluentes, biodigestão anaeróbica, biogás, leito fixo, carvão.

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Referências:

1. Andrade, L. A. D. Aproveitamento do caroço de manga: um estudo de viabilidade da pirólise usando energia solar. Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.

2. CREMONEZ, P. A., TELEKEN, J. G., FEIDEN, A., ROSSI, E. D., SOUZA, S. M. D., TELEKEN, J., ANTONELLI, J. Biodigestão anaeróbia de um polímero orgânico de fécula de mandioca. Revista de Ciências Agrárias, v. 39, n. 1, p. 122-133, 2016.

3. HERZBERG, M., DOSORETZ, C. G., TARRE, S., GREEN, M. Patchy Biofilm Coverage Can Explain the Potential Advantage of BGAC Reactors. Environmental Science and Technology. v. 37, n.18, p. 4274-4280, 2003.

4. JOHANSSON, T. B. Renewable energy: sources for fuels and electricity. Washington, D. C.: Islandpress, 1993.

5. PARANYCHIANAKIS, N. V., ANGELAKIS, A. N. Treatment of Wastewater With Slow Rate Systems: A Review of Treatment Processes and Plant Functions. Critical Reviews in Environmental Science and Technology.  v. 36, n. 3, p. 187-259, 2006.

6. SILVEIRA, G. E. Sistemas de Tratamentos de Efluentes Industriais. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.

7. WEBER, J. W., PIRBAZARI, M., MELSON, G. Biological growth on activated carbon: an investigation by scanning electron microscopy. Environmental Science & Technology. v. 12, n. 7, p. 817-819, 1978.