Banca de DEFESA: Sávio Henrique de Barros Holanda

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: Sávio Henrique de Barros Holanda
DATA : 14/12/2022
HORA: 15:00
LOCAL: Pós-Graduação em Engenharia Civil
TÍTULO:

A Aplicação do Consórcio Microbiano à Gestão de Resíduos: Uma Alternativa Biotecnológica para Acelerar a Biodegradação Anaeróbia e a Geração de Biogás e Metano de Resíduos Sólidos Orgânicos

PALAVRAS-CHAVES:

Biomassa. Resíduos sólidos. Digestão anaeróbia. Bioenergia. Biotecnologia. Biogás. 

PÁGINAS: 112
RESUMO:

A economia mundial gera, anualmente, em torno de 2,01 bilhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos (RSU). Destes, 46% (924,6 milhões de toneladas) correspondem ao montante de resíduos orgânicos, que, caso não sejam tratados corretamente, representam um potencial agente de poluição do solo, do ar e da água. Dentre as diversas tecnologias existentes para o tratamento dos resíduos, a Digestão Anaeróbia (D.A.) destaca-se pela baixa ou nula emissão de gases de efeito estufa, pela capacidade de tratar tanto resíduos sólidos como efluentes líquidos, mas sobretudo pela geração de dois subprodutos de elevado interesse econômico e ecológico: o biogás e o biofertilizante. Em suma, a Digestão Anaeróbia consiste no processo bioquímico de sintetização de grandes conglomerados poliméricos de elevado peso molecular a oligômeros e monômeros, com baixo peso molecular, em ambiente livre de oxigênio. Este processo é constituído por quatro etapas bem definidas: a hidrólise, a acidogênese, a acetogênese e a metanogênese. Dentre estas, a fase hidrolítica é caracterizada pela degradação dos polímeros complexos com alto peso molecular (carboidratos, proteínas e lipídeos), o que confere a esta etapa um alto tempo de detenção hidráulica, em função da recalcitrância das substâncias orgânicas presentes. Visando proporcionar celeridade à fermentação anaeróbia, e a consequente redução do tempo de detenção hidráulica, adotou-se, nesta pesquisa, a técnica biotecnológica da bioaumentação, a qual consiste na adição, a um processo biológico preexistente, de microrganismos capazes de proporcionar benefícios ao sistema bioquímico, otimizando-o e reduzindo o tempo de biode. Para tanto, um consórcio microbiano composto pelas cepas Bacillus subtilis (T9) e Alcaligenes faecalis (T19) foi utilizado, objetivando promover uma melhoria na degradação das biomassas residuais e a consequente produção de biogás e metano. Utilizaram-se onze biodigestores BMP, em frasco de borossilicato (250 mL), com conexões em latão, e manômetro analógico (escala de 0-1 kgf/cm² e intervalo de 0,02), dentro dos quais foram inseridas quantidades variadas de substrato (resíduos sólidos orgânicos hortifrutigranjeiros secos e triturados) e inóculos (digestato de uma planta de biogás e consórcio microbiano), os quais se constituíram nas duas variáveis independentes. Adotando-se a ferramenta do Planejamento Experimental (DCCR – 2³), sendo o Planejamento composto central constituído por Experimentação sequencial (fatorial com pontos centrais, axiais e curvatura), esta permite uma “economia” na experimentação, com replicação apenas nos pontos centrais. Totalizando-se onze experimentos, a referida batelada de fermentação anaeróbia foi desenvolvida utilizando as seguintes configurações: 3,0 g RO + 7,27 mLDG + 42,73 mLC; 3,0 g RO + 42,73 mLDG + 7,27 mLC; 7,0 g RO + 7,27 mLDG + 42,73 mLC; 7,0 g RO + 42,73 mLDG + 7,27 mLC; 2,18 g RO + 25 mLDG + 25 mLC; 7,82 g RO + 25 mLDG + 25 mLC, respectivamente, os pontos (-1,0, -1,0; -1,0, 1,0; 1,0, -1,0; 1,0, 1,0; -1,41, 0; 1,41, 0; 0, -1,41; 0, 1,41), com a triplicata dos experimentos (5 g RO + 25 mLDG + 25 mLC) se concentrando no ponto central (0,0, 0,0). Composto, predominantemente, por frutas (89,71%), com quantidades traços de folhosos (6,75%) e leguminosas (3,54%), os resíduos orgânicos estudados apresentaram um teor de umidade (%W) 85,56%, um pH de 3,5, uma relação DBO₅/DQO de 0,936, um teor de sólidos voláteis de 0,93 g*gST^-1 e uma relação C/N de 12,3. Tais dados apontam para um resíduo ácido e biodegradável, apesar da relação C/N não ser favorável à fermentação anaeróbia. Por sua vez, o digestato, que apresentava inicialmente valores de pH, de relação DBO₅/DQO e de sólidos voláteis de, respectivamente, 7,1, 0,23 mg*L^-1 e 0,56 g*gST^-1 foi submetido a um processo de aclimatação/incubação de 6 meses (t ≈ 180 dias), com o fim de permitir a autodepuração da carga orgânica intrínseca do efluente, bem como estabilizar parâmetros de físico e bioquímicos, apresentando, ao final da incubação, os valores de pH, de relação DBO₅/DQO e de sólidos voláteis de, respectivamente, 7,6, 0,02 mg*L^-1 e 0,41 g*gST^-1. A utilização do efluente aclimatado foi necessária com o objetivo de promover melhorias e fluidez ao processo bioquímico anaeróbio, sobretudo em prol da elevação/correção do pH do sistema. Posterior à fermentação anaeróbia, foi observado o maior Potencial Acumulado de biogás no Experimento 1, o qual foi composto por 3,0 g RO + 7,27 mLDG + 42,73 mLC, registrando 113,26 NmL_biogás/gSV, seguido pelo Experimento 5, que foi composto por 2,5 g RO + 25 mLDG + 25 mLC, registrando 53,13 NmL_biogás/gSV. No que diz respeito aos Potenciais de gás metano presente no biogás, tais Experimentos 1 e 5 atingiram, respectivamente, 62,57 NmL_CH4/gSV e 37,76 NmL_CH4/gSV, sendo, também, os Experimentos que obtiveram melhores rendimentos de metano. Os demais Experimentos (2, 4, 8 e 9) apresentaram os respectivos valores: 20,21, 0,77, 15,76, 1,19 NmL_CH4/gSV. Os Experimentos 3, 6 e 7 apresentaram elevadas quantidades de sólidos voláteis, tendo alta carga orgânica, inibindo a digestão anaeróbia. Assim sendo, é possível observar, através de dados concretos, que a Gestão de Resíduos Sólidos ou biomassas residuais pode atingir maiores níveis de eficiência e melhoria da qualidade do processo biodegradativo anaeróbio, com a adoção de ferramentas oriundas da Biotecnologia Ambiental e Industrial, como a aplicação de consórcios de microrganismos aos problemas socioambientais.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 3199298 - MAURICIO ALVES DA MOTTA SOBRINHO
Externo ao Programa - 1742969 - JORGE VINICIUS FERNANDES LIMA CAVALCANTI - UFPEExterna à Instituição - ALESSANDRA LEE BARBOSA FIRMO - IFPE
Externo à Instituição - ARMANDO BORGES DE CASTILHOS JUNIOR - UFSC
Externa à Instituição - LAIS ROBERTA GALDINO DE OLIVEIRA - UFG