USO DE BIODIGESTORES NA REMEDIAÇÃO DE RESÍDUOS PECUÁRIO E PURIFICAÇÃO DE BIOGÁS EM CULTIVO DE MICROALGAS1

Evandro Bernardo de Lira; Patricia de Moura Almeida; Luís Celso Cardoso de Pina; Roberto Sassi; Cristiane F. da Costa Sassi; Amanda de Souza Vasconcelos

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Trabalho

Título do Trabalho

USO DE BIODIGESTORES NA REMEDIAÇÃO DE RESÍDUOS PECUÁRIO E PURIFICAÇÃO DE BIOGÁS EM CULTIVO DE MICROALGAS1

Autores

Evandro Bernardo de Lira
Patricia de Moura Almeida
Luís Celso Cardoso de Pina
Roberto Sassi
Cristiane F. da Costa Sassi
Amanda de Souza Vasconcelos

Modalidade

Resumo expandido - PÔSTER ou ORAL.

Área temática

CINZA - Foca na proteção e recuperação do meio ambiente, desenvolve tecnologias para lidar com questões ambientais, como tratamento de resíduos e remediação de áreas contaminadas.

Data de Publicação

05/11/2024

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/iii-simbiotec-427979/865153-uso-de-biodigestores-na-remediacao-de-residuos-pecuario-e-purificacao-de-biogas-em-cultivo-de-microalgas1

ISBN

978-65-272-1075-7

Palavras-Chave

Resíduos agropecuários, Biodigestores, Microalgas, Biogás.

Resumo

Introdução A preocupação com as questões ambientais tem se apresentado cada vez mais perceptível devido à demasiada geração de resíduos pecuários em diversos processos produtivos, resultando em elevados níveis de impactos ambientais. O descarte desses resíduos em corpos hídricos, a exemplo dos dejetos suínos e de aves, acarreta o aumento da poluição e eutrofização desses ambientes resultando em inúmeros malefícios, tanto para comunidades rurais como urbanas. Os principais constituintes dos dejetos suínos e aves que afetam as águas superficiais são matéria orgânica, nutrientes, bactérias fecais e sedimentos (Mokarram, 2020). Além das emissões de gases de efeito estufa, odor desagradável devido à evaporação dos compostos voláteis que prejudicam o bem-estar humano e animal (Li et al., 2020). Nesse contexto, a busca por medidas práticas de proteção ambiental atrelada ao desenvolvimento de técnicas e alternativas efetivas nas atividades agropecuárias visando minimizar o efeito dos impactos ambientais torna-se necessária. Uma das alternativas consiste em utilizar processos biológicos que possuem possibilidades de aplicações sustentáveis, a exemplo da utilização dos biodigestores, e de microalgas em estudos de tratamento de efluentes, produção e purificação de biogás. Sendo assim, a temática desta pesquisa procurou desenvolver um biodigestor caseiro anaeróbico de baixo custo, avaliar a produção do biogás, e a purificação do mesmo por meio de cultivo de microalgas. Metodologia Foram desenvolvidos três biodigestores, utilizando bombonas recicláveis para cada uma das seguintes capacidades: 150 litros, 200 litros, 240 litros, em triplicata, além de materiais de encanação de água, de esgoto e de gás. Os estercos utilizados foram doados por um criadouro de porcos e por um abatedouro de aves. Os biodigestores suíno (BS), avícola (BA) e binário (BB) (suíno + avícola), foram abastecidos com 80 kg de esterco suíno (ES) e 160 litros de água; 60 kg esterco avícola (EA) e 180 litros de água e 53 kg de ES e 106 L de água + 20 kg de EA e 60 L de água, respectivamente. As diluições utilizadas para os estercos foram de acordo com o estabelecido por (Lucas Júnior, Souza e Lopes, 2006). O tempo de retenção hidráulica foi determinado pela produção de biogás. A determinação do volume do biogás produzido por cada biodigestor foi realizada mensurando o deslocamento vertical do gasômetro graduado e multiplicando por sua área da seção transversal interna durante o período de retenção hidráulica. Durante o processo de biodigestão foi monitorado a temperatura (HOBO), e o potencial hidrogeniônico (medidor de pH portátil) dos biodigestores. A composição do biogás foi determinada de acordo com o kit portátil desenvolvido por (Kunz e Sulzbach., 2007). Parte do biogás produzido no biodigestor foi injetado no cultivo da microalga Chlorella sp. (tolerante a elevadas concentrações de CO2) visando aumentar o seu poder calorífico através da redução do conteúdo de CO2. Foram realizadas análises volumétricas de CO2 e CH4 do biogás antes de serem injetados nas culturas e pós cultura para verificar se houve redução significativa do conteúdo de CO2 e assim determinar o potencial de remoção de CO2. Adicionou-se 60L de biogás em 60 minutos (1L/min) no intervalo das 10h às 12h durante todo cultivo. Resultados e discussão A maior concentração de biogás por m3 de substrato, foi 3,747 m3 gerada pelo BS, seguida por 3,726 m3 pelo BB, e a menor produção foi 0,667 m3 para o BA. Zhou J. et al., (2016), em sua pesquisa com esterco diluído, relataram que a maior produção cumulativa de biogás foi de 16.607 mL em pH 7,0. Convertendo a produção cumulativa de biogás do BS de 3,747 m3 para mL e comparando com o volume de trabalho da pesquisa de Zhou J. et al., (2016), foi obtido 11.709 mL em pH que variou de 7 a 7,5, mostrando que o valor do biogás alcançado está próximo do relatado, e comprovando que os valores de pH para a produção de biogás estão no intervalo de pH ideal. Os biodigestores apresentaram temperatura máxima de 33,33°C e mínima de 26,59°C, com uma temperatura média de 30,76°C, sendo condições mesofílicas, ou seja, que variam de 20°C a 45°C. Temperaturas na faixa mesofílica são consideradas ideais para atingir uma produção de metano mais estável e contínua (Liu et al., 2018). Cao et al., (2020), obtiveram maior rendimento de metano em condições mesofílicas. As análises de pH, para os BS e BB variaram de 7 a 7,5 e de 7 a 8, respectivamente. E para o BA o pH variou de 6,8 a 6. Isto corrobora com o trabalho de Zhou et al., (2016), que estudaram a produção de biogás com esterco suíno diluído, e relataram que a produção de biogás e o conteúdo de metano foram significativamente maiores em pH 7,0 mL, do que em pH 6,0 e 8,0. Isto justifica as maiores concentrações de biogás para os BS e BB, e a menor produção BA, pois o pH interfere no processo de digestão anaeróbica, assim como na concentração de metano. O maior conteúdo de metano assim como a maior produção de biogás foi obtido no BS (65 a 81% de CH4 e 35% a 19% CO2) BB (68% a 80% CH4 e 32 a 20% CO2) que apresentaram os maiores valores de pH, variando de 7 a 7,5 e de 7 a 8, respectivamente, mostrando que o pH influência diretamente tanto na produção quanto na concentração de metano. Resultados semelhantes foram observados no trabalho de Cao et al., (2020), que obtiveram uma maior produção de biogás e metano a partir de esterco suíno em temperatura mesofílica na faixa de pH 7,4 a 7,8, corroborando com os resultados desta pesquisa. Observou-se que a remoção de CO2 da concentração total do biogás pelo cultivo efetuado apresentou uma média de 11±1,3% (v/v) independente da concentração de CO2. O aumento da concentração de CH4 é diretamente proporcional a remoção de CO2, aumentando o poder calorífico, como relatado por Kao et al., (2012), e pela Agência Nacional do Petróleo que a presença de CO2 no biogás reduz o poder calorífico. Kao et al., (2012), estudando a remoção de CO2 em cultivos de Chlorella sp. com adição de biogás com 20,3±1,1% (v/v) de CO2, observou que as eficiências médias de captura de CO2 pela Chlorella sp. pós aeração de biogás foram de 86,3 ± 1,9%, 80,3 ± 0,9%, 76,6 ± 1,4% e 73,7 ± 1,3% a uma taxa de fluxo de biogás de 0,05, 0,1, 0,2 e 0,3 vvm, respectivamente. Nesta pesquisa, observou-se uma remoção de CO2 de 53,8±3,3% de uma concentração de CO2 de 19,5±0,5% (v/v) em um fluxo de biogás de 1,0 vvm, evidenciando que para uma maior absorção de CO2 pelas culturas de microalgas é necessária uma menor vazão do gás, aumentando o tempo de retenção no cultivo. Conclusões Os biodigestores desenvolvidos apresentaram excelente funcionamento, pois operaram em condições anaeróbicas, e mesofílicas de temperatura, ideais para a produção de biogás. Os BS e BB apresentaram maiores produção de biogás e metano. O cultivo da microalga Chlorella sp. mostrou-se eficiente para purificação do biogás e consequente aumento do poder coloríficos fruto da remoção de 11% do CO2 dos gases contidos dentro dos biodigestores. Possivelmente outras cepas de microalgas também possam ser utilizadas para purificação dos gases e com um maior percentual de remoção de CO2. Desta forma, sugere-se a realização de trabalhos de bioprospecção para esse fim.

Título do Evento: III Simbiotec
Cidade do Evento: João Pessoa
Título dos Anais do Evento: Anais do Simbiotec
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

LIRA, Evandro Bernardo de et al.. USO DE BIODIGESTORES NA REMEDIAÇÃO DE RESÍDUOS PECUÁRIO E PURIFICAÇÃO DE BIOGÁS EM CULTIVO DE MICROALGAS1.. In: Anais do Simbiotec. Anais...João Pessoa(PB) UFPB, 2024. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/iii-simbiotec-427979/865153-USO-DE-BIODIGESTORES-NA-REMEDIACAO-DE-RESIDUOS-PECUARIO-E-PURIFICACAO-DE-BIOGAS-EM-CULTIVO-DE-MICROALGAS1. Acesso em: 17/07/2025