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Biodigestão anaeróbia mesofílica da água residuária de laticínio em sistema conjugado de reator hidrolítico seguido de reator metanogênico

Alves, Alex Marquiti

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de São Carlos 2023-06-02

Acesso online

  • Título:
    Biodigestão anaeróbia mesofílica da água residuária de laticínio em sistema conjugado de reator hidrolítico seguido de reator metanogênico
  • Autor: Alves, Alex Marquiti
  • Orientador: Damianovic, Marcia Helena Rissato Zamariolli
  • Assuntos: Penicillium Citrinum; Biodigestão Anaeróbia; Células Íntegras; Hidrólise Enzimática; Penicillium Citrinum; Anaerobic Digestion; Enzymatic Hydrolysis; Whole Cells
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Descrição: Os efeitos da aplicação do pré-tratamento biológico da água residuária (AR) de laticínio com células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum, em reatores contínuos de fase ácida, foram investigados objetivando-se a redução do tempo de tratamento anaeróbio convencional, melhora da qualidade efluente e aumento da produção de biogás, em reator contínuo de leito fixo (AnSTBR). Os reatores hidrolíticos (RH) inoculados com diferentes concentrações de células íntegras, associados a diferentes concentrações enzimáticas (7500 e 22500 U), foram operados à temperatura de 37°C e TDH de 12 horas. Os efluentes do processo hidrolítico serviram de substrato para o reator metanogênico. Durante a fase ácida de operação (pré-tratamento), foram alcançadas remoções de DQO inferiores a 20% e bioconversões médias superiores a 90% para gliceróis e carboidratos totais, enquanto que valores médios inferiores a 40% foram obtidos para proteínas totais. Além da presença do fungo Penicillium citrinum como microrganismo inicialmente inoculado nos RHs e por meio da caracterização metagenômica, dada pela amplificação e sequenciamento do gene rRNA 16S, pode-se atribuir a predominância de Streptococcus, microrganismo de maior abundância relativa encontrado na AR bruta, à fase de conversão inicial de lactose em ácido lático, enquanto que a predominância de Clostridium esteve relacionada à fase de produção de ácidos graxos, com maiores abundâncias relativas nos RHs. Na avaliação dos efeitos do pré-tratamento biológico para remoção de DQO e produção de biogás no reator AnSTBR, inoculado com lodo anaeróbio, operado sob temperatura de 37°C, carga orgânica volumétrica (COV) de 6,0-7,0 kgDQO/(m³.dia) e 0,3 gNaHCO3/gDQO, os resultados mostraram redução do tempo total requerido de tratamento de 42 horas (única etapa) para 32 horas, quando o reator hidrolítico (TDH de 12 horas) precedeu o reator metanogênico (TDH de 20 horas). Foi observada a produção estável do biogás, com concentração de metano próximo a 75%, em todas as fases de operação do reator AnSTBR alimentado com AR pré-tratada. O pré-tratamento biológico da AR de laticínio, em RH com 7500 U, mostrou aumento no rendimento de metano calculado de 290 para 338-355 mL CH4/gDQO removida, produção volumétrica de metano de 4900 para 11200-11950 mL e produção volumétrica diária de metano de 1500 para 1810 mL CH4/(L.dia). A alimentação do reator AnSTBR com AR pré-tratada induziu ao aumento da produção de metano pela via hidrogenotrófica, além de provocar mudanças significativas na diversidade bacteriana encontrada, com destaque para Lentimicrobium, com abundância relativa de 16,55%, seguido de Blvii28 wastewater-sludge (10,75%) e Pelotomaculum (10,46%). Para o domínio fungi, ao final da operação do reator AnSTBR com AR pré-tratada, foi identificado a predominância de Penicillium, anteriormente não encontrado pelo sequenciamento do gene ITS1 e ITS2. Tais efeitos evidenciam o potencial do pré-tratamento da AR com células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum, associando-a aos benefícios biodigestão anaeróbia, como unidade principal do tratamento de efluentes.
  • DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-05072023-163638
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de São Carlos
  • Data de criação/publicação: 2023-06-02
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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