Produção de biogás a partir da co-digestão de resíduos da geração de energia

Abstract

Aplicações de microalgas tem tornado esses micro-organismos importantes em pesquisas com fins tanto comerciais como energéticos. A biofixação de CO2 por microalgas é vista como uma forma economicamente viável e ambientalmente sustentável para mitigar as emissões de CO2 e geração de biomassa para obtenção de bioprodutos de alto valor agregado como os biocombustíveis. Na digestão anaeróbia da biomassa de microalgas a adição de um cosubstrato rico em carbono pode facilitar o processo de produção de biogás. O glicerol possui alta concentração de carbono orgânico e é solúvel em água. Neste sentido, a combinação de ambos os substratos pode solucionar um dos principais problemas para o processo de digestão, que reside no equilíbrio da razão (C/N). Co-digestão anaeróbia consiste na digestão anaeróbia de uma mistura de dois ou mais substratos com composições complementares. O objetivo do estudo foi avaliar a geração de biogás através da co-digestão anaeróbia de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 e glicerol bruto. Para a realização do estudo foram construídos e operados sete biorreatores com volume útil de 1,5 L, alimentados com 5, 6, 10, 15 e 20 g.L -1 da mistura de biomassa de Spirulina e glicerol. A adição de diferentes quantidades de glicerol (5 e 10 g.L -1 ) foi utilizada como um suplemento na digestão anaeróbia em sistema de batelada. A razão C/N variou de 3,3×103 a 23,7. Os ensaios foram realizados a 35 °C, em reatores equipados com sistema de coleta de gás, alimentação e retirada do efluente líquido, operados em batelada sequencial. O efluente líquido dos reatores foi analisado quanto ao pH, nitrogênio amoniacal e alcalinidade. O volume de biogás produzido diariamente foi medido em gasômetro de frasco invertido. Em todos os ensaios, os valores médios de pH variaram de 7,0 a 7,3 e nitrogênio amoniacal de 62,02 a 1100,99 mg.L-1 . A alcalinidade do efluente variou entre 1133,37 e 3578,98 mg.L-1 CaCO3. Em todos os ensaios com adição de glicerol houve incremento na produção específica de biogás (0,16 – 0,24 d -1 ) quando comparado ao ensaio em que somente biomassa microalgal era alimentada no processo (0,03 L.d-1 ), demonstrando ser esta uma alternativa interessante para a produção de biocombustível e concomitante agregação de valor ao glicerol residual da produção de biodiesel.

Applications of microalgae have made these important micro-organisms in studies with both commercial and energy. The biofixation of CO2 by microalgae is seen as an economically viable and environmentally sustainable way to mitigate CO2 emissions and generation of biomass to obtain high value-added bioproducts like biofuels. In anaerobic digestion of biomass of microalgae rich adding a co-substrate carbon can facilitate the process of biogas production. Glycerol has a high concentration of organic carbon and is soluble in water. Accordingly, the combination of both substrates can solve major problems for the digestion process, which resides in balancing the ratio (C/N). Anaerobic co-digestion in the anaerobic digestion is a mixture of two or more substrates having complementary characteristics. The aim of the study was to evaluate the generation of biogas through anaerobic co-digestion of biomass of Spirulina sp. LEB 18 and crude glycerol. For the study were built and operated seven bioreactors with working volume of 1.5 L, fed with 5, 6, 10, 15 and 20 g.L -1 mixed biomass of Spirulina and glycerol. The addition of different amounts of glycerol (5 and 10 g.L -1 ) was used as a supplement in anaerobic digestion in a batch system. The C/N ratio varied from 3.3 to 20 Assays were performed at 35°C in a reactor equipped with gas collection, removal and feeding the liquid effluent system and operated in sequential batch. The reactor effluent was analyzed for pH, ammonia nitrogen and alkalinity. The volume of biogas produced was measured daily in gasholder inverted bottle. In all trials, the mean pH values ranged from 7.0 to 7.3 and ammonia nitrogen from 62.02 to 1100.99 mg.L -1 . The alkalinity of the effluent was between 1133.37 and 3578.98 mg.L -1 CaCO3. In all tests with the addition of glycerol there was an increase in the specific biogas production (0.16 to 0.24 L.d -1 ) when compared to the test when only microalgal biomass was fed into the process (0.03 d.L -1 ), demonstrating that this is an interesting alternative for the production of biofuel and concomitant adding value to the residual glycerol from biodiesel production.