Avaliação da digestão anaeróbia em duas fases de resíduos alimentares em escala piloto

Abstract

O tratamento e disposição final dos resíduos sólidos urbanos (RSU) é um problema preocupante tanto do ponto de vista ambiental quanto do social. Na busca por tecnologias de tratamento do RSU a digestão anaeróbia desponta como uma tecnologia estratégica de tratamento e conversão do resíduo sólido orgânico em energia. Sistemas anaeróbios convencionais, de uma fase, colocam dois grupos de microrganismos (acidogênicos e metanogênico) com constantes cinéticas, restrições termodinâmicas e ambientais bastante distintas em um mesmo ambiente, quando aplicadas altas cargas de material orgânico, pode ocorrer desequilíbrio no meio. Deste modo, a digestão anaeróbia em duas fases (DADF) vem a ser uma alternativa para a DA de resíduos alimentares. Nestes contextos, esta pesquisa tem como ponto de partida a busca por alternativas de tratamento do resíduo alimentar e a produção de energia renovável utilizando a tecnologia de DADF. Com o objetivo de avaliar a conversão de resíduo alimentar em biogás e a relação com a comunidade microbiana em cada fase, foi realizado o tratamento anaeróbio dos resíduos alimentares do restaurante universitário da UFSC utilizando a co-digestão com resíduos de poda e jardinagem (RPJ), alimentação semi-contínua, temperatura mesofílica (35°C) e aumento gradativo das cargas orgânicas. Foram avaliados 2 TDH e 4 COA. No TDH de 2 dias foram estudadas as COA de 4, 6 e 8 KgSTV.m-3.d-1, para o TDH de 3 dias foram estudadas as COA de 4, 6 e 10 KgSTV.m-3.d-1 No reator acidogênico, em todas as COA aplicadas o ácido acético predominou em relação aos demais AGV no TDH de 2 dias. No TDH de 3 dias houve predomínio do ácido valérico. No reator metanogênico os ácidos butírico e acético se sobresairam ao demais no TDH de 2 dias. No TDH de 3 dias houve o predomínio do ácido valérico. O resultado mais expressivo do sistema de DADF encontrado foi para o TDH de 2 dias e COA de 6 KgSTV.m-3.d-1, no qual foi observado uma remoção de 76% de STV e 69% da DQO, foi o ensaio que apresentou maior produção e consumo de ácido acético e apresentou produção específica de metano de 228 Lmetano/kgSTVadicionado. A CCA mostrou que os AGVs e o pH são os principais parâmetros ambientais correlacionados a comunidade bacteriana e arquea de sistemas anaeróbios.

Abstract: The treatment and final disposal of municipal solid waste (MSW) is a worrying problem both from an environmental and social point of view. In the search for MSW treatment technologies, anaerobic digestion emerges as a strategic technology for treating and converting solid organic waste into energy. Conventional, single-phase anaerobic systems place two microorganisms groups (acidogenic and methanogenic) with very different kinetic constants, thermodynamic and environmental restrictions in the same environment, when high loads of organic material are applied, an imbalance in the environment can occur. Thus, the two-phase anaerobic digestion (TPAD) becomes an alternative for food waste AD. In these contexts, this research has as its starting point the search for food waste alternative treatment and the renewable energy production using TPAD technology. In order to evaluate the conversion of food waste into biogas and the relationship with the microbial community at each stage, the food waste anaerobic treatment from the university restaurant at UFSC was carried out using co-digestion with gardening waste (GW) , semi-continuous feeding, mesophilic temperature (35°C) and gradual increase of organic loads. Two HRT and four OLR were evaluated. In the 2-day HRT, the OLR of 4, 6 and 8 KgSTV.m-3.d-1 were studied, for the 3-day HRT the OLR of 4, 6 and 10 KgSTV.m-3.d-1 were studied In the acidogenic reactor, in all the OLR, acetic acid predominated in relation to the other VFAs in the 2-day HRT. In the 3-day HRT there was a predominance of valeric acid. In the methanogenic reactor, butyric and acetic acids stood out over the others in the 2-day HRT. In the 3-day HRT there was a predominance of valeric acid. The most expressive result of the TPAD dystema found was for HRT of 2 days and OLR of 6 KgSTV.m-3.d-1, in which a removal of 76% of VS and 69% of COD was observed, was the test which presented higher production and consumption of acetic acid and presented specific methane production of 228 Lmethane/kgSTVadded. CCA showed that VFAs and pH are the main environmental parameters correlated with bacterial and archaeal communities in anaerobic systems.