Avaliação da geração de biometano em diferentes cenários de biodegradação de resíduos alimentares

Abstract

O Brasil possui um grande desafio na disposição e tratamento dos resíduos produzidos, dos quais 51,4% são orgânicos. O atual cenário é preocupante, com a má destinação dos resíduos produzindo gases de efeito estufa, passivos ambientais e a necessidade de diversificar a matriz energética. A digestão anaeróbia é uma alternativa para direcionar a solução dos dois problemas abordados, de modo que possibilita o tratamento dos resíduos e a geração metano, gás passível de aproveitamento energético. A pesquisa teve a finalidade de estudar a digestão anaeróbia de resíduos alimentares com lodo anaeróbio (industrial e de esgoto), dando ênfase no controle do pH utilizando o bicarbonato de sódio em diferentes concentrações. A pesquisa utilizou 78 reatores de pequena escala e dois reatores piloto de 75 L cada. Entre os dois inóculos estudados nessa pesquisa, o lodo industrial (LI) se mostrou mais eficiente no aporte tanto de pH quanto de alcalinidade ao sistema, quando comparado ao lodo de esgoto (LE). Quando utilizado LI, foram obtidos valores potencial de geração de metano mais de 22 vezes superiores aos valores quando utilizado LE. A utilização de alcalinizante se mostrou essencial para manter o pH dentro da faixa ideal no processo de digestão anaeróbia de resíduos alimentares e lodo. Nos reatores de pequena escala, foi observado que o melhor cenário de digestão com o inóculo LI foi com 11% em massa de bicarbonato, obtendo um teor volumétrico máximo de 77,86% de metano no biogás. O melhor cenário utilizando LE foi com 28% em massa de bicarbonato no ensaio obtendo um teor volumétrico de 37,37% de metano, valor bastante baixo para fins energéticos. Elevadas quantidades de bicarbonato de sódio adicionadas ao sistema podem ser inibitórias em ambos os cenários, com prejuízo variando de 60% e 90% no potencial de geração de metano. Pequenas quantidades de bicarbonato de sódio também foram prejudiciais, com redução de 98% a 100% em ambos os cenários. O excesso foi menos prejudicial ao potencial de geração de biogás e metano do que a carência desse alcalinizante. Foram desenvolvidos dois reatores piloto (RLI e RLE) com controle de temperatura a 37°C, agitação a 20 rpm e leitura de pH. O RLE que continha o inóculo LE apresentou um teor volumétrico máximo de 15% de CH₄, produção diária máxima de CH₄ de 0,003m³ e um volume diário de biogás de 0,044m³. Já o RLI que continha o inóculo LI apresentou um teor volumétrico máximo de CH4 de 86% no dia 63 do experimento, produção diária máxima de CH₄ de 0,068m³ e volume diário de biogás de 0,102m³. O reator RLE não se mostrou eficiente para aproveitamento energético, diferente de RLI, demonstrando resultados satisfatórios. Pode-se concluir que no processo de digestão anaeróbia de resíduos alimentares, é mais eficiente a utilização de um inóculo industrial, controle de pH utilizando um agente tamponante como o bicarbonato de sódio, controle de temperatura e agitação. Esse cenário permite a diminuição de emissão de gases poluentes, redução de matéria direcionada aos aterros sanitários e o aproveitamento energético através de energia limpa.