Digestão anaeróbia de microalgas e cianobactérias submetidas a pré-tratamentos visando a produção de metano

Abstract

Microalgas e cianobactérias constituem um substrato promissor para recuperação de energia através da produção de metano via digestão anaeróbia. Entretanto, a resistência da parede celular desses micro-organismos é considerada o principal fator limitante a sua biodegradabilidade. Dessa forma, no presente estudo, mecanismos de pré-hidrólise celular foram aplicados à biomassa de microalgas e cianobactérias visando o aumento do rendimento de CH₄ por meio de testes de potencial bioquímico. Os resultados indicaram que a digestão anaeróbia de Chlorella vulgaris, pós extração de lipídios, alcançou um rendimento médio de CH₄ da ordem de 138 ml CH₄/g SV, correspondente a 54% do volume de 256 ml CH₄/g SV obtido pela fermentação da biomassa íntegra. Já a biodegrabilidade da biomassa fresca de C. vulgaris foi moderada e variou de 54 a 63%, influenciada pelas baixas relações C/N (8:1 e 11:1) e pelo clorofórmio residual da extração. Na digestão de biomassa mista de microalgas e cianobactérias, o pré-tratamento de autoclavagem (120°C; 30 min) foi aquele com maior efeito positivo sobre o rendimento final de CH₄, proporcionando um aumento de 85% com relação ao substrato controle, acumulando 285 ml CH₄/g SV. Enquanto que os mecanismos de micro-ondas (77,1 MJ/kg ST; 30 seg) e ultrassom (206 MJ/kg ST; 10 min) potencializaram a produção de CH4 em 56% e 31%, alcançando 238 ml CH₄/g SV e 200 ml CH₄/g SV, respectivamente. A composição da parede celular da biomassa mista e os efeitos dos pré-tratamentos promoveram consideráveis parcelas biodegradáveis do substrato, correspondentes a 83%, 68% e 57% para biomassa autoclavada, irradiada por micro-ondas e ultrassonicada, respectivamente. Quando utilizou-se biomassa comercial de Chlorella sp., submetida a pré-tratamento por autoclavagem a 120°C por 40 minutos e pressão de 1 kgf/cm², uma solubilização de 47% da biomassa foi alcançada. O maior rendimento de CH₄ foi observado nos reatores com substrato de alga in-natura no meio suplementado com nutrientes, resultando em 537 ml CH₄/g SV, sendo 158% superior à biomassa controle sem pré-tratamento e sem adição de nutrientes. No que se refere à biodegradabilidade anaeróbia da biomassa comercial de Chlorella sp., esta variou entre 18 e 56%. Logo, o pré-tratamento por autoclavagem não teve influência significativa sobre os rendimentos finais de CH₄.