Co-digestão anaeróbia de biomassa algal com diferentes resíduos orgânicos para otimização da produção de biogás

Abstract

As microalgas são um substrato promissor para recuperação de energia através da produção de metano via digestão anaeróbia. Entretanto, a baixa relação carbono nitrogênio (C/N) é considerada um dos principais fatores limitantes da sua biodegradabilidade. Neste sentido, para melhorar a relação C/N, avaliou-se a utilização de glicerina residual da produção do biodiesel (G) e vinhaça de cana-de-açúcar (V) em co-digestão com microalgas (M) coletadas em lagoa de alta taxa, visando um aumento do rendimento de CH4. Para tanto, foram realizados testes de potencial bioquímico de metano (PBM), delineados pelo planejamento de misturas centróide simplex. A co-digestão dos substratos proporcionou um aumento no rendimento de CH4 de até 4,2 vezes (M:V:G de 16,7:16,7:66,7) o obtido na digestão individual de biomassa algal, que apresentou um PBM de 150,0 ± 2,8 NmL CH4.gSVad-1. Todas as misturas avaliadas apresentaram efeitos sinérgicos, com aumentos de até 38% nos rendimentos quando comparados à produção teórica estimada, correspondendo à mistura entre biomassa algal e glicerina, em iguais proporções. Os testes de co-digestão também promoveram um aumento da biodegradabilidade e percentual de metano no biogás, apresentando valores máximos de 98,59 ± 1,98% e 71,1 ± 0,6 %, respectivamente. Quatro modelos polinomiais foram ajustados aos dados de PBM e índice de sinergia, e comparados estatisticamente. A equação quadrática (R^'2=0,9462) foi utilizada para modelar os dados de PBM, enquanto a equação cúbica completa (R^'2=0,7874) foi escolhida para representar os dados de índice de sinergia. Utilizando as equações, foi previsto um valor máximo de PBM de 719,6 NmL CH4.gSVad-1, para ensaio contendo apenas glicerina, enquanto o índice de sinergia máximo estimado foi de 1,49 (aumento de 49% no rendimento de metano), para razão M:V:G de 50:0:50, em termos de sólidos voláteis. Foi realizado teste de atividade metanogênica específica para avaliar o lodo de inóculo quanto à atividade e produção de metano, obtendo-se valor máximo de 0,25 gDQO-CH4.gSTV-1.dia-1. Os resultados demonstraram a viabilidade da co-digestão no tratamento dos substratos avaliados, com possibilidade do uso energético do metano produzido.