Integração de processos anaeróbio e aeróbio para conversão de biomassa de microalgas, vinhaça e glicerol em biopolímeros

Abstract

Os polihidroxialcanoatos (PHA) são biopolímeros biodegradáveis, produzidos a partir de ácidos graxos voláteis, que são gerados durante a digestão anaeróbia de resíduos orgânicos. Esses biopolímeros oferecem uma alternativa sustentável em substituição aos plásticos derivados do petróleo, que tem como vantagem a redução do impacto ambiental e biodegradabilidade; também contribuindo com a eficiência energética, economia de recursos e uma maior diversificação da cadeia produtiva. A otimização da produção de polihidroxialcanoatos depende de uma série de parâmetros operacionais e tipo de substrato, tais fatores possuem influência direta na formação de composição de ácidos graxos voláteis (AGVs). A manipulação estratégica desses parâmetros permite a obtenção de polihidroxialcanoatos do tipo PHB e/ou PHV, adequando-os para uma ampla gama de aplicações, como em sacolas, embalagens de cosméticos, implantes médicos, entre outros. Nesse contexto, o uso de reatores em bateladas sequenciais com culturas microbianas mistas se destaca como uma estratégia eficiente, pois esse sistema, aliado ao substrato rico em AGVs, permite selecionar a biomassa mais adequada para o processo, com base em um padrão alternado de excesso e falta de substrato, onde se cria uma forte vantagem seletiva para os microrganismos. No processo anaeróbio, este trabalho investigou o impacto dos parâmetros de Tempo de Detenção Hidráulica (TDH), Carga Orgânica Volumétrica (COV) e pH; e da influência do tipo de substrato na produção de ácidos graxos voláteis. A concentração de AGVs teve máximo de 1259,98 ± 511,23 mg AGV·L⁻¹ quando teve como substratos uma codigestão de glicerol com biomassa algal, esta última após passar por um pré-tratamento térmico. Já no processo aeróbio, buscou-se promover o crescimento de microrganismos acumuladores de PHA, correlacionando a disponibilidade de AGVs no meio efluente com o teor de biopolímeros, de forma a avaliar o potencial de conversão da biomassa em biopolímero. Nesse sistema, obteve-se 5,55 mg de PHA, com teor de 0,19% (mg PHA·mg SSV ⁻¹). A melhor condição foi com alimentação por ácido acético puro, alcançando teor de 0,33% (mg PHA·mg SSV-1), que não é promissor em relação aos valores encontrados na literatura, que podem atingir mais de 60% sob condições otimizadas. Para que a proposta avance como produto, sugere-se priorizar substratos de baixo custo, na etapa anaeróbia, que gerem efluente ricos em acetato.