Avaliação da produção de biogás e hidrogênio mediante decomposição do biopolímero PLA com adição da Enterobacter aerogenes em lodo anaeróbio

Abstract

Em geral, os países desenvolvidos possuem matrizes de energia baseadas em combustíveis fósseis, recurso esgotável e de lenta recomposição no meio ambiente, além de poluentes em virtude dos gases gerados durante a queima. O uso de processos biológicos para geração de biocombustíveis trata-se de uma visão ecológica e relevante para a atualidade, em que se destaca a fermentação anaeróbia. Esta técnica possui importância por ofertar destinação útil para os resíduos orgânicos, pois a degradação destes materiais evita o tratamento inadequado destes dejetos e promove a geração de substâncias com alto teor energético, como o hidrogênio, além de outros metabólitos com significativo valor agregado. Nesta perspectiva, a biomassa e o hidrogênio apresentam-se como alternativas viáveis em virtude do baixo dano ambiental, sendo o primeiro mais conhecido e empregado em escalas locais. E o segundo, ainda com presença incipiente na composição do uso das matérias de energia no mundo, todavia, aponta-se como uma fonte promissora e necessária para uma transição energética sustentável nas próximas décadas. Os polímeros biodegradáveis, como poliácido láctico (PLA) são relevantes para as produções sustentáveis, pois utilizam matérias-primas renováveis ou microrganismos na origem destes produtos. Nota-se que os biopolímeros, como certos materiais de PLA, podem ser inseridos em biodigestores para auxiliar na síntese de produtos relevantes, como o biometano, sendo um possível substrato para ação dos micro-organismos. Sendo assim, o trabalho atual teve como intuito apurar a degradação de um biopolímero (PLA) mediante digestão anaeróbica, tendo como substrato o lodo natural coletado de uma estação de tratamento de esgoto. Para isso, montou-se biodigestores de três tipos: a) lodo + PLA, b) lodo + PLA + Enterobacter aerogenes + c) lodo puro. Além disso, o biogás e o hidrogênio foram quantificados durante a degradação orgânica, em cada grupo de biodigestores, através dos micro-organismos dispostos no meio. Ao observar os pontos de estudo para verificar a degradação do PLA ao longo de doze meses, observa-se uma decomposição da estrutura polimérica na análise termogravimétrica. No entanto, há baixa variação de massa, para valores inferiores de 2% (m/m) na maioria das amostras, bem como a avaliação de outros parâmetros, como o índice de carbonila, indicam a preservação da integridade estrutural das amostras avaliadas, até 12 meses de exposição ao lodo. Já a produção de metano apresentou valores significativos nos primeiros três meses, acima de 40% (v/v) em todos os tipos de biodigestores. Trata-se de uma abordagem conveniente para pesquisas futuras a expansão dessas análises para outros ambientes, com o objetivo de compreender a aclimatação de micro-organismos e o nível de degradação do biopolímero. Dessa forma, será possível compreender de forma robusta as condições que favorecem a decomposição acelerada e os impactos desses materiais expostos ao meio ambiente.