OS MICRORGANISMOS NO TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUAIS

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1 OS MICRORGANISMOS NO TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUAIS Ana Júlia Cavaleiro IBB - Instituto para a Biotecnologia e Bio-engenharia CEB - Centro de Engenharia Biológica

2 Tratamento biológico de águas residuais Reprodução, em condições controladas, dos processos naturais de autodepuração

3 Bacteria Archaea Protistas Fungi

4 Transformação Bioquímica Dador de electrões Fonte de carbono Fonte de energia ATP Aceitador de electrões Síntese celular

5 Processos Aeróbios Matéria Orgânica + O 2 Microrganismos aeróbios Novas células CO 2 + H 2 O Energia Processos Anaeróbios Matéria Orgânica Microrganismos anaeróbios Novas células CH 4 + CO 2 [H 2 S, H 2 ] Prod. intermediários Energia

6 Factores Ambientais Nutrientes ph Temperatura Potencial redox

7 Crescimento Microbiano Fase estacionária Número de células Fase exponencial Fase lag Tempo Fase de morte MAS nos sistemas de tratamento os ecossistemas são complexos, com populações mistas

8 Agregados Microbianos Flocos Grânulos Biofilmes Agregados em suspensão, sem fixação a suportes sólidos Matriz gelatinosa fixa a um suporte sólido: microrganismos, produtos extracelulares e água

9 Lamas Activadas Biomassa em suspensão: Bactérias e Protozoários

10 Qualidade dos flocos biológicos Um floco saudável apresenta-se compacto Flocos de estrutura porosa, difíceis de sedimentar MICRORGANISMOS FILAMENTOSOS

11 Nocardia spp Sphaerotilus natans

12 Microthrix parvicella Thiothrix spp

13 Protozoários como indicadores da qualidade do processo das LA Amibas nuas Amoeba proteus Amibas com teca Flagelados

14 (A) (A) (A) Ciliados nadadores (B) Ciliados sésseis (C) Ciliados móveis de fundo (B) (B) (C) (C)

15 Ciliados carnívoros Ciliados filtradores Flagelados Bactérias Matéria orgânica

16 Digestão anaeróbia Poluição orgânica Efluente tratado + Biogás = ENERGIA RENOVÁVEL Microrganismos anaeróbios Resíduo digerido + CH 4 CO % % Digestor/reactor anaeróbio Poder calorífico: MJ m -3

17 LIPIDOS Clostridium Vibrio Bacillus Clostridium Syntrophomonas Lactobacillus Streptococcus Pseudomonas Syntrophomonas H 2 CO 2 5 Glicerol AGCL AGCL 1 AGCL AGCL AGCL 3 AGCL Glicerol Ácidos gordos voláteis CH 4 GLÚCIDOS Oses 2 Etanol 4 Acetato 5 PROTEÍNAS 1 Aminoácidos Lactato CO 2 Methanosarcina Methanobacterium Methanococcus 1 Hidrólise 3 β-oxidação 5 Metanogénese 2 Acidogénese/fermentação 4 Acetogénese

18 RELAÇÃO SINTRÓFICA G<0 G>0 CO 2 +4H 2 CH 4 +2H 2 O H 2 Vantagem da proximidade entre células: > fluxo de hidrogénio Bactéria acetogénica produtora obrigatória de H 2 Bactéria metanogénica hidrogenofílica

19 ACTUALMENTE: Mais de 1000 sistemas anaeróbios de alta carga para tratamento de águas residuais aplicados à escala mundial!! AIPM, Hadera, Israel Pasta de papel Gist Brocades Biobed Schulte, Alemanha

20 Strass, Áustria Digestor de lamas

21 Primeiro comboio a biogás (2005) Circula na Suécia

22 e chama-se Amanda

23 França Suécia Suíça

24 Introdução Lamas activadas Digestão anaeróbia Perspectivas futuras Itália

25 Laboratório de Biotecnologia Ambiental Tratamento anaeróbio de águas residuais ricas em gordura Produção biológica de metano e hidrogénio a partir de compostos orgânicos Ecologia e fisiologia de comunidades microbianas anaeróbias (biologia molecular, análise de imagem) Tratamento anaeróbio/aeróbio de águas residuais das indústrias têxteis; degradação de corantes azo

26 Processo + conhecimento Ecologia e fisiologia microbiana Reactor

27 International Patent PCT/PT2005/ WO 2007/ A Ecologia e fisiologia microbiana Syntrophomonas zehnderi Processo Reactor Sousa DZ, Smidt H, Alves M, Stams AJM (2007) Syntrophomonas zehnderi sp. nov., an anaerobe that degrades long chain fatty acids in co-culture with Methanobacterium formicicum. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 57,

28 Previsões para o futuro??? Rendimentos superiores Velocidades mais elevadas Instalações à escala real Produtos com valor económico Microbial Resource Management

29 Obrigada pela vossa atenção! Temos apenas o suficiente para fazer uma panqueca e vamos ser cinco a jantar! Imagem do tempo da II Guerra Mundial, quando o fornecimento de energia para uso privado foi drasticamente reduzido

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