BIODIGESTÃO ANAERÓBIA EM SISTEMA BATELADA DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE MATADOURO PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS

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1 BIODIGESTÃO ANAERÓBIA EM SISTEMA BATELADA DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE MATADOURO PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS Diana Cléssia Vieira Belchior 1 ; Ezequiel Marcelino da Silva 2. 1 Aluna do Curso de Engenharia Biotecnológica; Campus de Gurupi; dianaclessia_15@hotmail.com PIBIT/CNPq 2 Orientador(a) do Curso de Engenharia Biotecnológica; Campus de Gurupi; ezequielsilva@uft.edu.br RESUMO O presente trabalho teve por objetivo disponibilizar apoio técnico-científico ao tratamento de águas residuárias do matadouro bovino do município de Gurupi TO, com o propósito de instalar um biodigestor anaeróbio que irá operar em sistema batelada para produzir, recuperar e converter o biogás em energia.varias colônias de bactéria foram isoladas de água residuária do matadouro. Para cada colônia de bactéria isolada, o biorreator recebeu 46 ml meio NYSM, 1 ml de azeite de oliva extravirgem e 3 ml das amostras de bactérias isoladas, totalizando 20 experimentos. Os meios fermentados foram submetidos à recuperação de células e ensaios enzimáticos de lipase, amilase e endoglicanase. Três colônias isoladas foram escolhidas para compor a comunidade microbiana dentro de um planejamento experimental fatorial 2 3 com o objetivo de analisar concentrações viáveis destas colônias na otimização do processo de produção de gás metano. Desta maneira foi possível concluir que algumas colônias de bactérias isoladas da água residuária do matadouro são promissoras na produção de metano e de enzimas hidrolíticas que favorecem ao tratamento inicial da água residuária do matadouro. As colônias escolhidas para planejamento experimental fatorial 2 3 não apresentaram respostas significativas em nível de 95% de significância na produção de metano. PALAVRAS CHAVE: Metano; Biogás; Bactérias Anaeróbias; Água Residuária INTRODUÇÃO O processo de tratamento de efluentes, através da digestão anaeróbia por microrganismos metanogênicos, confere uma tecnologia alternativa com vistas à geração de energia a custos reduzidos

2 e gerando impactos sócio-econômicos positivos. A utilização de biodigestores apresenta eficiência muito maior que as lagoas convencionais sendo que a eficiência na produção de metano pela fermentação de biomassa no reator em condição anaeróbia exige o reconhecimento da comunidade microbiana e seus metabolismos. A estrutura da comunidade microbiana responsável pela formação de metano é comumente considerada como essencial para soluções de técnicas de otimização em digestões anaeróbias (KRAUSE et al., 2008). O sistema de abate de bovinos no matadouro do município de Gurupi TO gera um grande volume de água residuária por dia. Estima-se em média 200 m 3 de água, visto que o abate varia de 50 a 130 cabeças de gado diariamente. O sistema conta ainda com o aquecimento de água de processo em caldeira que utiliza um grande volume de lenha seca para gerar calor. Atualmente, essas águas residuárias são tratadas em lagoas de estabilização a céu aberto, que visivelmente observa-se a produção de gases, como metano e dióxido de carbono que são dispersos na atmosfera sem nenhum aproveitamento como fonte renovável de energia. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo disponibilizar apoio técnicocientífico ao tratamento de águas residuárias do matadouro bovino do município de Gurupi TO, com o propósito de instalar um biodigestor anaeróbio que irá operar em sistema batelada para produzir, recuperar e converter o biogás em energia. MATERIAL E MÉTODOS As coletas de amostras foram realizadas no descarte inicial (caixa de gordura), sendo estas identificadas e estocadas a -20 C. O isolamento das bactérias foi realizado em meio NYSM e o ph ajustado para 7,0. O meio de cultura foi então autoclavado a 1 atm por 15 min e o meio sólido foi obtido com adição de 20 g/l de ágar-ágar. Os microrganismos foram isolados aplicando 50 μl de amostra de água residuária em placas de Petri contendo meios de cultura sólidos NYSM. As amostras foram espalhadas com o auxílio de pérolas de vidro e incubadas a 30 ºC por 48 h em jarro anaeróbio. Colônias isoladas de bactérias foram coletadas e novamente cultivadas em 20 ml de meio NYSM líquido em frascos cônicos a 30ºC por mais 48 h. Todos os isolados foram identificados e mantidos a -50 C em glicerol 50%.

3 Para verificar a capacidade em produzir metano, os isolados foram cultivados em biorreatores contendo meio NYSM como substrato. Estes biorreatores foram adaptados com rolha de borracha acoplada com mangueira de silicone para evitar perda de gás durante fermentação. A mangueira de silicone é conectada por agulhas cirúrgicas a um frasco menor contendo solução de NaOH (15%) para o recolhimento de dióxido de carbono na forma de carbonato de sódio (POETSCH e KOETZ, 1998). As bactérias produtoras de metano foram identificadas observando a expulsão da solução de NaOH através da adaptação de mangueira de silicone a um tubo de ensaio adaptado ao reator. Para cada colônia de bactéria isolada anteriormente, o biorreator recebeu 46 ml meio NYSM, 1 ml de azeite de oliva extra-virgem e 3 ml das amostras de bactérias isoladas, totalizando 20 experimentos. Os meios fermentados foram submetidos à recuperação de células e ensaios enzimáticos de lipase, amilase e endoglicanase (CMCase). Utilizando os mesmos biorreatores, os isolados foram identificados como BANA (Bactérias Anaeróbicas) S2, S8 e S13, e então escolhidos para serem cultivados na água residuária proveniente do matadouro de Gurupi TO. Um experimento fatorial 2 3 foi utilizado para compor diferentes concentrações destes isolados, verificando qual a composição otimizada destes isolados em produzir biogás metano por um período de 48 h. Foi utilizado o software Statistica (versão 6.0) para análises de regressão e plotagem e superfície de resposta dos dados experimentais. RESULTADOS E DISCUSSÃO Destas vinte colônias bacterianas anaeróbias isoladas, 14 apresentaram resultados significativos na produção de enzimas, sendo que 5 apresentaram potencialidade na produção de biogás metano (Tabela 1). Dentre as enzimas analisadas, amilase foi bastante significativa para BANA-S9, alcançando 1243,1 U/L, mas esta isolada não produziu gás metano. Uma grande variação entre as colônias isoladas foi encontrada na atividade de celulase e que também mantiveram o mesmo patamar de atividade de celulase as colônias produtoras de metano, com exceção de BANA-S1.

4 Tabela 1. Colônias bacterianas que produziram gás metano e apresentaram atividade enzimática que auxilia na degradação de biomassa e proporciona a conversão da matéria orgânica das águas residuárias em biogás. *valores positivos indicam colônias de bactérias isoladas produtoras de CH4 A análise da atividade de lipase foi conduzida por 16 h de incubação do sobrenadante na presença de óleo de oliva e os resultados não indicaram muita variação entre as colônias isoladas, principalmente entre as produtoras de gás metano. A Tabela 2 indica resultados de produção de metano com diferentes níveis de concentração das variáveis independentes. No entanto, utilizando ANOVA, os resultados não confirmaram efeito significativo das variáveis independentes, nem mesmo interações significativas em nível de 95% de confiança entre essas variáveis.

5 Tabela 2. Matriz experimental para análise da produção de gás CH4 com níveis codificados das variáveis de acordo com planejamento experimental 2 3 com cinco replicatas no ponto central. Desta maneira foi possível concluir que algumas colônias de bactérias isoladas da água residuária do matadouro são promissoras na produção de metano e de enzimas hidrolíticas que favorecem ao tratamento inicial da água residuária do matadouro. As colônias escolhidas para planejamento experimental fatorial 2 3 não apresentaram respostas significativas em nível de 95% de significância na produção de metano. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS KRAUSE L., DIAZ N. N., EDWARDS R.A., GARTEMANN K.H., KRÖMEKE H., NEUWEGEWR H., PÜHLERr A, RUNTE K.J., SCHLÜTER A., STOYE J., SZCZEPANOWSKI R, TAUCH A, GOESMANN A. Taxonomic composition and gene content of a methane-producing microbial community isolated from a biogas reactor. J Biotechnol 2008;136: POETSCH, Patrícia B. & KOETZ, Paulo R.. Sistema de Determinação da Atividade Metanogênica Específica de Lodos Anaeróbios. Rev. Bras. de AGROCIÊNCIA, v.4, no 3, , AGRADECIMENTOS O presente trabalho foi realizado com o apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq Brasil.