Condições Termofílicas (55-65 °C)

Souza et al. (1992) em avaliaram um reator UASB termofílico em escala piloto (75 m3) para o tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar (31,8 g DQO.L-1) nas TCO de 25 a 30 kg DQO.m-3.dia-1 com reciclo de 50% do efluente. Os autores observaram instabilidade na produção de metano durante o aumento da TCO de 5 para 15 kg DQO.m-3.dia-1 nos primeiros 90 dias de operação do reator. Ao reduzir a TCO para 5 kg DQO.m-3.dia-1 e adaptar o sistema por mais 70 dias com vinhaça concentrada, os autores obtiveram remoção de DQO de 72% com MY de 0,222 L CH4.g DQO-1 e PVM de 5,88 L CH4.dia-1.L-1. Além disso, foi observada remoção de 98% das 480 mg SO42-.L-1. A concentração de ácidos orgânicos observada foi de 1600 mg.L-1 na TCO de 26,5 kg DQO.m-3.dia-1, com predominância de HPr devido à dificuldade na sua degradação.

Espinoza-Escalante et al. (2009) avaliaram o efeito do pH (4,5, 5,5 e 6,5), TDH (5, 3 e 1 dia) e temperatura (35 e 55 °C) na produção de H2 e CH4 a partir de vinhaça de tequila (64 g DQO.L-1_{) em biorreator semi-continuo. A produção máxima de metano foi observada} T = 35 o_{C, TDH de 5 dias e pH 6,5. A produção cumulativa de H2 foi máxima em pH = 5,5,} TDH de 5 dias e T = 55 o_{C. As diferenças entre as produções de hidrogênio em diferentes} TDH estão relacionadas as populações predominantes. Foi observado que a temperatura maior diminuiu a quantidade de metanogênicos na comunidade microbiana. Desta forma, o hidrogênio produzido não foi consumido pelos metanogênicos e obteve-se a maior produção.

Ribas et al (2009) avaliaram a formação de biomassa anaeróbia no tratamento de vinhaça (1 a 20 g DQO.L-1) em AnSBBR em cubos de espuma de poliuretano termofílico (55 °C). O reator foi inoculado com lodo granular mesofílico de tratamento de água residuária de avicultura. A razão de HCO3-.DQO-1 variou entre 0,2 a 1,2. Os valores de TCO foram de 1 a 6,6 kg DQO.m-3.dia-1, variando o TDH entre 1 a 6 dias. As remoções de DQO foram de 43%, 72%, 68%, 55%, 46% e 70% nas DQO de 0,8, 2,5, 5,5, 13,5, 24, 12 e 9,6 g DQO.L-1. A redução da remoção de DQO de 72% para 55% foi devido ao aumento de DQO de 2,5 para 24 g DQO.L-1, visto que a TCO era de 3,3 g DQO.L-1.dia-1. Com esta redução da remoção de DQO, ocorreu o aumento da concentração de ácidos (3435 mg HAc.L-1). Como precaução para não colapsar o sistema, a DQO foi reduzida para 12 e 9,6 g DQO.L-1.

A adaptação da biomassa ao longo do experimento foi observada no aumento da remoção de DQO (43 a 78%). O aumento da DQO aumentou a concentração dos ácidos ( 224 para 3435 mg.L-1_{). A alcalinidade gerada foi constante em 5847 mg CaCO3.L}-1 _{mesmo com a} redução da relação HCO3-_.DQO-1_{. O reator apresentou a predominância de células parecidas} com Methanosaeta até a TCO de 2,5 g DQO.L-1_.dia-1_{. Em TCO maior que 3,3 g DQO.L}-1_.dia-1 células parecidas com Methanosarcina foram observadas, que são associadas a maior taxa de consumo de acetato (RIBAS et al., 2009).

No estudo de Döll e Foresti (2010) foi avaliado a influência do bicarbonato de sódio adicionado ao afluente no desempenho de reator AnSBBR em espuma de poliuretano nas temperaturas de 55 e 35oC. A relação de g HCO3-/g DQO foi mantida entre 1,2 a 0,4 no reator termofílico e de 1 a 0,2 no reator mesofílico. O efeito da carga orgânica também foi avaliado aumentando de 0,85 g DQO.L-1.dia-1 para 5,70 g DQO.L-1.dia-1 no reator termofílico (55 °C) e de 2,79 g DQO.L-1.dia-1 para 35,94 g DQO.L-1.dia-1 no reator mesofílico (35 °C).

O bicarbonato foi utilizado como medida preventiva para evitar o colapso do reator. Ao adaptar a temperatura de 35 para 55 oC, aumentou-se a relação de bicarbonato de 0,7 para 1 g HCO3-/g DQO para prevenir a queda do pH. Com o aumento da temperatura, as reações bioquímicas são aceleradas, aumentando a produção de ácidos. Foi observado que na condição termofílica o reator apresentou instabilidade operacional em todas as condições de operação. A remoção de DQO foi reduzida imediatamente após o aumento da TCO. Assim, o aumento de TCO foi mais suave em condições termofílicas em comparação as condições mesofílicas. Além disso, com o aumento da TCO para valores acima de 2,5 g DQO.L-1.dia-1 foi necessário aumentar o TDH para garantir remoção de DQO superior a 60% (DÖLL; FORESTI, 2010).

Na TCO de 1 g DQO.L-1.dia-1 e TDH de 1 dia o reator termofílico teve remoção de DQO de 43%, alcalinidade de 958 mg.L-1 e concentrações de ácidos acético e propiônico de 30 e 10 mg.L-1, respectivamente. Com o aumento da TCO para 2,5 g DQO.L-1.dia-1 no TDH de 1 dia e diminuição da relação de 1,2 para 0,8 g HCO3-/g DQO a eficiência de remoção foi elevada a 72%, observando 100 mg HPr.L-1 e 10 mg HAc.L-1. Os sólidos voláteis aumentaram de 559 para 889 mg.L-1 com o aumento da TCO devido ao aumento da quantidade de matéria orgânica aplicada. A remoção de DQO máxima foi observada na TCO de 4,5 g DQO.L-1.dia-1. A quantidade de matéria orgânica aplicada em valores inferiores de TCO era insuficiente para o devenvolvimento da biomassa. No reator mesofílico, a remoção de DQO permaneceu constante entre 75% e 85% com o aumento da TCO de 2,5 para 36 g DQO.L-1.dia-1. Como o inóculo tinha origem mesofílica, a sua capacidade de adaptação foi maior para o reator mesofílico. Além disso, a adição de bicarbonato no reator mesofílico foi reduzida de 0,4 para 0,2 g HCO3-_{/g DQO com aumento da TCO de 2,79 g DQO.L}-1_.dia-1 _{para 36 g DQO.L}-1_.dia-1_. Devido à adição excessiva de bicarbonato no reator termofílico, foi observado que a concentração de sódio foi de 5425 mg.L-1_{, superior a 3500 mg.L}-1_{, inibindo a biomassa} anaeróbia. Mesmo assim, a adição de bicarbonato foi essencial para as condições mesofílica e termofílica (DÖLL; FORESTI, 2010).

Barros et al. (2017) avaliaram a digestão anaeróbia da vinhaça (31,500 mg DQO.L-1) em dois estágios compostos de dois reatores UASB termofílicos (55 ºC) com a adição da torta de filtro em TCO de 5 até 55 kg DQO.m-3.dia-1. O UASB 1 foi operado nos TDH de 24 e 17 h, enquanto o UASB 2 foi operado nos TDH de 11 e 7 h. A torta de filtro foi adicionada de forma a manter a relação DQO/N/P de 350/5/1. A concentração de ácidos obteve valor máximo de 5000 mg.L-1 na TCO de 55 kg DQO.m-3.dia-1. Mesmo assim, a operação dos reatores permaneceu estável com a relação AI/AP foi mantida entre 0,43 a 1,28 em ambos os reatores UASB e remoção de DQO de 60%, com valor máximo observado na TCO de 55 kg DQO.m-3.dia-1. Os principais metabólitos observados foram HAc (69-72%) e HPr (19%), mantendo a relação HPr/HAc em 0,25 a 0,28, sendo 1,4 o valor limite para processo estável. A composição de CH4 permaneceu entre 49 e 65% no UASB1, enquanto que no UASB2 foi elevada de 49% para 76% com o aumento da TCO de 5 para 55 kg DQO.m-3.dia-1. Da mesma forma, a produtividade de metano aumentou de 0,32 para 4,0 L CH4.dia-1.L-1 com o aumento da TCO de 5 para até 45 kg DQO.m-3.dia-1. Entretanto, o rendimento de metano permaneceu entre 0,160 a 0,230 L CH4.g DQO-1_{, com valor máximo na TCO de} 30 kg DQO.m-3.dia-1.

Pinto et al. (2018) avaliaram a co-digestão termofílica (55 °C) de resíduo de café e vinhaça (10.450 mg DQO.L-1) em um estágio nos valores de TDH de 55 dias e de TCO de 0,19 kg DQO.m-3.dia-1. Os principais metabólitos produzidos foram HBu (2500 mg.L-1), HAc (900 mg.L-1), HPr (500 mg.L-1), observando produção de hidrogênio (32%) e metano (44%) com MY de 0,088 L CH4. g DQOadicionada-1.