1 Esquema sistemático da preparação do reator tipo B utilizado neste estudo.

Na experiência 1 utilizou-se um reator do tipo A em duplicado, o reator 1 e o reator 2. Introduziu-se biomassa em ambos os reatores, 571g e 622g respetivamente (Tabela 2.1) tendo-se acrescentado uma solução tampão no reator 2. Neste processo, para cada reator, foi utilizado um contabilizador de gás de modo a quantificar o volume de biogás produzido (Figura 2.5). Foram ainda acopladas a cada reator duas armadilhas com reagentes específicos, uma com solução de hidróxido de sódio e outra com solução de ácido bórico. Nesta montagem, as duas armadilhas foram colocadas em série no circuito de receção do biogás, entre o reator e o seu contabilizador de gás, antes de dar início à experiência (Figura 2.10). Assim, na experiência 1, na primeira armadilha foi adicionado hidróxido de sódio (50.0 mL) com uma concentração de 0.1 M e fenolftaleína como indicador. A solução assim preparada, que apresenta uma cor rosa, permite quantificar o dióxido de carbono produzido e passa de cor rosa a incolor quando todo o hidróxido de sódio reage com o dióxido de carbono produzido no reator. Na segunda armadilha foi adicionado ácido bórico 4% m/v (25.0 mL) com indicador combinado. A preparação do ácido bórico 4% seguiu o seguinte procedimento: 40.0 g de ácido bórico (H3BO3) foram dissolvidos em 500.0 mL de água destilada; foram adicionados 100 mL de indicador combinado e o volume de solução acertado até 1 L. O indicador combinado foi preparado da seguinte forma: 0.2 g de vermelho de metilo foram dissolvidos em 100.0 mL de etanol e 0.1 g de azul de metileno dissolvidos em 50 mL de etanol; misturou-se a solução de vermelho de metilo e azul de metileno de forma a formar o indicador combinado. O ácido bórico preparado desta forma apresenta uma cor roxa, e permite quantificar os compostos azotados livres libertados. Esta solução passa de cor roxa a cor verde quando há passagem de gás amónia (NH3), que reage com o ácido bórico (H3BO3)

Figura 2. 10 - Experiência 1: reatores com duas armadilhas cada

Numa fase inicial de desenvolvimento deste estudo foi realizada a experiência 2, onde não foi possível recolher o gás produzido porque os balões utilizados para recolha ficaram danificados devido propriedades químicas desse gás.

Realizaram-se quatro experiências com adição de inóculo à biomassa, experiências 4, 6, 7 e 8 da Tabela 2.1. Para avaliar a produção de biogás a partir da biomassa sem inóculo ou a partir do inóculo sem biomassa, incluiu-se um segundo reator nas experiências 4, 7 e 8. Assim, exceto na experiência 6, as restantes decorreram com dois reatores simultaneamente. No reator 1, introduziu-se biomassa e inóculo, no reator 2 introduziu-se ou só inóculo ou só biomassa. Por exemplo, na experiência 4 (Figura 2.11-A), utilizou-se um reator do tipo A, que contém resíduos alimentares e inóculo, em paralelo com um outro reator do tipo A, apenas com resíduos alimentares. A partir da experiência 6 (Figura 2.11-B) inclusive, utilizou-se um reator do tipo B para avaliar a produção de biogás a partir da biomassa alimentar com adição de inóculo. Na experiência 5 também se utilizou o reator tipo B, mas com biomassa sem inóculo. O reator que contém biomassa com inóculo é denominado reator 1. Nas experiências 7 e 8 em paralelo com o reator 1 (que contém biomassa e inóculo) estudou-se um reator 2 apenas com inóculo (Figura 2.11-C e 2.11-D). As experiências do reator 2 são consideradas como brancos das experiências do reator 1.

A B

C D

Figura 2. 11 - A- Figura da montagem da experiência 4, com reator do tipo A; B- Figura da experiência 6, com reator do tipo B; C- Figura da experiência 7, com reator do tipo B e com reator do tipo A; D- Figura

experiência 8, com reator do tipo B e com reator do tipo

Para estudar a produção de biogás a partir de uma cultura pura de bactérias anaeróbias, foi realizada uma experiência com apenas um género de biomassa alimentar (casca de batata) e bactérias do tipo Clostridium perfringens (experiência 3 da tabela 2.1). A temperatura de 37ºC, foi controlada através de uma incubadora, e foi introduzido um kit de anaerobiose (Oxoid AN 0035) para tornar a atmosfera no interior do reator isenta de oxigénio, aplicando uma torre de secagem tal como aparece na Figura 2.12. Nesta montagem foi acoplado um saco plástico da marca

ROVAC®Afornecida pela empresa CASFIL com permeabilidade pelo teste OTR WVTR

(23 ºC, 100% H.R.), norma ASTM F1249, 1.91 g/(m2_{×d) para sacos de espessura 70}

–

CAPITULO 3

–

3-

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A digestão anaeróbia de matéria orgânica em reator batch sob condições de

37o_{C e pH 7 envolve a fase lenta de conversão de moléculas orgânicas complexas}

tais como proteínas, hidratos de carbono e lípidos em ácidos orgânicos, acetatos, hidrogénio e dióxido de carbono, realizada pelas bactérias fermentativas seguida da fase acetogénese realizada pelas bactérias acetogénicas [26]. Numa terceira fase, esta mais rápida, estas substâncias servem de substrato para as bactérias metanogénicas produzirem o metano (Esquema 1.3, secção 1.3.3). Durante este trabalho foram realizadas oito experiências para estudar a produção de biogás a partir da fermentação de resíduos alimentares em reator batch. Estas foram monitorizadas de forma a recolher a mistura do gás produzido para quantificação e análise (Tabela 2.1, secção 2). Contudo para a experiência 2 só serão analisados os dados referentes à caracterização dos resíduos alimentares, porque o gás produzido danificou os balões utilizados para recolha do mesmo, não possibilitando a quantificação e análise (Figura 2.3, secção 2.1). Além da quantidade de gás produzido e do estudo da sua composição, na experiência 8 também se monitorizou a variação da composição da biomassa dentro do reator ao longo da fermentação para estudo da cinética do processo.

O processo de digestão anaeróbia é um processo complexo, pelo que requer a presença de uma vasta gama de microrganismos. Assim, neste estudo foram realizadas experiências com e sem a presença de inóculo para avaliar a influência deste na produção de biogás (Tabela 2.1, secção 2). O inóculo utilizado foi recolhido sempre no mesmo local mas em períodos de tempo diferentes, consoante a necessidade de utilização ao longo do trabalho.