PRODUÇÃO DE METANO EM REATORES UASB TRATANDO ESGOTO

A produção de Metano decorre de varias formas no meio ambiente, podendo ser encontrado na decomposição de lixo orgânico, na digestão de animais, em vulcões de lama, na extração de combustíveis minerais, no aquecimento da biomassa anaeróbica e principalmente no metabolismo de bactérias.

É um gás incolor, inodoro e é considerado uma dos hidrocarbonetos mais insolúvel a agua e quando adicionado ao ar apresenta características explosivas.

No tratamento de efluente ele é originado principalmente pelo processo de decomposição da matéria orgânica nos reatores que fazem parte da composição de uma estação de tratamento de esgoto.

Em um reator UASB da decomposição da matéria orgânica por baterias anaeróbias queacabam gerando um composto conhecido por biogás que é fracionado basicamente por 60% de metano, 35% de dióxido de carbono e 5% de outros gases.

GONÇALVES et al (1997) no mesmo estudo de balanço energético e a produção de lodo em uma ETE de bancada composta por um reator UASB com altura de 5,4m de altura e 100 mm de diâmetro com volume total de tratamento de 46 l, seguido de um biofiltro aerado submerso com 1m de altura e 100 mm de altura com um volume de 7,9 L que segundo os autores é a configuração de tratamento de esgoto adotada na Europa, e comparou os resultados de produção de lodo e de biogás com os

resultados de outra ETE composta por decantador primário seguido de um reator UASB (ETE Camboriú).

Em seu estudo de bancada a alimentação reator foi realizada com esgoto bruto de características médias, coletado a jusante do pré-tratamento da ETE de Camboriú (160.000 hab.) - Vitória foi realizada diretamente no reator UASB que trata esgoto doméstico.

Com o estudo de comparação da disponibilidade do biogás em uma ETE convencional, adotada de decantação primária e digestores anaeróbios, foi realizada. E concluiu-se que a produção de biogás na ETE UASB + BF corresponde a quase que o dobro daquela relativa à ETE convencional.

O reator UASB atua na totalidade da DQO afluente à ETE (DQO solúvel + DQO particulada), o que não acontece na ETE convencional (somente a DQO particulada retida no decantador primário e no lodo biológico é metanizada). A produção de metano é 54% superior na configuração proposta, também em decorrência da atuação do UASB sobre a totalidade da DQO afluente ao processo (DQO total = DQO particulada + DQO solúvel).

A grande disponibilidade de metano na configuração proposta supre com fartura a demanda de energia devido à aeração nos biofiltros. Considerando que a aeração será realizada por sopradores movidos a motores de combustão, adaptados ao biogás, estimou-se uma eficiência de conversão de energia de 20% nos motores. Ainda assim, a potência disponível (31,1 KW) é mais do que o dobro da demanda energética da aeração (13,7 KW).

No caso da configuração original, a potência disponível devido ao gás metano (16,9 KW) atende a apenas 34% da demanda de energia na aeração dos BFs (49,4 KW).

Os autores ainda propõem que a grande disponibilidade de metano na configuração proposta abre opções para redução do consumo de energia externa à ETE.

MOHAN et al (2008) estudaram no departamento de bioengenharia e Meio Ambiente da Universidade da Índia, a relação de sois reatores UASB em escala laboratorial que tratavam esgoto sanitário a produção de metano (CH4 e H2) e outros

gases como hidrogênio. O estudo basicamente se deu a partir da construção de dois reatores UASB idênticos com volume de 1,4l e capacidade captação de gases de 0,35l e que receberam afluentes com pH de 6, tempo de detenção Hidráulica de 24h, onde um reator deu ênfase na avaliação de metano na fase de metanogênica do processo e o outro que pesquisava outros gases deu ênfase na fase de acidogênica.

O reator que neste estudo deu ênfase a fase acidogênica foi operados com carga orgânica de 4,75 Kg de DQO/m3 dia e condições acidas de pH 6 e o que foi produzido neste reator serviu de alimento para o reator que deu ênfase a fase metanogênica do estudo que então trabalhou com uma faixa de pH 7 para a verificação da geração de metano, durante esta fase a matéria orgânica foi estabilizada em 60 dias e produziu 16,91mmol/dia de gás hidrogênio com uma eficiência de remoção de DQO de 36,55%.

Já o reator que deu ênfase a fase acidogênica demonstrou eficiência de remoção de DQO adicionais de 54,44% juntamente com produção de metano gerada dente processo. A integração do substrato acidogênico e metanogênico nesse estudo mostrou que houve uma significativa degradação da matéria orgânica, juntamente com a geração de gás hidrogênio e metano indicando a sustentabilidade do processo. Este processo de integração pode ser considerando abordagens promissoras para o desenvolvimento sustentável na geração de hidrogênio e metano.

BANU et al (2007) realizou um estudo de observação e verificação das condições de tratabilidade e principalmente da produção de metano do esgoto sanitário coletado do sistema de tratamento de esgoto da cidade de Chennai na Índia. O estudo se deu a partir da construção de um reator UASB em escala laboratorial em PVC com volume de 5,9 L e espaçamento para coleta de metano de 1,5 l. o referido reator foi operado por 110 dias com um tempo de detenção hidráulica variando de 7 a 7,4h.

Além da produção de metano que foi avaliado cromatograficamente, foram avaliados os seguintes parâmetros: DQO, alcalinidade, sólidos totais, nitrogênio total, fosfato, sulfato e cloreto que foram avaliados como indicado no StandartMetods.

Como resultado a produção de biogás ficou na faixa de 1800 a 7080 mL/d. o que deve segundo os autores terem tido sofrido influencias da variação das concentrações orgânicas do afluente. Sendo que a produção máxima de 7080 mL/d foi observada com um TDH de 3,3h este fato atribuiu no biogás uma concentração de metano de 62 ± 3%. Com relação aos outros parâmetros pesquisados não foi observado alterações significantes.

3.9. ASPECTOS CINÉTICOS DE REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA EM