Na digest˜ao anaer´obia observam-se uma s´erie de processos que resultam na pro- du¸c˜ao de biog´as, principalmente o metano produzido por bact´erias que digerem a mat´eria orgˆanica em condi¸c˜oes anaer´obias e necessitam de quatro condi¸c˜oes b´asicas para se manterem vivas:
• Inexistˆencia de ar – bact´erias anaer´obias s˜ao altamente prejudicadas quando da existˆencia de ar, o qual paralisa o metabolismo de tais bact´erias, que em
5Processo no qual um l´ıquido passa atrav´es de um meio para filtr´a-lo ou para extrair substˆancias
condi¸c˜oes normais produzem o metano pelo processo de respira¸c˜ao.
• Temperatura – as bact´erias produtoras de metano s˜ao bastante sens´ıveis a altera¸c˜oes de temperatura, a qual deve estar entre 15 e 45◦C para que as
bact´erias se mantenham vivas e produzindo o metano sem maiores problemas.
• Nutrientes – para uma eficiente produ¸c˜ao de biog´as, deve haver um equilibro entre os principais nutrientes dos microorganismos, que s˜ao o carbono, o ni- trogˆenio e os sais minerais, substˆancias estas de fundamental importˆancia para o perfeito funcionamento das bact´erias anaer´obias.
• Teor de ´agua – baixos n´ıveis de umidade do material a ser fermentado nos sis- temas anaer´obios, assim como elevados n´ıveis de umidade dos mesmos podem prejudicar o bom funcionamento do sistema. O teor de umidade presente no material a ser fermentado deve estar entre 90 e 95% em rela¸c˜ao ao seu peso, fora desta faixa a produ¸c˜ao de biog´as ´e comprometida.
Distinguem-se quatro etapas seq¨uenciais no processo global de convers˜ao anaer´obia (LIRA, 2001, p.18):
• Hidr´olise – o material orgˆanico particulado ´e convertido em compostos dis- solvidos de menor peso molecular.
• Acidogˆenese – os compostos resultantes da hidr´olise s˜ao absorvidos por bac- t´erias fermentativas e, ap´os este processo, s˜ao excretados como substˆancias orgˆanicas simples como ´acidos graxos vol´ateis, ´acido l´atico, dentre outros.
• Acetogˆenese – convers˜ao dos produtos da acidogˆenese em compostos que for- mam os substratos para a produ¸c˜ao de metano: hidrogˆenio e di´oxido de car- bono.
• Metanogˆenese – produ¸c˜ao de metano pelas bact´erias acetotr´oficas a partir da redu¸c˜ao de ´acido ac´etico, ou pelas bact´erias hidrogenotr´oficas a partir da re- du¸c˜ao de di´oxido de carbono mais hidrogˆenio.
As principais vantagens do processo anaer´obio de tratamento de esgotos frente ao processo aer´obio s˜ao (GUIMAR ˜AES, 2003, p.9):
• baixa taxa de produ¸c˜ao de s´olidos biol´ogicos;
• elimina¸c˜ao de equipamentos para aera¸c˜ao;
• redu¸c˜ao da capacidade das instala¸c˜oes para manejo, condicionamento e dis- posi¸c˜ao de lodo.
Apesar dessas vantagens, o efluente produzido pelo reator anaer´obio necessita ainda de p´os-tratamento, pois os microorganismos patogˆenicos e os nutrientes eu- trofizantes6 n˜ao s˜ao eliminados, al´em de conter ainda s´olidos suspensos e parte da mat´eria orgˆanica n˜ao consumida pelas bact´erias.
Na seq¨uˆencia desta se¸c˜ao s˜ao apresentados os trˆes principais tipos de sistemas de tratamento anaer´obios.
2.4.1
Lagoas Anaer´obias
As lagoas anaer´obias se assemelham `as lagoas aeradas, diferindo apenas que nas lagoas anaer´obias n˜ao h´a inser¸c˜ao de oxigˆenio como forma de acelerar o processo de tratamento.
As lagoas anaer´obias s˜ao mais profundas, por´em ocupam ´areas menores que as lagoas facultativas (sistemas com a presen¸ca de bact´erias que sobrevivem tanto na presen¸ca como na ausˆencia de oxigˆenio), motivo pelo qual a fotoss´ıntese prati- camente n˜ao ocorre, predominando desta forma condi¸c˜oes anaer´obias (SPERLING, 1996, p.189).
Para se obter um melhor resultado no tratamento, tais lagoas s˜ao normalmente constru´ıdas em s´erie com lagoas facultativas, e apresentam uma remo¸c˜ao de DBO da ordem de 50 a 60%.
No entanto, a existˆencia de uma etapa anaer´obia em uma unidade aberta ´e sempre uma causa de preocupa¸c˜ao, devido `a possibilidade da libera¸c˜ao de maus odores.
2.4.2
Filtros Anaer´obios
Nos filtros anaer´obios, assim como nos filtros aer´obios, a biomassa cresce aderida a um meio suporte, com algumas diferen¸cas (SPERLING, 1996, p.202):
• no filtro anaer´obio o fluxo do l´ıquido ´e ascendente;
• o filtro trabalha afogado, ou seja, os espa¸cos vazios s˜ao preenchidos com l´ıquido;
6Substˆancias que ao serem lan¸cadas em grandes concentra¸c˜oes nos corpos aqu´aticos provocam
• a carga de DBO aplicada por unidade de volume ´e bastante elevada, o que garante as condi¸c˜oes anaer´obias e repercute na redu¸c˜ao de volume do reator;
• a unidade de tratamento ´e fechada.
Assim, como principais aspectos positivos est˜ao: remo¸c˜ao eficiente de DBO, baixos custos com implanta¸c˜ao, baixos requisitos de ´area e produ¸c˜ao irris´oria de lodo. Dentre os aspectos negativos destacam-se: dificuldades em atingir os padr˜oes de lan¸camento, remo¸c˜ao de N e P insatisfat´oria, custo elevado do meio filtrante e riscos de entupimentos.
2.4.3
Reator Anaer´obio de Fluxo Ascendente e Manta de
Lodo - UASB
Na d´ecada de 1970, o pesquisador Lettinga e seus colaboradores desenvolveram na Universidade de Wageningen – Holanda, o chamado Reator Anaer´obio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo (Upflow Sludge Blanket Reactor – UASB) para o tratamento de res´ıduos de alta carga orgˆanica, cujas principais caracter´ısticas s˜ao: distribui¸c˜ao (entrada) do esgoto em v´arios pontos no fundo do reator (fluxo mais uniforme) e separador de fases (decantador e defletor de gases) na parte superior (GUIMAR ˜AES, 2003, p.9).
O diagrama que representa um Reator UASB pode ser visto na Figura 2.5.
Figura 2.5: Diagrama representativo do reator UASB.
O esgoto ´e introduzido pelo fundo do reator, onde entra em contato com a manta de lodo de elevada atividade, iniciando-se o processo de digest˜ao anaer´obia, com produ¸c˜ao de biog´as e forma¸c˜ao de lodo. O esgoto tratado escoa de forma ascendente, para a zona de sedimenta¸c˜ao localizada acima do separador de fases.
A partir dai, o efluente tratado ´e coletado junto a zona de sedimenta¸c˜ao e o biog´as desprende-se da fase l´ıquida e pode ser captado para utiliza¸c˜ao como fonte de energia.
A produ¸c˜ao de lodo no UASB ´e muito baixa e o lodo de excesso gerado j´a sai estabilizado. O efluente produzido sai clarificado, n˜ao sendo ent˜ao necess´ario o uso de decantadores. Al´em disso, o risco de gera¸c˜ao ou libera¸c˜ao de maus odores pode ser bastante minimizado, n˜ao somente com projetos bem elaborados, mas tamb´em pelo fato de o reator ser completamente vedado, incluindo a sa´ıda submersa do efluente (SPERLING, 1996, p.204).