PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE BIOMASSA MICROALGAL

Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Laboratório de Engenharia Bioquímica

PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE

BIOMASSA MICROALGAL

Adriano Seizi A. Henrard, Lucia Helena R. Meza, Joice Aline Borges, Gabriel M. da Rosa, Rodenei Ogrodowski, Michele da Rosa Andrade

Coordenador: Prof. Dr. Jorge Alberto Vieira Costa

Un iv e rs id a d e F e d e ral do Rio Gra n d e

Uni ve rsi d ad e F e d e ra l d o R io Gr an d e

INTRODUÇÃO

ENERGIA

Melhoria da qualidade de vida

Consumo de energia per capita

Un iv e rs id a d e F e d e ral do Rio Gra n d e

Uni ve rsi d ad e F e d e ra l d o R io Gr an d e

INTRODUÇÃO

MICROALGAS

Surgiram  3 milhões de anos

Regulam a biosfera retirando CO₂ e produzindo O₂ Un iv e rs id a d e F e d e ral do Rio Gra n d e

INTRODUÇÃO

MICROALGAS

Tratamento de águas residuais

Obtenção de diversos compostos Fonte de alimento Biofixação de CO₂ Un iv e rs id a d e F e d e ral do Rio Gra n d e

INTRODUÇÃO

DIGESTÃO ANAERÓBIA

Tratamento de resíduos agroindustriais e municipais

Adequá-los a exigências ambientais Utilização do bioprocesso para produção de biocombustíveis

INTRODUÇÃO

BIOGÁS

Processo biológico  fração orgânica da biomassa microalgal

Digestão anaeróbia  comparada a outros processos de produção de biocombustíveis

• Operocionalmente mais simples;

• dispensa secagem e pré-tratamento da matéria-prima; • Menor gasto energético;

OBJETIVO

Estudar a bioconversão da microalga Spirulina

LEB-18 em CH

sob condições não controladas

Lab . En g e n h a ri a B io q u ími c a

MATERIAL E MÉTODOS

Inóculo e substrato

Lodo granular anaeróbio  tratamento de água de parboilização de arroz adaptado à biomassa de Spirulina

A rt ig o 1 C ya no bi um e C hl orell a

Substrato  biomassa de Spirulina sp. LEB-18

• Cultivada em biorreatores abertos, estufa de filme transparente; • Meio de cultivo  água da Lagoa Mangueira complementada

MATERIAL E MÉTODOS

Biorreator e condições operacionais

A rt ig o 1 C ya no bi um e C hl orell a Biorreator anaeróbio: 310 L com volume útil 280 L

Batelada sequencial: ciclos diários de alimentação (7,0 g.L-1 _{Spirulina), reação (6 h),}

decantação (18 h) e

esvaziamento de 10% do

volume. Figura 1 – Aparato experimental utilizado para a produção de biometano a partir de Spirulina LEB-18 (1) biorreator anaeróbio de 310 L; (2) tubulação de alimentação e saída de efluente; (3) frasco de segurança; (4) fluxômetro.

MATERIAL E MÉTODOS

Determinações analíticas

3,5 dias  efluente analisado

pH

Alcalinidade

Sólidos totais e voláteis Amônia

Volume de gás produzido  medido diariamente

MATERIAL E MÉTODOS

Respostas avaliadas

Decomposições da biomassa de Spirulina sp. LEB-18 (X_T) e Fração orgânica (X_Org)

Balanço de massa  entrada e saída do biorreator

Conversões X_Org da biomassa em metano (Y_CH4/Org)

Razão entre a massa metano produzido e a massa X_Org convertida (Y_CH4/Org = m_CH4/m_Org)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

X

(%)

72,4 ± 2,2

X

(%)

82,0 ± 2,6

Y

(g.g

₎

_{0,24 ± 0,05}

Tabela I: Decomposição da biomassa de Spirulina LEB-18 (X_T), decomposição da fração orgânica da biomassa (X_Org) e conversão da fração orgânica da biomassa em CH₄ (Y_CH4/Org)

Biogás (d

_)*

_{0,21 ± 0,05}

CH

(% v/v)

71,8

CO

(% v/v)

27,9

H

S (% v/v)

0,07

H

(% v/v)

0,23

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabela II: Volume e composição do biogás produzido no ensaio

* Volume de biogás produzido em relação ao volume de meio no reator.

Temperatura: 25 e 38 °C 65% esgoto doméstico (Gallert e outros, 2003) 43-61% dejetos bovinos (Alvarez e outros, 2006) 0,2-0,3% dejetos suínos (Feng e outros, 2008)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Figura 2 – Alcalinidade do efluente retirado do biorreator anaeróbio

2027,90  255,93 mg.L-1 _CaCO 3

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Figura 3 – Nitrogênio amoniacal do efluente retirado do biorreator anaeróbio

CONCLUSÕES

Foi produzido gás com 71,8% de biometano, a partir da decomposição de 72,4% da biomassa alimentada, com conversão de biomassa em biometano (0,24 g.g-1_{) superior a de alguns substratos convencionais}

utilizados para a produção do biocombustível.

A digestão anaeróbia da biomassa de Spirulina LEB-18 resultou em um bioprocesso sem acúmulo de intermediários, indicando o equilíbrio das populações e da atividade microbiana, além de pH (6,90), alcalinidade (2027 mg.L-1 _CaCO

3) e nitrogênio amoniacal (607,41 mg.L-1) dentro da faixa

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à FAPERGS –Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - pelo apoio financeiro para a realização desse trabalho.