Desenvolvimento de biorreator anaeróbio de leito fixo-ordenado com transferência de elétrons assistida para a produção de biogás e tratamento de resíduos líquidos

Resumo

A Digestão Anaeróbica (AD, do inglês, Anaerobic Digestion) tem sido amplamente utilizada para a geração de biogás ou biocombustível a partir do tratamento de resíduos. Como a baixa taxa de produção e a instabilidade da AD ocorrem com frequência, várias configurações foram aplicadas para melhorar o processo. Um novo biodigestor anaeróbico de leito estruturado fixo (ABFSB, do inglês, Anaerobic Biodigester Fixed Structured Bed) tem sido utilizado como uma tecnología alternativa à configuração de leito empacotado, evitando os efeitos de acumulação, entupimento e canalização. Embora sua operação seja mais estável e eficiente, ainda demonstra limitada viabilidade e aplicabilidade para tratar grandes quantidades de matéria orgânica e poluentes. Estudos recentes mostraram que a aplicação da célula de eletrólise microbiana (MEC, do inglês, Microbial Electrolysis Cell) nos processos AD oferecem uma solução inovadora neste campo. Esta abordagem baseia-se na inserção de um par de eletrodos (ânodo e cátodo) e na inversão de potência a fim de alterar a comunidade microbiana de AD, aumentar a cinética e conduzir uma reação termodinamicamente desfavorável para acelerar a degradação e a bioconversão de um substrato. Isso pode ser monitorado em tempo real pela detecção de sinais elétricos, que se correlacionam linearmente com as concentrações do substrato. Assim, este estudo visa otimizar o desempenho operacional de um ABFSB, integrando uma célula de eletrólise microbiana. Para determinar as altas bioconversões a partir de um determinado substrato orgânico sintético complexo (800 mg COD/L), diferentes voltagens aplicadas externamente (0,3, 0,5, 0,8 e 1,0 V), e fontes de inóculo (lodo bruto e pré-tratado) serão analisadas. Os resultados fornecerão uma visão do mecanismo de conversão bioeletroquímica em cada condição e determinarão qual tensão aplicada melhorará o processo AD na ABFSB. (AU)