Fevereiro 29, 2016
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Hidrólise na Biodigestão Anaeróbia

O Clostridium difficile é uma bactéria que em seres humanos produzem toxinas. (Fonte: MD.Saude)

Como acontece a geração de biogás? Quais os fatores que podem influenciar no processo? Como funciona a Hidrólise na Biodigestão Anaeróbia?

A geração de biogás acontece de forma simultânea e interdependente, o que significa que, uma alteração em uma das fases pode afetar todo o processo de biodigestão. Apesar de acontecer de forma simultânea, a sequência para a geração de biogás segue as etapas Hidrólise, Acidogênese, Acetogênese, Metanogênese e também de Sulfatogênese. A maior parte das reações são catabólicas, ou seja, a formação de biomassa é muito baixa.

Conhecimento privilegiado

Entender o processo de fermentação anaeróbia é parte fundamental para futuros profissionais que pretendem trabalhar com tratamento de resíduos orgânicos. A maior parte das usinas de biogás, ou biodigestores, que não funcionam corretamente, ou seja, não geram a quantidade de biogás gerada e assim não viabilizam seus projetos, ocorre justamente pela falta de compreensão total do processo por parte de quem foi responsável pela concepção do projeto.

Até o Portal do Biogás publicar os artigos sobre as fases da Biodigestão Anaeróbia, esse conhecimento era de acesso extremamente dificultado. A maior parte das fontes de ciência sobre o assunto se encontram em seus idiomas nativos, ou seja, inglês e alemão. Manter esse conhecimento com acesso restrito tem explicações comerciais fortes. A Alemanha atual líder isolada deste mercado, tem mais de 9.200 (statista) biodigestores construídos enquanto que a Itália, o segundo colocado tem 1.300 biodigestores automatizados de uso comercial.

A equipe do Portal do Biogás entende que a implementação de biodigestores para o tratamento de resíduos pode ajudar na limpeza das cidades, rios, atmosfera além de gerar emprego e estimular o desenvolvimento sustentável onde for aplicado. Por isso, lançou o curso PLANO DE NEGÓCIO PARA BIODIGESTORES AUTOMATIZADOS como forma de disseminar o conhecimento essencial para o desenvolvimento de projetos nos locais onde de fato é necessário. Com isso, oferecemos oportunidades para profissionais em todo lugar do mundo onde chegar a internet.

Entender sobre as fases da biodigestão é o primeiro passo para entender sobre como medir a eficiência de biodigestores anaeróbios. Sao diversos fatores que influenciam diretamente qualquer projeto.

Como acontece a hidrólise na biodigestão anaeróbia?

Durante a Hidrólise na Biodigestão Anaeróbia as bactérias hidrolíticas liberam enzimas extracelulares que degradam os compostos orgânicos complexos como os carboidratos, as proteínas, os lipídeos, entre outros em compostos orgânicos simples como açúcares, aminoácidos, peptídeos, glicerina e ácidos graxos os quais são transportados para dentro das células dos microorganismos (bactérias) e metabolizadas (OLIVEIRA, 2004).

Podemos dividir as bactérias hidrolíticas que mais se destacam em três categorias:

  1. Produtoras de lipase para degradação de lipídeos e ácidos graxos: Clostridium, Micrococcus e Staphylococcus
  2. Produtoras de proteases para degradação de proteínas e aminoácidos: Bacteroides, Clostridium, Butyrivibrio, Lactobacillus, Fusobacterium, Selenomonas, Streptococcus, Proteus, Peptococcus e Bacillus;
  3. Produtoras de amilases para degradação de polissacarídeos e açúcares menores: Clostridium, Staphylococcus, Eubacterium e Acetivibrio.

Diversos fatores influenciam o grau e a taxa em que um substrato é hidrolisado entre os quais podemos citar a composição e temperatura do substrato, o tamanho das partículas, a concentração de amônio, concentração de produtos da hidrólise (ex: ácidos orgânicos voláteis). (CHERNICHARO, 2007)

A degradação dos compostos orgânicos complexos

Além da degradação dos compostos orgânicos complexos, as bactérias hidrolíticas também contribuem com a formação de um ambiente anaeróbio, pois consomem uma quantidade de hidrogênio no processo de hidrogenação. (SAHM 1981; PAVLOSTATHIS UND GIRALDO-GOMEZ 1991).

No exemplo da figura abaixo, na Equação E2.1.1.01 temos um exemplo da hidrólise de uma sacarose resultando em glicose e frutose. A Equação E2.1.1.02, a trioleína (representante do grupo das gorduras é óleos) é hidrolisada para a formação de glicerol e ácido oleico. A hidrólise de proteína representada na Equação E2.1.1.03, acontece através da degradação em dipeptideos em dois aminoácidos. (MADIGAN et al., 1997)

Exemplos de reações durante fase de Hidrólise na Biodigestão Anaeróbia (FONTE Geração e Aproveitamento Energético do Biogás, PROJETO PROBIOGÁS 2016)

Após a hidrólise dos compostos orgânicos em meio extracelular, os produtos hidrolisados serão fermentados dentro das bactérias da acidogênese.

A depender do tipo de substrato a ser degradado, a velocidade em que o processo de hidrólise acontece pode variar em minutos como por exemplo alguns açúcares ou até mesmo dias no exemplo de alguns lipídeos. (B. Machado 2016)

A Alemanha é líder de tecnologia neste mercado

A Alemanha tem mais de 9.200 biodigestores comerciais em operação e faz o aproveitamento comercial completo deste segmento. O desenvolvimento próprio de tecnologia rende por ano vários milhões de euros às empresas alemães  com a construção de projetos em outros países.

Biodigestor de pesquisa da Universidade de Hohenheim na Alemanha (Foto: Gleysson B. Machado)

Mas como a Alemanha se tornou líder em tecnologias no setor de biogás? Quais os segredos do país para dominar um setor que promete ser a base de mudança na forma de consumo de energia da humanidade? O que os outros países podem aprender com a Alemanha? Saiba mais sobre isso no artigo O biodigestor experimental da universidade de Hohenheim.

Como medir a eficiência de um biodigestor anaeróbio

Biodigestor indiano, chinês, canadense, alemão, de batelada, … são inúmeros os tipos e modelos de biodigestores. O conhecimento utilizado aqui é praticado em todos os modelos de biodigestores existentes. Qual a diferença entre as tecnologias e como medir a eficiência de um biodigestor anaeróbio? Os profissionais que pretendem trabalhar nesta área não podem ficar sem resposta para essas questões.

Fontes:

  • B. Machado 2016: Bezerra Machado, Gleysson; Geração e Aproveitamento Energético do Biogás, PROJETO PROBIOGÁS 2016
  • MADIGAN et al., 1997: M.T. ; Martinko, J.M. ; Parker, J.: Brock Biology of Microorganisms. 8th Edition. Upper Saddle River, New Jersey : Prentice-Hall, 1997.
  • SAHM 1981; H. Biologie der Methan-Bildung. In: Chemie Ing. Technik 53, (1981), Nr. 11, S. 854–863.
  • PAVLOSTATHIS UND GIRALDO-GOMEZ 1991: Pavlostathis, S.G. ; Giraldo-Gomez, E.: Kinetics of Anaerobic Treatment: A Critical Review. In: CRC Crit. Rev. Environ. Control 21 (1991), Nr. 5–6, S. 411–490.
  • CHERNICHARO, 2007: C.A de L., Reatores Anaeróbios, Princípio do Tratamento Biológico de aguas residuais, 2007.
  • OLIVEIRA, 2004: P. A. V. de. Produção e aproveitamento do biogás. In: OLIVEIRA, P. A. V. de et al. Tecnologias para o manejo de resíduos na produção de suínos: Manual de boas práticas. Concórdia: Gestão Integrada de Ativos Ambientais, 2004. Cap. 4, p.42-55
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About gleysson

gleysson

Sou especialista em transformar problemas ambientais em negócios sustentáveis. Formado em Dip. Ing. Verfahrenstechnik (Eng. Química) pela Universidade de Ciências Aplicadas de Frankfurt/M na Alemanha com especialização e experiência em Tecnologias para geração de Energia e Engenharia Ambiental. Larga experiência em Resíduos Sólidos com foco em Biodigestores Anaeróbios

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