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

Universidade

Federa

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INTRODUÇÃO

ENERGIA

Requisito essencial

social

econômico

Melhoria da qualidade de vida

Consumo de energia per capita

Universidade

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e

INTRODUÇÃO

MICROALGAS

Microrganismos fotossintéticos

procarióticos

eucarióticos

Surgiram 3 milhões de anos

Regulam a biosfera retirando CO2

e produzindo O2

Universidade

Federa

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rande

INTRODUÇÃO

MICROALGAS

Tratamento de águas residuais

Obtenção de

diversos compostos

Fonte de

alimento

Biofixação

de CO2

Universidade

Federa

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rande

INTRODUÇÃO

Universidade

Federa

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rande DIGESTÃO ANAERÓBIA

Matéria orgânica gás

CH4

CO2

H2S

Vapor d’água

Processo anaeróbio

Tratamento de resíduos agroindustriais e municipais

Adequá-los a exigências ambientais

Utilização do bioprocesso para produção de biocombustíveis

Biogás e bio-hidrogênio

INTRODUÇÃO

Universidade

Federa

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rande 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;

• Menor geração de resíduos.

OBJETIVO

Estudar a bioconversão da microalga Spirulina

LEB-18 em CH4 sob condições não controladas

Lab. E

ngenharia B

ioquím

ica

MATERIAL E MÉTODOS

Inóculo e substrato

Lodo granular anaeróbio tratamento de água de parboilização de

arroz adaptado à biomassa de Spirulina

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

Substrato biomassa de Spirulina sp. LEB-18

• Cultivada em biorreatores abertos, estufa de filme transparente;

• Meio de cultivo água da Lagoa Mangueira complementada

com meio Zarrouk

MATERIAL E MÉTODOS

Biorreator e condições operacionais

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

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.

4

MATERIAL E MÉTODOS

Determinações analíticas

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

3,5 dias efluente analisado

pH

Alcalinidade

Sólidos totais e voláteis

Amônia

Volume de gás produzido medido diariamente

Composição do gás cromatografia gasosa

MATERIAL E MÉTODOS

Respostas avaliadas

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

Decomposições da biomassa de Spirulina sp. LEB-18 (XT) e

Fração orgânica (XOrg)

Balanço de massa entrada e saída do biorreator

Conversões XOrg da biomassa em metano (YCH4/Org)

Razão entre a massa metano produzido e a massa XOrg convertida

(YCH4/Org = mCH4/mOrg)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

XT (%) 72,4 ± 2,2

XOrg (%) 82,0 ± 2,6

YCH4/Org (g.g-1) 0,24 ± 0,05

Tabela I: Decomposição da biomassa de Spirulina LEB-18 (XT), decomposição da fração

orgânica da biomassa (XOrg) e conversão da fração orgânica da biomassa em CH4 (YCH4/Org)

Biogás (d-1)* 0,21 ± 0,05

CH4 (% v/v) 71,8

CO2 (% v/v) 27,9

H2S (% v/v) 0,07

H2 (% v/v) 0,23

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

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

Artigo 1 C

yanobium

e C

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lla

Figura 2 – Alcalinidade do efluente retirado do biorreator anaeróbio

2027,90 255,93 mg.L-1 CaCO3

pH 6,90 0,10

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

Figura 3 – Nitrogênio amoniacal do efluente retirado do biorreator anaeróbio

607,41 136,46 mg.L-1

CONCLUSÕES

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

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 CaCO3) e nitrogênio amoniacal (607,41 mg.L-1) dentro da faixa

adequada e segura para as bactérias anaeróbias.

AGRADECIMENTOS

Artigo 1 C

yanobium

e C

hlore

lla

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.