1. Introduo

O Brasil dispem de condies climticas favorveis para explorar a imensa energia derivada dos dejetos animais e restos de cultura e liberar o gs de bujo e o combustvel lquido (querosene, gasolina, leo diesel) para o homem urbano aliviando com isso o pas de uma significativa parcela de importao de derivados do petrleo. O alcance de um programa de substituio de fontes de energia por biogs, pode ser avaliado tomando-se a produo dos 7,2 milhes de biodigestores instalados na China at dezembro 1979, que tem um valor energtico equivalente a cinco "Itaipus" ou 48 milhes de toneladas de carvo mineral.

2. Histrico do Biogs

O biodigestor surgiu na China num perodo desconhecido antes de Cristo; ele foi criado devido a necessidade de se controlar as doenas disseminadas pela falta de saneamento bsico inexistente naquela poca. Apesar do processo de biodigesto anaerbica ser conhecido a longos tempos, s mais recentemente que tem sido desenvolvido mundialmente. A China tem sido o pas que mais desenvolveu o biogs no mbito rural, visando atender principalmente a energia para cozimento e iluminao domstica. A ndia tambm tem desenvolvido uma larga propagao com biodigestores, possuindo um total de 150 mil unidades instaladas. No Brasil os estudos com biogs foram iniciados de maneira mais intensa em 1976, entretanto, os resultados alcanados j nos asseguram um bom domnio tecnolgico e podemos nos qualificar como aptos a desenvolver um vasto programa no mbito nacional com biogs, seja no setor agrcola ou no setor industrial.

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3. Gerao de Biogs

"O Biogs um gs inflamvel produzido por microorganismos, quando matrias orgnicas so fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez, em um ambiente impermevel ao ar" Tambm podemos definir que o biogs o nome dado a mistura de gases produzida por intermdio do processo fermentativo da biomassa, tendo por constituinte energtico o metano, alm do gs carbnico e outros gases, presentes em menor proporo, varivel em funo da composio do resduo a ser tratado e das condies do reator (Pierre & Quezada Doria, 1995). O gs metano o combustvel do biogs, portanto, ser mais puro quanto maior for seu teor, estando seu poder calorfico diretamente relacionado com a quantidade existente na mistura gasosa. um gs combustvel produzido basicamente por fontes antropognica e natural. Como fontes naturais pode-se citar os pntanos, oceanos e guas doces. Dentre as fontes que podem ser controladas ou influenciadas pelo homem, pode-se citar as plantaes de arroz, fermentao entrica, a queima de biomassa, o manejo de resduos, o uso de combustveis fsseis e as perdas de gs natural. O manejo de resduos inclui, como fontes principais de emisso de metano, o tratamento de efluentes e a disposio de resduos slidos em aterros sanitrios. As emisses decorrente das fontes naturais tm mantido razoavelmente constantes, enquanto as antropognicas tm aumentado consideravelmente, para as quais o tratamento de esgotos contribui com aproximadamente 7% das emisses de metano para a atmosfera. At pouco tempo, o biogs era simplesmente encarado como um subproduto, obtido a partir da decomposio anaerbica de lixo urbano e resduo animal e em estaes de tratamento de efluentes domsticos. No entanto, o acelerado desenvolvimento econmico dos ltimos anos e o aumento acentuado do preo dos combustveis convencionais tm encorajado as investigaes na produo de energia a partir de novas fontes alternativas e economicamente atrativas, tentando, sempre que possvel, criar novas formas de produo energtica que possibilitem a economia dos recursos naturais esgotveis. Nas dcadas de 1950 e 1960, a relativa abundncia das fontes de energia tradicionais desencorajou a recuperao do biogs na maioria dos pases desenvolvidos; apenas em pases com poucos recursos de capital e energia, como a ndia e a China, o biogs desempenhou papel de certa importncia, sobretudo em pequenos aglomerados rurais. A partir da crise energtica dos anos 1970 o gs metano dos digestores anaerbios voltou a despertar o interesse geral, conduzindo a aumento de sua produo nos pases europeus.

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Obtido a partir de um processo que degrada a matria orgnica, possibilitando a produo de energia trmica e eltrica, o biogs proporciona novas aplicaes para os resduos das exploraes agropecurias, da atividade industrial e esgotamento sanitrio.

4. Caractersticas do biogs

O biogs um gs incolor, inflamvel, geralmente inodoro (se no contiver demasiadas impurezas), insolvel, leve e de fraca densidade, constitudo principalmente de metano, gs carbnico e outros gases em pequenas concentraes. A degradao anaerbia converte os compostos orgnicos em novas clulas bacterianas e em vrios compostos que, juntos, formam o biogs (Quadro 4.1). Quadro (1) - 4.1 Composio mdia da mistura gasosa do biogs Metano (CH4) Dixido de carbono (CO2) Hidrognio (H2) Nitrognio (N2) Oxignio (O2) Sulfureto de hidrignio (H2S) Amnio (NH3) Monxido de carbono (CO) gua (H2O) Fonte: Pires, 2000. 50% a 75% 25% a 40% 1% a 3% 0,5% a 2,5% 0,1% a 1% 0,1% a 0,5% 0,1% a 0,5% 0% a 0,1% Varivel

Em condies normais de produo, o biogs no txico graas a seu baixo teor de monxido de carbono (inferior a 0,1%), por outro lado, em razo das impurezas que contm, o metano muito corrosivo, principalmente pela ao do gs sulfdrico, que ataca, alm de outros materiais, o cobre, o lato e o ao, dependendo de sua concentrao. Para teores elevados, da ordem de 1% (excepcionais nas condies normais de produo do biogs), torna-se txico e mortal. A presena do sulfureto de hidrognio pode constituir um problema a partir do momento em que haja combusto do gs e que sejam inalados os produtos

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dessa combusto, dado que a formao do dixio de enxofre (SO2) extremamente nociva, causando perturbaes pulmonares. Outros gases contidos no biogs no originam problemas em termos de toxicidade ou nocividade. O gs carbnico, em proporo significativa (25% a 40%), ocupa boa parte do volume til e obriga, quando no suprimido, a aumento das capacidades de armazenamento. O vapor de gua pode ser corrosivo para as canalizaes depois de condensado. O poder calorfico inferior (PCI) do biogs de cerca de 5.500 kcal/m3, quando a proporo de metano de aproximadamente de 60%. O biogs um gs leve e de baixa densidade. Mais leve do que o ar, diferentemente do butano e do propano, ele apresenta menores riscos de exploso na medida em que a sua acumulao se torna mais difcil. Sua baixa densidade implica, em contrapartida, que ele ocupe volume significativo e que sua liquefao seja mais difcil, o que lhe confere algumas desvantagens em relao ao transporte e utilizao.

5. Digesto anaerbia biodigestor

O tratamento anaerbio (digesto anaerbia) de substncias biodegradveis realizado atravs da fermentao bacteriana que ocorre em ambientes isentos de oxignio livre (molecular). Como conseqncia, a matria orgnica complexa convertida a metano e gs carbnico (biogs). Na natureza existem vrios ambientes favorveis ao desenvolvimento da digesto anaerbia, sendo representados pelos pntanos, esturios, mares e lagos, usinas de carvo, jazidas petrolferas, etc. Esses sistemas possuem concentraes baixssimas de oxignio, o que facilita a ocorrncia desse fenmeno. Da observao casual desses ambientes, o ser humano tomou cincia da possibilidade de produzir gs combustvel a partir de resduos orgnicos ao observar a combusto natural desse gs na superfcie de regies pantanosas. Posteriormente, passou-se a desenvolver e utilizar esse processo fermentativo para o tratamento de esgoto domstico, objetivando, principalmente, a destruio da matria orgnica. Isso ocorreu na metade do sculo XIX e o gs produzido era destinado a iluminao. No comeo do sculo XX, ocorreu na ndia e na China o incio do desenvolvimento de digestores para produo de gs metano a partir de esterco de animais, principalmente de bovinos.

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Somente a partir de 1960 a digesto anaerbia passou a ser pesquisada com carter mais cientfico, havendo ento grandes progressos quanto a compreenso dos fundamentos, controle do processo e tambm em projetos de digestores e equipamentos auxiliares. 5.1 Influncia de fatores

A decomposio bacteriana de matria orgnica sob condies anaerbicas feita em trs fases: 1) fase de hidrlise; 2) fase cida; 3) fase metagnica.

1)

Fase de hidrlise - Nesta fase as bactrias liberam no meio as chamadas enzimas extracelulares, as quais iro promover a hidrlise das partculas (polissacardeos como a celulose) e transformar as molculas maiores em molculas menores e solvel ao meio; e degradam os produtos destes a cidos orgnicos, alcoois, H2 e CO2. Essas bactrias tambm fermentam protenas e lipdeos originando compostos semelhantes.

2)

Fase cida - Nesta fase, as bactrias produtoras de cidos transformam molculas de protenas, gorduras e carboidratos em cidos orgnicos (cido lctico, cido butlico), etanol, amnia, hidrognio edixido de carbono e outros.

3)

Fase Metanognica - As bactrias metanognicas atuam sobre o hidrognio e o dixido de carbono, transformando-os em metanol (CH4). Esta fase limita a velocidade da cadeia de reaes devido principalmente formao de microbolhas de metano e dixido de carbono em torno da bactria metanognica, isolando-a do contato direto com a mistura em digesto. Razo pela qual a agitao no digestor prtica sempre recomendvel, atravs de movimentos giratrios do gasmetro.

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Matria Orgnica Carboidratos Lipdios Protenas

Hidrlise e fermentao (1)

cidos graxos Etanol

Desidrogenao acetognica (2) Acetato Desidrogenao acetognica (2) H2 + CO2

Descarboxilao de acetato (3)

Formao redutiva de metano

CH4 + CO2

CH4 + CO2

Figura (1) - 5.1 Esquema de trs estgios para a degradao anaerbia completa

Embora para o entendimento da microbiologia do processo se possa separar os microorganismos como atuando em trs estgios, isto num digestor no ocorre; cada grupo depende do funcionamento do outro. a chamada ao sinrgica, que significa ao conjunta. Os processos anaerbios so geralmente mais lentos que os aerbios, exigindo por este motivo maiores tempos de reteno. A fase limitante do processo a da formao de metano visto que as bactrias metanognicas so muito lentas e sensveis as variaes do ambiente. Por essa razo, as condies de processo devem ser tais que se aproximem das condies timas de crescimento para bactrias metanognicas, e o tempo de reteno deve ser6

baixo o suficiente para que no venha a ocorrer a lavagem daquelas bactrias, pois, em caso contrrio, corre-se o risco de desbalancear o processo, aumentando gradativamente a concentrao de cidos volteis no transformados em metano.

5.2 Condies Indispensveis Fermentao

As condies timas de vida para os microorganismos anaerbios so:

a) Impermeabilidade ao Ar. Nenhuma das atividades biolgicas dos microorganismos, inclusive, seu desenvolvimento, reproduo e metabolismo, exigem oxignio, que em cuja presena so eles, de fato, muito sensveis. A decomposio de matria orgnica na presena de oxignio produz dixido de carbono (CO2); na ausncia de ar (oxignio) produz metano. Se o biodigestor no estiver perfeitamente vedado a produo de biogs inibida.

b) Temperatura adequada A temperatura no interior do digestor afeta sensivelmente a produo de biogs. "Todos os microorganismos produtores de metano so muito sensveis a alteraes de temperatura; qualquer mudana brusca que exceder a 30C afeta a produo. preciso, pois, assegurar uma relativa estabilidade de temperatura.

c) Nutrientes. Os principais nutrientes dos microorganismos so carbono, nitrognio e sais orgnicos. Uma relao especfica de carbono para nitrognio de ser mantida entre 20:1 e 30:1. A principal fonte de nitrognio so as dejees humanas e de animais, enquanto que os polmeros presentes nos restos de culturas representam o principal fornecedor de carbono. A produo de biogs no bem sucedida se apenas uma fonte de material for utilizada.

d) Teor de gua7

O teor de gua deve normalmente situar-se em torno de 90% do peso do contedo total. Tanto o excesso, quanto a falta de gua so prejudiciais. O teor da gua varia de acordo com as diferenas apresentadas pelas matrias-primas destinadas fermentao.

e) Substncias prejudiciais Materiais poluentes, como NaCl, Cu, Cr, NH3, K, Ca, Mg e Ni, so conciliveis se mantidas abaixo de certas concentraes diludas em gua, por exemplo. O manual Chins cita o ABS (composto detergente), cuja concentrao mxima admissvel de 20 a 40 partes milho.

6. Microbiologia

A fermentao metanognica um processo biolgico altamente sensvel, uma vez que envolve trs grupos distintos microrganismos e a produo de gs depende da manuteno harmnica destes grupos. Alteraes substanciais no meio de cultura ou nos fatores comportamentais podem desequilibrar ou desativar a ao dos trs grupos de bactrias levando a produo gasosa a nveis antiecolgicos.

6.1 Disponibilidade de nutrientes

A fermentao anaerbica um processo biolgico que ocorre devido a ao de bactrias. Evidentemente que quando maior a populao bacteriana mais eficiente e rpido ser a digesto. Para se manter uma boa flora bacteriana h necessidade de se facultar um timo meio de cultura. A disponibilidade de nutrientes fundamental para o meio de cultura e conseqentemente para obter uma cultura bacteriana em rtmo acelerado de sntese e desenvolvimento. Os nutrientes so de origem orgnica e inorgnica, destacando-se principalmente os elementos carbono, nitrognio-nitrato, fsforo-fosfatos e enxofre-sulfatos. Os nutrientes que mais freqentemente se mostram escasso so o nitrognio e fsforo, razo pela qual merecem ateno especial.

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6.2 Tempo de Reteno

Caracteriza-se como tempo de reteno o tempo que o material passa no digestor, isto , o tempo de entrada e sada dos diferentes materiais na digestor. Como a gua, slidos e clulas.

6.3 Substncias Txicas

Qualquer nutriente de elemento em soluo no digestor, em excesso, pode provocar sintomas de toxidez ao meio bacteriano. Entretanto uma definio exata da concentrao em que estes elementos passam a ser nocivos difcil, devido complexidade do processo. A presena de hidrocarbonetos-clorofrmio, tetra cloreto de carbono e outro usados como inseticidas ou solventes -industrias- constituem fortes agentes txicos digesto anaerbica. A presena do on amnio, em digestores com altas taxas de produo, um significante problema.

6.4 Biologia da digesto anaerbica

Toda digesto anaerbica (ausncia de oxignio) um processo biolgico. O organismo anaerbico no pode sobreviver enquanto estiver oxignio. Por isso, no digestor no deve entrar o ar atmosfrico. S as bactrias anaerbicas metanognicas produzem gs metano. Pertencem a quatro grupos morfolgicos e so muito sensveis a variaes de temperatura, atuando numa faixa entre 10 a 45C. So as chamadas bactrias mesfilas. Biologicamente, o sucesso de um digestor depende de um balanceamento entre as bactrias que produzem gs metano dos cidos orgnicos. E este balanceamento adquirido pela carga diria com gua suficiente, pelo pH, temperatura, e a qualidade do material orgnico.

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6.4.1 Relao carbono/nitrognio (C/N)

O carbono (sob a forma de carboidratos) e o nitrognio (como protenas, nitratos, amnia) so os principais alimentos utilizados pelas bactrias anaerbicas: o carbono, para fornecer energia; o nitrognio, para construir a estrutura das clulas. As bactrias utilizam mais carbono do que nitrognio. A digesto anaerbica realiza-se melhor quando o material que alimenta as bactrias contm uma certa quantidade de carbono e nitrognio juntos. Nitrognio --> Alguns compostos e resduos so indigestveis para as bactrias, como a lignina, palhas e fibras vegetais. A quantidade de nitrognio contida na planta ou no organismo animal faria com a idade e seu desenvolvimento. A quantidade de nitrognio, alta, em excremento de aves devido as fezes serem expelidas com a urina. Carbono --> Diferentemente do nitrognio, o carbono existe em muitas formas (matria orgnica), as quais no so diretamente utilizadas pelas bactrias.

6.4.2 Reaes enzimticas

Auxiliadas por aes mecnicas, as enzimas agem como catalizadores nas reaes que transformam os compostos orgnicos complexos, tornando-os mais simples, e hidrolizando-os, facilitando assim a ao de cidos e bactrias, e tornando a digesto mais fcil, como acontece so sistema gstrico dos animais.

Convm lembrar, que o processo de digesto dos alimentos nos animais, inclusive no homem, uma biodigesto, pois na sua maior parte, se processa por bactrias.

Uma das mais importantes reaes desta fase, a tranformao dos produtos amilceos presentes na matria orgnica, em acares.

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6.4.3 Ao do oxignio e bactrias

Nesta fase, a matria orgnica (parte digerida e parte no digerida) j beneficiada pelas enzimas, submetida ao do oxignio e de bactrias aerbias e mistas provenientes dos excrementos dos animais, provocando a formao de compostos de cadeias simples, e solveis na gua.

6.4.4 Ataque Bacteriano

Aqui, a matria orgnica parcialmente decomposta, submetida ao de leveduras alcolicas, que transformam os acares provenientes dos amilceos submetidos ao da enzimas na primeira fase, em lcoois. Tambm por ao de bactrias, os lcoois transformam-se em cido actico, e este, reage com vrios compostos presentes, formando acetatos.

Esta fase ainda predominantemente aerbia, uma vez que se processa na presena do oxignio do ar.

6.4.5 Fase cida mista

Durante esta fase, misturam-se as aes de bactrias aerbias e anaerbias, num meio ainda cido. O meio de cultura vai-se tornando paulatinamente neutro, e propcio ao e predominncia de bactrias anaerbias, como as metanognicas.

A ao das bactrias anaerbias, neutralizando o meio de cultura, d incio ento, a uma nova fase.

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6.4.6 Fase anaerbia neutra

Esta fase caracterizada pela predominncia total de bactrias anaerbias, conseqncia de condies de vida que lhes so mais favorveis do que s bactrias aerbias e mistas. Pela ao das bactrias anaerbias predominantes, nosso meio de cultura j uma biomassa composta de Humus, solues coloidais e solues moleculares ionizadas.

Nesta fase, a biomassa apresenta-se neutra, e seu "DBO" (Demanda Biolgica de Oxignio) j mnimo, e geralmente zero. 6.4.7 Fase de oxigenao ou aerao

Esta a ltima fase do processo, e por ela, se faz a reduo o eliminao do "DQO" (Demanda Qumica de Oxignio) . Alm de disciplinar e acelerar a Biodigesto, o biodigestor tambm armazena os gases provenientes da mesma, que so passveis de utilizar para gerao de energia trmica, e para engarrafamento.

7. Composio qumica do material (provvel) dejetos de animais

Carboidratos, amido, protenas, polissacardeos, celulose, alm de seus derivados, sais inorgnicos e minerais. Estes materiais esto presentes em estrumes de animais, restos de alimentos, galhos de rvores, gramas, aguaps, algas marinhas, cana de acar ou quaisquer outros resduos orgnicos da atividade agrcola.

8. Nome dos microrganismos

- Bactrias do tipo Arquibactrias Methanobacterium, Halobacterium, Sulfolobus

- Bactrias do tipo Myxobactrias Myxococus12

- Tipo de clula Procaritica

- Necessidades nutricionais Fontes de C, N, O, H, S, P, Ca e demais ons inorgnicos

- Condies fsico-qumicas O pH timo varia na faixa de 6,5 a 7,5. possvel que a reao ocorra em qualquer temperatura entre 5 e 65C, porem a temperatura ideal varia entre 30 e 35C sendo que a 10C a velocidade de reao cai para apenas 6% da velocidade a 35C.

9. Enzimas Enzimas so biocatalizadores; em outras palavras, so protenas produzidas pelas clulas com a finalidade de acelerar as reaes qumicas do metabolismo. As enzimas so bastante especficas quanto a sua funo e, sendo assim, podem ser encontrados diversos tipos de enzima biossintetizada para catalisar os diferentes tipos de reao bioqumica. 9.1Enzimas Hidrolticas: Essas enzimas so capazes de degradar a parede celular. Para tanto, objetivou-se caracterizar um isolado endoftico de Streptomyces sp. quanto a sua capacidade em utilizar diferentes substratos como fonte de carbono. A avaliao foi conduzida em meio mnimo (M9) suplementado com 0,5% de diferentes fontes de carbono (quitina, celulose, avicel, carboxi-metilcelulose, glicose, pectina, tween, goma xantana). Os resultados indicaram que o endfito testado capaz de hidrolisar os diferentes carbohidratos, entre estes a ao sobre carboxi-metil-celulose e goma xantana foi marcante. Objetivou-se tambm determinar a temperatura tima de atividade da endoglicanase em estudo, verificou-se que esta tem atividade em ampla faixa de temperatura, sendo tima a 52C. Celulases so enzimas celulolticas responsveis pela hidrlise da celulose, constituem o segundo grande grupo de carboidrases exploradas comercialmente. Estima-se que o mercado de celulases aplicadas a hidrlise de biomassa, apenas nos E.U.A., tenha chegado a US$ 400 milhes no final da dcada de 90, tornando-se o segundo maior segmento do setor.13

Celulose a substncia orgnica renovvel mais abundante na natureza. um polmero natural composto de unidades de -D-glicose, biossintetizado principalmente pelas clulas vegetais para constituio da parede celular. A celulose pode ser hidrolisada quimicamente em meio cido, ou enzimaticamente, liberando produtos de baixo peso molecular como hexoses e pentoses. Graas eficincia e especialidade de ao das enzimas e aos seu apelo ambiental, a utilizao de celulases em processos de hidrlise ganha cada vez mais importncia em vrios setores da indstria qumica e na agricultura.

Figura 9.1 Hidrlise enzimtica do amido em glicose representao das ligaes glicosdicas -D-1,6; :-amilase na hidrlise do amido; G: glicosidase na hidrlise de oligossacardeos; D: enzimas amilolticas de hidrlise das ramificaes (debranching); o: resduo de D-glicose no redutor; : resduo de D-glicose redutorFonte: Modificado de Lvque e cols. (2000).

9.2 Enzimas ligninolticas Nelson Durn Introduo A maioria dos fungos produtores de enzimas necessrias degradao de materiais lignocelulsicos (madeiras, palhas, cascas, etc.) pertencem aos grupos Ascomycetes, Deuteromycetes e Basidiomycetes. Os fungos que vivem em madeiras mortas que preferentemente degradam um ou mais componentes da madeira, causam trs tipos de degradao: branca, marrom e macia. Esses fungos so taxonomicaniente diversos, e a maioria deles pertence subdiviso Basidiomycotina. A grande maioria destes capaz de mineralizar14

lignina, finalmente at CO, e gua. Os fungos de degradao marrom e macia so capazes de degradar lignina em alguma extenso, embora preferentemente ataquem a celulose na madeira. Essas degradaes so, em geral, feitas por enzimas oxidativas. Na dcada de 30, a atividade de fenoloxidases extracelulares em fungos de degradao branca foi relac :mada presena de enzimas ligninolticas; mais tarde, foi demonstado que as reaes eram catalisadas por oxidoredutases do tipo lacases e peroxidases (durn; esposito, 1997). A habilidade para oxidar especificamente compostos fenlicos tem sido utilizada como critrio para identificao de fungos de degradao branca verdadeiros. Em seguida ao isolamento e caracterizao de lacases, duas peroxidases, lignina peroxidase e Mn-peroxidase foram evidenciadas na participao e na quebra da lignina. Outras enzimas no relacionadas diretamente quebra de lignina, porm indispensveis para ligninlise sero tambm relatadas (Duran; esposito, 2000; durn, 2002). Lignina peroxidase: no ano de 1983, dois grupos relataram descoberta de enzima extracelular degradadora de lignina em culturas de Phanerochaete chrysosporium. A enzima, primeiramente chamada ligninase, uma glicoprotena que contm ferro-protoporfirina IX(heme) como grupo prosttico e requer perxido de hidrognio para sua atividade cataltica. Estudos subseqentes relevaram que a lignina peroxidase (LiP)(nome atual) de P. chrysosporium apresenta mltiplas formas com PI de 3,2-4,7 e massa molar de 38-43 kDa. A estrutura tridimensional da LiP est representada na Figura l (forma dimrica)

(http://www.biochem.ucl.ac.uk) e Figura 2 (forma monomrica) (http/ /www.bc.biol.ethz.ch/groups/

Figura 9.2.1: Estrutura tridimensional de lignina peroxidase de P. chrysosporium (forma dimrica) fonte: http://www.biochem.ucl.ac.uk Fungos: uma introduo biologia, bioqumica e biotecnologia.

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Figura 9.2.2: Estrutura tridimensional de LiP (forma monomrica) com tomos de clcio e ponte de sulfeto Fonte: Http://www.bc.biol.cthz.ch/groups/piotck/projecti.html piotek/projects.html). Diferentes LiPs tm sido isoladas dependendo da linhagem, condies de cultura, idade e tipo de separao. Ligninas peroxidases tm sido isoladas a partir de numerosos fungos de degradao branca

O ciclo cataltico da lignina peroxidase fundamentado na peroxidase de raiz forte pode ser esquematizado da seguinte forma:

a) LiP (Fe [III])P + H2O,

LiP-I (Fe[IV=O])P.+ LiP-II (Fe[IV=O])P + AH.+ LiP (Fe [III]) + AH.+ + H2O LiP-III ( Fe [III-O2.-])( inativo) LiP (Fe [III])P + O2 + AH

b) LiP-I (Fe[IV=O])P.+ + AH c) LiP-II (Fe[IV=O])P + AH d) LiP-II (Fe(IV)=O)P + H,O2 e) LiP-I U (Fe[III-O,.-]) + AH.+

10. Descrio dos Tipos de Microrganismos provveis:

* Bactrias Dissimilatrias Redutoras de sulfato ou de enxofre Desulfovibrio Sendimentos anaerbicos Reduz formas oxidadas de S a H2S.

As bactrias redutoras de enxofre so organismos anaerbicos obrigatrios que utilizam formas oxidadas de enxofre, tais como sulfatos (SO2-4) ou enxofre (S0), ao invs do oxignio como

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receptor de eltrons. O produto desta reduo o sulfeto de hidrognio (H2S). (Devido ao fato do H2S no ser assimilado como um nutriente, este tipo de metabolismo denominado dissimilatrio.) A atividade destas bactrias libera milhes de toneladas de H2S na atmosfera todo o ano. Estas reaes fazem parte do ciclo de enxofre. Estas bactrias so encontradas em lamas e em sendimentos anaerbicos e tambm no trato intestinal de humanos e animais. Desulfovibrio o gnero mais conhecido. Ainda outras bactrias, as quais discutiremos posteriormente neste captulo, so capazes de utilizar o H2S ou como parte da fotossntese ou como fonte de energia autotrfica. NO todo os diferentes tipos de bactrias sulfurosas so alguns dos microrganismos conhecidos mais interessantes; sua forma de produo de energia fisiologicamente peculiar e ecologicamente crucial

* Bactrias Deslizantes Frutificantes Myxococus Estrume, solo As clulas se agregam para formar um corpo de frutificao

As mixobactrias (myxo significa mucosa nasal em grego) possuem um ciclo de vida fora do comum. As clulas vegetativas se movem por deslizamento deixando um rastro viscoso e um grande nmero destas bactrias gram-negativas se agregam. Uma fonte de nutrio importante a lise das bactrias que elas encontram no caminho. Onde as clulas em movimento se agregam, elas se diferenciam e forma um corpo de frutificao pedunculado que contm clulas em repouso denominadas mixosporos, Em condies propcias, os mixsporos geminam e formam novas clulas vegetativas deslizantes. Este provavelmente o ciclo de vida mais complexo encontrado em clulas procariticas.

* Bactrias Quimioautotrficas Nitrosomonas, Nitrobacter, thiobacilus Solo Bactria nitrificadora e oxidante de enxofre.

Estes organismos so de grande importncia para o ambiente e para a agricultura. Eles so autotrficos capazes de utilizar reagentes qumicos inorgnicos como fonte de energia e dixido de carbono como fonte de carbono. Possuem grande habilidade de sntese. As bactrias nitrificantes so especialmente importantes para a agricultura. As fontes de energia para os gneros Nitrobacter e Nitrossomas so compostas de nitrognio reduzidos, tais como amnia (NH+4) e nitritos (NO-2); as bactrias convertem estes compostos em nitratos (NO-3). O nitrato 17

uma forma de nitrognio mvel no solo e portanto pode ser encontrada e utilizada pelas plantas. Thiobacillus e outras bactrias oxidantes de enxofre so parte de um ciclo importante do enxofre. Estas bactrias so capazes de obter energia pela oxidao de formas reduzidas de enxofre, tais como sulfeto de hidrognio (H2S), ou enxofre elementar (S0), em sulfato (SO2-4).

* Archaea Methanobacterium, Halobacterium, Sulfolobus Sendimentos anaerbicos muitas vezes em No relacionados a outros grupos

ambientes de temperatura extrema e presso osmtica

bacterianos, parede celular sem peptdeoglicano; produtores de metano teis no tratamento de esgotos.

Este grupo excepcionalmente interessante de bactrias inclui micrbios que so altamente diferentes em morfologia e nos seus nichos ecolgicos. As archaeas so agrupadas por causa das suas seqncias de rRNA relacionadas. Tambm, porque sua parede celular no apresenta peptdeoglicano, comum a todos os outros grupos de bactrias. Proeminente entre as archaeas esto os organismos halfilos extremos, bactrias que sobrevivem em altas concentraes de sais. Halobacterium e Halococcus so exemplos destas bactrias que vivem em grandes concentraes de cloreto de sdio (NaCl) e na verdade necessitam destas condies ambientais para seu crescimento. Outras archaeas crescem em nascentes cidas, ricas em enxofre e quentes. Assim o gnero Sulfulobus, qu tem pH timo por volta de 2 e temperatura tima mais alta que 70C. As archaeas tambm so encontradas nas profundezas ocenicas prximas s fontes de hidrotrmicas. As bactrias anerbicas obrigatrias, produtoras de metano (metanognicas) so de importncia econmica considervel. Elas so utilizadas nos processos de tratamento de esgoto. Estas archaeas derivam energia da combinao de hidrognio (H2) com CO2 para formar o metano (CH4). Uma parte essencial do tratamento do lodo do esgoto o encorajamento do crescimento destes micrbios nos tanques de digesto anaerbica para converter o lodo em CH4. Como Neutralizar o H2S e o CO2 * Bactrias Fototrficas Verdes e Prpuras Chromatium, Rhodospirillum, Chlorobium Sendimentos anaerbicos Incluem as bactrias

verdes e prpuras e as no sufurosas, bactrias sulfurosas verdes e prpuras utilizam H2S como doador de eltron e liberam S. As bactrias verdes e prpuras (as quais no so necessariamente destas cores) so geralmente anaerbicas. Seu habitat , geralmente, os sedimentos mais profundos de lagos e18

lagoas. Assim como as plantas , as algas e as cianobactrias, as bactrias verdes e prpuras realizam fotossntese para a produo de carboidratos (CH2O)n. Entretanto, diferente da fotossntese realizada pelas plantas, a fotossntese das bactrias fototrficas prpuras e verdes anoxignica no produz oxignio. As plantas, as algas e as cianobactrias produzem oxignio (O2) a partir da gua (H2O) quando realizam fotossntese:luz

2 H2O + CO2

(CH2O)n + H2O + O2

As bactrias sulfurosas prpuras e verdes utilizam compostos reduzidos de enxofre, com sulfeto de hidrognio (H2S), ao invs de gua, e produzem grnulos de enxofre (S) ao invs de oxignio, como a seguir:luz

2 H2S + CO2

(CH2O)n + H2O + 2S0

Certa vez, uma questo importante na biologia foi levantada sobre a fonte do oxignio produzido pela fotossntese da planta; sem este oxignio produzido a partir de CO2 ou de H2O ? At o advento dos traadores de radioistopos, que rastreiam o oxignio na gua e o dixido de carbono e finalmente resolveram a questo, a comparao entre as equaes 1 e 2 era a melhor evidncia de que a fonte de oxignio era realmente H2O. Outros fototrficos, as bactrias no-sulfurosas prpuras e no-sulfurosas verdes, utilizam compostos orgnicos, tais como cido e carboidratos, para a reduo fotossinttica do dixido de carbono. Morfologicamente, as bactrias fotossintticas so muito variadas, podendo se espirais, bastonetes, cocos, e at mesmo formadoras de brotos.

11. Organismos Procariticos (do termo grego pr-ncleo)

Caractersticas:

1. Seu material gentico (DNA) no est envolvido por uma membrana; ele um cromossomo circular.

2. Eles no possuem outras organelas revestidas por membrana.

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3. Seu DNA no est associado a protenas histonas (protenas cromossmicas especiais encontradas nos eucariotos). 4. Suas paredes celulares quase sempre no contm o polissacardeo complexo peptideoglicano. 5. Eles usualmente se dividem por fisso binria. Durante este processo, o DNA duplicado e a clula se divide em duas. A fisso binria envolve menos estruturas e processos que a diviso celular eucaritica.

As arquibactrias podem ou no ter paredes ou ter paredes incomuns compostas de polissacardeos e protenas, mas no de peptideoglicana. Estas porm, contm umas substncias similar peptideoglicana, denominada pseudomurena. A pseudomurena contm cido N-acetiltalosaminurnico ao invs de NAM, e no possui os D-aminocidos encontrados nas paredes celulares bacterianas. As myxobactrias so encontradas em material orgnico apodrecido e em gua fresca, em todo o mundo. Embora sejam bactrias, muitas myxobactrias jamais existem como clulas individuais. O myxococus xanthus parece caar em bandos. Em seu habitat aquoso natural, as clulas de M. xanthus formam colnias esfricas que circundam suas presas bacterianas, onde elas podem secretar enzimas digestivas e absorver os nutrientes. Em substratos slidos, outras clulas mixobacterianas deslizam sobre uma superfcie slida, deixando rastros viscosos que so seguidos por outras clulas. Quando o alimento escasso, as clulas se agregam para formar uma massa. As clulas dentro da massa se diferenciam em um corpo frutfero consistindo de um pedculo de visco e cacho de esporos,

12. O uso do Biogs

O biogs por ser extremamente inflamvel, oferece condies para: uso em fogo domstico; em lampio; como combustvel para motores de combusto interna; em geladeiras; em chocadeiras; em secadores de gros ou secadores diversos; gerao de energia eltrica.20

*Observao: No emprego do biogs como combustvel, deve-se estabelecer entre este e o ar, uma relao que permita a combusto integral. Quando esta se d, a chama forte, de colorao azul claro, e o gs emite um assobio. Se a chama tremer, h insuficincia de ar e combusto incompleta. Se for curta, amarela e bruxuliante, indica biogs insuficiente e ar excessivo. Segurana: a) Manmetro - usado para medir a presso interna, calcular a quantidade aproximada de gs armazenado e zelar pela segurana da estrutura do digestor.

b) Em hiptese alguma, colocar no digestor fertilizantes fosfatados. Sob condies de total ausncia de ar, este material pode produzir fosfina, extremamente txica, cujo contato ser fatal. c) O ar deve circular para que haja ventilao dentro da casa. Se algum sentir cheiro forte de ovo podre, abrir as portas e janelas para expelir o gs, e evitar acender cigarro ou fsforo. Na utilizao do biogs, acende-se primeiro o fsforo e depois abre-se a vlvula de gs.

13. O Biofertilizante Depois de passarem no digestor, os resduos sobrantes apresentam alta qualidade para uso como fertilizante agrcola, devido principalmente aos seguintes aspectos: diminuio no teor de carbono do material, pois a matria orgnica ao ser digerida perde exclusivamente carbono na forma de CH4 e CO2; carbono; diminuio na relao C/N da matria orgnica, o que melhora as condies do material aumento no teor de nitrognio e demais nutrientes, em conseqncia da perda do

para fins agrcola; maiores facilidades de imobilizao do biofertilizante pelos microrganismos do solo,

devido ao material j se encontrar em grau avanado de decomposio o que vem aumentar a eficincia do biofertilizante; solubilizao parcial de alguns nutrientes.

14. Vantagens na produo de biogs

A produo de biogs representa um avano importante no sentido da soluo do problema da disponibilidade de combustvel no meio rural, devido, por conseguinte, interessar a toda a populao nele residente.21

A reduo das necessidades de lenha poupa as matas. A produo de biogs representa um importante meio de estmulo a agricultura, promovendo a devoluo de produtos vegetais ao solo e aumentando o volume e a qualidade de adubo orgnico. Os excrementos fermentados aumentam o rendimento agrcola. O biogs, substituindo o gs de petrleo no meio rural, elimina tambm os custos do transporte de bujo de gs dos estoques do litoral ao interior. O uso do biogs na cozinha higinico, no desprende fumaa e no deixa resduos nas panelas. As donas de casa ficam livres de pesadas tarefas domsticas, de mobilizar carvo e lenha para a cozinha. O desenvolvimento de um programa de biogs tambm representa um recurso eficiente para tratar os excrementos e melhorar a higiene e o padro sanitrio do meio rural. "O lanamento de dejetos humanos e animais num digestor de biogs soluciona o problemas de dar fins aos ovos dos esquistossomos e ancilstomos, bem como de bactrias, bacilos desintricos e paratficos e de outros parasitas. O nmero de ovos de parasitas encontrados no efluente em 99%, aps a fermentao".

15. Novos Conceitos

Uma nova concepo energtica se impe a todos os brasileiros nesta crise irreversvel do petrleo. O domnio da tecnologia da digesto anaerbica e da operao de digestores em geral, na prtica no complexa nem difcil. Estes conhecimentos, entretanto, s se conseguem com a lida diria dos biodigestores de pequeno porte, de baixo custo e que possam ser construdos com material local. Uma vez adquiridos estes conhecimentos e o domnio dos problemas, biodigestores de maior capacidade e mais sofisticados podem ser construdos e operados sem dificuldades, pela mo-de-obra disponvel no meio rural. ento, nesta fase do processo, a energia do metano continua no biogs e o biofertilizante, originrio da reciclagem da matria orgnica, estaro na sua plenitude, ajudando o homem rural. Produzindo energia com recursos prprios e renovveis, o produtor rural, finalmente, pode libertar-se da energia do petrleo, de custo cada vez mais elevado e escasso. A tecnologia chinesa impe a reavaliao dos seguintes conceitos bsicos em biodigestores, amplamente difundidos nos pases em desenvolvimento:

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1- "Nos ltimos anos tm-se afirmado amplamente que um dos principais entraves disseminao de tecnologia do biogs no meio rural do terceiro mundo o custo do digestor. medida que detalhes dos modelos criados na China vo sendo conhecidos, torna-se evidente que os digestores construdos com material disponvel no local podem realmente ter custo muito baixo. De fato, vista do custo dos digestores atualmente disponveis em outros pases, muitas pessoas levadas a concluir que os esforos nessa rea deveriam concentrar-se mais em projetos comunitrios ou grandes unidades do que nos individuais. A experincia chinesa impe uma reavaliao desse conceito". 2- " arbitrrio pensar que quanto maior o digestor mais gs produzir". J foi dito que "o sucesso de um digestor depende da sua operao". No caso de um grande digestor, se no se fizer abastecimento regular de matria-prima e no houver adequada manuteno, a produo de gs poder ser inferior de um digestor pequeno. "A noo de que melhor possuir um grande digestor do que um pequeno deve, pois, ser combatida. Naturalmente, o volume do digestor no dever ser to pequeno que a produo de gs seja insuficiente e as necessidades no sejam atendidas".

16. Concluso Escolhemos o tema biodigesto, mais por ser algo que nenhum de ns tnhamos idia do que era alm do fato de transformar dejetos orgnicos em metano e descobrimos um mundo de informaes, mundo este pouqussimos explorado no Brasil, mas amplamente conhecido principalmente na ndia e China, porque ser, resposta simples, se eles no reprocessarem os dejetos no tero onde joga-lo. Descobrimos que apesar da simplicidade do sistema existe um processo bioqumico extremamente complexo acontecendo no interior dos biodigestores, adquirimos grande conhecimento at o momento sobre o assunto e continuamos aprendendo muito, percebemos o que ainda no foi percebido (ou no merece interesse) no momento que esta uma excelente maneira de diminuir a quantidade de lixo nos aterros, sem contar o benefcio do aumento da gerao de energia eltrica, barateando a energia e tornado-a mais acessvel. Existe muito h aprendermos, mas o caminho trilhado por ns tem sido extremamente engrandecedor e devemos parte desta motivao pelo apoio que nos foi dado pela professora na preparao do material deste trabalho.

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BIBLIOGRFIA Uma introduo a biologia, bioqumica e biotecnologia. Artigos tcnicos sobre biodigesto e biodigestores da EMBRAPA, UNESP, CESP, CAEE Sites: Anaerobic Digestion of Organic Wastes;

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