Metodologias para determinação da atividade metanogênica específica (AME) em lodos anaeróbios

Abstract

RESUMOEsse artigo apresenta uma revisão sobre os diferentes protocolos para a determinação da atividade metanogênica específica (AME) de lodos anaeróbios. Os protocolos propostos se diferem tanto em relação aos procedimentos adotados para a incubação do lodo, quanto ao método utilizado para quantificação do metano produzido durante o teste. São discutidos os princípios dos métodos manométricos e volumétricos, e descritos brevemente os protocolos de incubação do lodo, de medição do metano e o procedimento para cálculo da AME obtida pelos métodos mais utilizados pela comunidade científica nacional. PALAVRAS-CHAVE:Lodo anaeróbio, dgestão anaeróbia, Atividade Metanogênica Específica, Testes AME. ABSTRACT INTRODUÇÃOA atividade metanogênica específica (AME) pode ser definida como a capacidade máxima de produção de metano por um consórcio de microrganismos anaeróbios, realizada em condições controladas de laboratório, para viabilizar a atividade bioquímica máxima de conversão de substratos orgânicos a biogás. A determinação da capacidade do lodo anaeróbio em produzir metano é importante porque a remoção de elétrons equivalentes, ou seja compostos reduzidos causadores da demanda química de oxigênio (DQO), da água residuária a ser tratada só ocorrerá de fato com a formação do metano, que por ser praticamente insolúvel em água, escapa facilmente da fase líquida.Desta forma, a AME pode ser utilizada como um parâmetro de monitoramento da "eficiência" da população metanogênica presente em um reator biológico e, como tal, constitui-se ainda em uma importante ferramenta para o controle operacional de reatores anaeróbios (Foresti et al, 1999). O conhecimento da AME do lodo de determinado reator permite estabelecer, em última análise, a capacidade máxima de remoção de DQO da fase líquida, e por isso permite estimar a carga orgânica máxima que pode ser aplicada com minimização do risco de desbalanceamento do processo anaeróbio. Fazendo uma análise inversa, a AME permite determinar a massa mínima de lodo anaeróbio a ser mantida no reator para a remoção de determinada carga orgânica aplicada. Consequentemente o conhecimento da AME possibilitaria a adoção de procedimentos mais racionais para o descarte de lodo de sistemas anaeróbios.

Anaerobic Digestion of Municipal Biowaste for the Production of Renewable Energy: Effect of Particle Size

“…The tests were performed in a WTW TS 606-G/2-I incubator with intermittent manual agitation for 720 hours (Aquino et al, 2007). The working volume was 200 mL, which left a free space of 50 mL to store the biogas produced based on the recommendations of Aquino et al (2007).…”

Perspectivas del ensayo de Potencial Bioquímico de Metano - PBM para el control del proceso de digestión anaerobia de residuos

“…Aunque la aclimatación no es un proceso obligatorio [17], la procedencia del inóculo y la afinidad con el nuevo sustrato son aspectos importantes a tener en cuenta para garantizar tanto menores tiempos de arranque de los reactores, como mayor actividad biológica y por lo tanto mayor producción de metano. El inóculo normalmente se caracteriza en términos de parámetros fisicoquímicos que permitan identificar el contenido de biomasa activa (SV/ST) y su capacidad de producción de CH 4 , para lo cual se realiza el ensayo de Actividad Metanogénica Específica (AME) [20,21], empleando como sustrato una mezcla de ácidos grasos volátiles (AGV´s), comúnmente constituida por acetato, propionato y butirato en una proporción similar a la del residuo a evaluar [22]. De acuerdo con autores como Angelidaki et al [7], los lodos floculentos o dispersos presentan valores de AME empleando acetato del orden de 0,10gDQOgSVd -1 y los granulares de 0,30gDQOgSVd -1 , evidenciando diferencias significativas entre de ambos tipos de lodos [23,24].…”

“…No hay un consenso en la literatura con relación a la solución de nutrientes que debe ser usada para el ensayo de PBM; sin embargo, existe una tendencia nacional e internacional de adicionarla al reactor [20]. En general, la solución está compuesta por macro y micronutrientes y otros compuestos como vitaminas, requeridos por los microorganismos anaerobios; adicionalmente, se agregan otras sustancias como un agente reductor, para garantizar condiciones anaerobias y algún indicador del potencial redox.…”

“…Cuando se emplea el método volumétrico, se usa una solución alcalina desplazante, siendo la más común el hidróxido de sodio (NaOH) con una concentración de 1N [39], cuyo pH debe ser superior a 12 unidades para garantizar la captura del CO 2 producido [20]. En el método manométrico, existen reactores con depósitos para el NaOH en perlas, que permite la captura del CO 2 antes de efectuar la lectura de la presión [29].…”

“…Para determinar el valor experimental del PBM, mediante los métodos volumétrico o manométrico, se requiere calcular el volumen de CH 4 presente en el biogás, ya sea mediante la captura del CO 2 o por cromatografía de gases. En el método manométrico la presión calculada se convierte a volumen empleando las ecuaciones que se presentan en la Tabla 4, las cuales no se encuentran reportadas de forma detallada, por lo que se recopilaron a partir de la revisión de diferentes estudios [20,30,42]. El valor del PBM se reporta a condiciones estándar de temperatura (273K) y presión (1atm) con el fin de permitir la comparación entre diferentes estudios.…”