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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN
SETOR DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA
ATIVIDADE METANOGNICACURITIBA
2010Universidade Federal do ParanSetor de TecnologiaDepartamento
de Engenharia de Bioprocessos e BiotecnologiaAtividade
metanognica
CURITIBA
2010SUMRIO21Introduo
22Material e Mtodos
33Resultados E Discusso
34Concluso
35Referncias Bibliogrficas
1 IntroduoAs bactrias metanognicas executam a etapa final de
decomposio anaerbica dos efluentes, sendo que o metano o principal
produto da digesto anaerbica. (CAMPELLO, 2009)
Os principais processos que ocorrem em um processo de digesto
anaerbia de efluentes esto mostrados na figura 1.
Figura 1. Principais reaes envolvidos na formao de metano em
reatores anaerbios
A atividade metanognica especfica (AME) pode ser definida como a
capacidade mxima de produo de metano por um consrcio de
microrganismos anaerbios, realizada em condies controladas em
laboratrio, para viabilizar a atividade bioqumica mxima de converso
de substratos orgnicos a biogs. (AQUINO et al., 2007)A determinao
da capacidade do lodo anaerbio em produzir metano importante porque
a remoo de eltrons equivalentes, ou seja, compostos reduzidos
causadores de demanda qumica de oxignio (DQO) da gua residuria a
ser tratada, s ocorrer de fato com a formao de metano, que por ser
praticamente insolvel em gua, escapa facilmente da fase lquida.
Desta forma, a AME pode ser utilizada como parmetro de
monitoramento da eficincia da populao metanognica presente em um
reator biolgico, e como tal, constitui-se em uma importante
ferramenta para controle operacional de reatores anaerbios. O
conhecimento da AME do lodo de determinado reator permite
estabelecer, em ltima anlise, a capacidade de remoo de DQO da fase
lquida, e por isso permite estimar a carga orgnica mxima que pode
ser aplicada com minimizao do risco de desbalanceamento do processo
anaerbico. E do mesmo modo, permite determinar a massa mnima de
lodo anaerbico a ser mantido no reator para remoo de determinada
carga orgnica aplicada. (AQUINO et al., 2007)A formao de metano
como produto final do processo depende da existncia de populaes com
funes distintas, em propores tais que permitam a manuteno do fluxo
de substratos e energia sob controle. (CAMPELLO, 2009)
As bactrias metanognicas utilizam um nmero limitado de
substratos para formao de metano, sendo eles: CO2 + H2, formiato,
acetato, metanol, metilaminas e monxido de carbono, sendo que as
reaes envolvendo estes compostos so:
Para a realizao do teste de atividade metanognica, Aquino e
colaboradores recomendam: Alimentar o lodo com substratos que
suportem apenas a atividade metablica dos microrganismos
metanognicos;
O teste de AME deve ser feito com excesso de substrato e
nutrientes de forma que a cintica de reao se aproxime de uma pseudo
ordem zero passando a depender apenas da concentrao dos
microrganismos, ou seja, do inoculo;
Deve-se fazer anlise dos slidos suspensos volteis no lodo
utilizado como inculo para saber a concentrao de lodo presente no
incio e no final;2 Material e MtodosA atividade metanognica
especfica foi calculada a partir de 20 mL de lodo, obtido da estao
de tratamento de esgoto da SANEPAR. A esse lodo, adicionou-se 170
mL de uma soluo nutritiva contendo 0,1 g/L de Na2SO4 e 0,2 g/L de
extrato de levedura e 40 mL de uma soluo de 46 g/L de glicose,
atuando como fonte de carbono.
A soluo final obtida foi condicionada em um frasco do tipo
erlenmeyer, cujo bocal foi vedado com rolha perfurada contendo um
tubo para a coleta de gases. Esse tubo foi conectado a uma proveta
invertida em soluo contendo NaOH 3%, permitindo um acompanhamento
da produo de gases atravs da leitura indireta de volume. Alm disso,
adicionou-se soluo bsica fenolftalena, que permite a confirmao
visual da formao de CO2 devido ao abaixamento de pH que esse gs
provoca.Aps a construo do aparato, o frasco erlenmeyer foi mantido
em banho-maria a 37C por 7 dias.
A partir dos dados obtidos, utilizou-se a equao 2.1 para
determinar, de forma indireta, a atividade metanognica especfica
(AME).
A biomassa foi estimada a partir da concentrao de slidos
suspensos volteis totais (SSVT). Esta concentrao foi medida
retirando-se uma alquota da soluo original (lodo com soluo
nutritiva) e adicionando a um cadinho previamente tarado. O cadinho
com a amostra foi pesado, colocado em estufa a 105C por 24h e
novamente pesado, determinando-se ento o teor de slidos da amostra.
O mesmo cadinho foi ento colocado em mufla a 550C at carbonizao
total da amostra e novamente pesado. Esta variao de massa permitiu
calcular a concentrao de slidos suspensos volteis totais, e
indiretamente a biomassa.3 Resultados E DiscussoAps a realizao dos
experimentos, obteve-se os seguintes dados da variao de peso dos
cadinhos, mostrados na tabela 3.1. Os slidos suspensos volteis
totais foram calculados subtraindo o peso obtido aps a incinerao do
peso obtido aps a secagem e dividindo esse valor pelo volume de
soluo adicionada ao cadinho.Tabela 3.1. Variao do peso dos
cadinhosPeso do cadinho + amostra (g)Peso do cadinho + amostra
ps-secagem (g)Peso do cadinho + amostra ps-Mufla (g)SSVT (g/L)
29,683122,143522,12080,00454
30,534122,617822,59870,00382
O acompanhamento da produo de gases infelizmente no foi
realizado da forma adequada, pois as pessoas envolvidas no
experimento estavam participando do EVINCI e de processos de seleo
de estgio. Portanto, no puderam comparecer ao laboratrio para
realizar a medio. Dessa forma, foram obtidos apenas os valores para
2 pontos: 147 horas 45 mL de gases e 153 horas 47 mL de gases.Com
estes dados foi calculada a atividade metanognica especfica (AME)
para estes pontos atravs da equao 2.1, e plotado um grfico (figura
3.1) com a evoluo desta atividade atravs do tempo.
Figura 3.1. Grfico representado a evoluo da AME com o tempoA
atividade metanognica especfica obtida no final do processo foi de
3,67 mL/g.h. Poetsch e Koetz (1998) acharam valores de AME variando
entre 10,29 mL/g.h a 24,23 mL/g.h para o lodo de um reator tratando
efluentes de conservas vegetais. Como pode-se observar, a produo
atingida neste experimento foi muito mais baixa. Isto pode se dever
a vrios fatores, incluindo: tempo de armazenamento do lodo, que
poderia estar muito velho no incio do experimento; vedao ineficaz
do bocal do frasco, permitindo o escape de gases; as bactrias
presentes no lodo no eram to eficazes na produo de metano.4
ConclusoOs experimentos mostraram que, sob condies anaerbicas, as
bactrias produziram metano e outros gases, que pode ser comprovado
com a mudana na colorao da soluo e o abaixamento do nvel na
proveta. A atividade metanognica especfica do lodo testado foi
considerada baixa, quando comparado a outro trabalho com o mesmo
objetivo. Devem-se realizar melhoras no sistema de medio deste
parmetro, uma vez que este baixo resultado pode ser devido a falhas
nele. Com a realizao deste experimento pudemos observar uma
metodologia para determinao de produo de metano.5 Referncias
BibliogrficasAQUINO, S. F.; CHERNICHARO, C. A. L.; FORESTI, E.;
SANTOS, M. L. F.; MONTEGGIA, L. O. Metodologias para determinao da
atividade metanognica especfica (AME) em lodos anaerbios. Eng.
Sanit. Ambient., v. 12, n. 2, p. 192-201, 2007.CAMPELLO, R. P.
Desempenho de reatores anaerbios em manto de lodo (UASB) operando
sob condies de temperaturas tpicas de regies de clima temperado.
Dissertao de mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
Instituto de pesquisas hidrulicas, 2009.
POETSCH, P. B.; KOETZ, P. R. Sistema de determinao da atividade
metanognica especfica de lodos anaerbicos. Revista Brasileira de
Agrocincia, v. 4, n. 3, p. 161-165, 1998.
Relatrio apresentado disciplina TQ068 Biotecnologia Ambiental do
Departamento de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da UFPR,
curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia, sob orientao
da professora Adriane Bianchi Pedroni de Medeiros.
Aline Brown
Gustavo Akira
Lucas Jos Falarz
Manoella Buck Silva Rosi
Marcelo Scarduelli
Matheus Gonalves Severo
Thasa Scheuer
