Aula Digestão anaerobia

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conversão da matéria 
orgânica biodegradável 
produção de 
metano e 
dióxido de 
carbono 
Biogás 
+ 
resíduo líquido rico em 
minerais - pode ser 
utilizado como 
biofertilizante. 
DIGESTÃO ANAERÓBIA 
Outros ex: respiração anaeróbia / uso de aceptores de 
elétrons inorgânicos como: 
 NO3 (redução de nitrato) 
 SO2 (redução de sulfato) 
 * CO2 (produção de metano) * 
. 
+ 
Combustão do metano: 
outras formas de 
energia .... 
dá ao biogás a 
conotação de 
 Fonte de Energia 
Renovável 
Matérias-primas: 
 
esterco (humano e de animais), 
palhas, bagaço de vegetais e lixo. 
 
 - Pode ser utilizada como combustível para 
fogões, motores e na geração de energia 
elétrica. 
 
 Devido à alta concentração de metano 
(cerca de 50%) e de dióxido de carbono 
(acima de 30%), o biogás é um dos 
principais poluentes do meio ambiente, 
pois contribui diretamente para o aumento 
do efeito estufa. 
 
 Pode ser considerado até 21 vezes mais 
poluente que o gás carbônico. 
 
 
Qual a vantagem?? 
 
DIGESTÃO ANAERÓBIA 
bactérias 
saprófitas 
carreiam a 
degradação para 
o estágio ácido 
 
Digestão 
anaeróbia: 
“trabalho” em 
harmonia de dois 
principais grupos 
de bactérias na 
conversão da 
matéria orgânica 
bactérias 
metanogênicas 
completam a 
conversão em 
metano e dióxido 
de carbono. 
pH mantido em níveis 
favoráveis às bactérias 
metanogênicas 
(pH ≥ 6,5) 
Saprófitas sofrem 
inibição 
pH < a 5,0 
quando a população de 
bactérias metanogênicas é 
suficiente e as condições são 
favoráveis, utilizam os 
produtos finais das 
saprófitas tão rapidamente 
quanto estas o produzem. 
 
Habitat de bactérias metanogênicas: 
 
. lodos (esgotos domésticos) 
. pântanos 
. solo 
. aterros 
. sedimentos de rios, lagos e mares 
. trato digestivo de animais 
ruminantes 
. trato intestinal de insetos (cupins) 
. Degradação biológica de compostos orgânicos complexos ocorre em vários estágios 
bioquímicos consecutivos (reações em cadeia) 
. grupos de microrganismos específicos 
 
ETAPAS DE DEGRADAÇÃO 
etapas de conversão da matéria orgânica 
 
Hidrólise Acidogênese Acetogênese Metanogênese 
etapas de conversão da matéria orgânica 
ETAPAS DE 
DEGRADAÇÃO 
HIDRÓLISE 
 
. hidrólise de materiais particulados 
complexos (polímeros) 
em materiais dissolvidos mais simples 
(moléculas menores), os quais podem 
atravessar as paredes celulares dos 
microrganismos fermentativos. 
 
Conversão de materiais particulados em 
materiais dissolvidos é devida à ação de 
exoenzimas excretadas pelas bactérias 
fermentativas hidrolíticas. 
. proteínas degradadas em aminoácidos; 
. carboidratos em açúcares solúveis (mono e 
dissacarídeos) 
. lipídios são convertidos em ácidos graxos de 
cadeia longa (C15 a C17) e glicerina 
ACIDOGÊNESE 
 
. produtos solúveis (oriundos da fase de 
hidrólise) são metabolizados no interior das 
células das bactérias fermentativas 
 
. convertidos em diversos compostos mais 
simples, os quais são então excretados pelas 
células. 
 
. Compostos produzidos: ácidos graxos 
voláteis, álcoois, ácido lático, gás 
carbônico, hidrogênio, amônia e sulfeto de 
hidrogênio, além de novas células 
bacterianas. 
 
Bactérias fermentativas acidogênicas: 
Clostridium - forma esporos, podendo dessa 
forma, sobreviver em ambientes totalmente 
adversos 
 ACETOGÊNESE 
 
 
. Conversão dos produtos da acidogênese 
em compostos que formam os substratos 
para a produção de metano: 
 . acetato 
 . hidrogênio 
 . dióxido de carbono. 
 
 
 
Propionato - acetato 
Butirato - acetato 
 METANOGÊNESE 
 
 
. etapa final do processo de degradação 
anaeróbia de compostos orgânicos em 
metano e dióxido de carbono efetuada 
pelas arqueas metanogênicas. 
 
. 
 
 Em função de sua afinidade por substrato e 
magnitude de produção 
de metano, as metanogênicas são divididas 
em dois grupos principais: 
Metanogênicas acetoclásticas ou 
acetotróficas 
 
Formam metano a partir da redução do 
ácido acético. 
 
 
CH3COOH CH4 + CO2 
 
. microrganismos predominantes na 
digestão anaeróbia, responsáveis por cerca 
de 60 a 70 % de toda a produção de 
metano. 
 
 
 
Gêneros principais: 
 
Methanosarcina (formato de cocos) 
Methanosaeta (formato de filamentos). 
Metanogênicas hidrogenotróficas 
 
. praticamente todas as 
espécies conhecidas de bactérias 
metanogênicas são capazes de produzir 
metano a partir de hidrogênio e redução de 
dióxido de carbono. 
 
 
4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 
 
 
Gêneros mais frequentemente isolados 
em reatores anaeróbios: 
 
Methanobacterium 
Methanospirillum 
Methanobrevibacter. 
 SULFETOGÊNESE 
 
. produção de sulfetos é um processo no qual o 
sulfato e outros compostos a base de enxofre 
são utilizados como aceptores de elétrons 
durante a oxidação de compostos orgânicos. 
 
. durante este processo, sulfato e outros 
compostos a base de enxofre são reduzidos a 
sulfeto, através da ação de um grupo de 
microrganismos anaeróbios estritos, 
denominadas bactérias 
redutoras de sulfato - BRS (ou sulforedutoras). 
 
. presença de sulfato, as bactérias BRS passam a 
competir com os microrganismos fermentativos, 
acetogênicos e metanogênicos pelos substratos 
disponíveis 
 
. BRS são divididas em dois grandes grupos, em 
relação a oxidação de seus substratos de forma 
incompleta até o acetato ou que oxidam seus 
substratos completamente até o gás carbônico. 
Biodigestor 
 
Equipamento destinado para produzir biogás. 
 
. constitui-se de uma câmara fechada, onde é colocado material orgânico, 
em solução aquosa, onde sofre decomposição, gerando o biogás. 
 
. Primeira instalação: 1857, na Índia, nas proximidades de Bombaim. 
Após tratamento anaeróbio: 
. biogás 
. parte sólida que decanta no fundo do tanque 
(biofertilizantes) 
. parte líquida que corresponde ao efluente 
mineralizado (tratado) 
Biodigestores 
 
VANTAGENS DOS PROCESSOS ANAERÓBIOS 
 
 
 · Baixa produção de lodo, cerca de 5 a 10 vezes inferior a que ocorre nos processos 
aeróbios; 
 · Não há consumo de energia elétrica, uma vez que dispensa o uso de bombas, 
aeradores 
 · Baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação; 
 · Produção de metano, um gás combustível 
de elevado teor calorífico; 
 
 · Possibilidade de preservação da biomassa 
(colônia de bactérias anaeróbias), sem 
alimentação do reator, por vários meses 
sendo reativada a partir de novas 
contribuições. 
 
Ex. casas de praia ou de campo que ficam 
longos períodos sem nenhuma contribuição, 
e a partir do uso dessas residências, o 
sistema volta a operar normalmente. 
 
 · Contrariamente ao processo 
anaeróbio, nos processos aeróbios, 
onde as bactérias dependem do 
oxigênio - que é injetado através de 
aeradores - a falta de energia elétrica ou 
queima de motor coloca todo o sistema 
em colapso (ausência de oxigênio 
perde-se a microbiota) 
http://hoffice.me/2010/01/18/aproveitame
nto-do-biogas-aquem-do-seu-potencial/ 
LIXÕES 
 
Por serem na verdade uma mera 
disposição de resíduos a céu aberto, 
são construídos sobre terrenos que 
permitem não apenas o escoamento 
do chorume, mas também a sua 
infiltração no solo, levando à 
contaminação das águas 
subterrâneas. 
Problemas ao ambiente 
• poluição do solo, da água e do 
ar (odor, fumaça, vento, poeira); 
• incêndios; 
• poluição visual. 
 
Problemas sociais 
• existência de catadores. 
 
Problemas de saúde pública 
• diretamente aos catadores; 
• vias indiretas. 
NÃO DESEJÁVEIS!!!!! 
Aterro de Gramacho será reaproveitado ao gerar energia do lixoAberto em 1978 como um lixão, Gramacho acolheu durante 
quase 35 anos todo o lixo do Rio de Janeiro e de outras cidades 
da região metropolitana em um lugar absolutamente 
inadequado para esse fim : um manguezal, às margens da Baía 
de Guanabara, ladeado por dois rios. 
Os impactos ambientais acumulados ao longo dos anos foram 
violentos. 
 
Hoje, Gramacho hospeda uma empresa privada que investiu 
mais de R$ 250 milhões no local para poder explorar a energia 
do lixo, ou seja, o biogás resultante do mesmo processo de 
decomposição da matéria orgânica do lixo que resulta no 
aparecimento do chorume. 
 
Por contrato, a empresa se comprometeu a fornecer para a 
Refinaria Duque de Caxias (da Petrobras) 70 milhões de m³ de 
biogás por dia pelos próximos 15 anos. 
 
Esse volume de gás, que seria suficiente para abastecer todas 
as residências e todos os estabelecimentos comerciais do 
Estado do Rio, vai suprir 10% da demanda energética da 
Reduc. 
 
http://g1.globo.com/jornal-da-globo/noticia/2013/02/aterro-de-gramacho-sera-reaproveitado-ao-gerar-energia-do-lixo.html