UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE - FURG
ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS
PÓS-GRADUÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE ALIMENTOS
PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA CO-DIGESTÃO DE MICROALGA E
GLICEROL
Pâmela Goularte, Daiane Schmatz, Andressa Maio,
Michele da Rosa Andrade Zimmermann de Souza, Jorge Alberto Vieira Costa
INTRODUÇÃO
Utilizada
como
alimento
Aquecimento
global
Fonte de
bioprodutos
Spirulina
Fonte de
biocombustível
Sequestro de
carbono
INTRODUÇÃO
Produção de
Microalgas
Conversão de
energia solar
-biomassa
orgânica
Maiores taxas
de
crescimento
Culturas em
áreas de
terras não
aráveis
INTRODUÇÃO
Co-digestão mistura de dois ou mais substratos com características
complementares
Na digestão anaeróbia de biomassa de microalgas, que geralmente
contém N
Adição glicerol, pode solucionar um dos principais problemas que reside
na relação C/N
Bactérias presentes no lodo consomem o carbono com velocidade trinta
vezes maior que o N
Resultado: Aumento da produção de biogás
INTRODUÇÃO
Glicerol
Líquido altamente
poluente
Dispostas no meio
ambiente, podem
causar problemas
de intoxicação,
formação de
espumas, mau
cheiro
Produção de
biogás
Substância
facilmente digerível
e pode ser
armazenado
durante um longo
período
OBJETIVO
Produzir biogás através da co-digestão anaeróbia
utilizando como substratos biomassa de Spirulina sp.
LEB-18 e glicerol bruto
MATERIAL E MÉTODOS
Inóculo e substratos
Lodo granular anaeróbio cedido pela empresa Nelson
Wendt, localizada na cidade de Pelotas - RS.
Spirulina sp. LEB-18 produzida na Unidade Piloto de
Produção de Microalgas pertencente ao Laboratório de
Engenharia Bioquímica da FURG, localizada no município de
Santa Vitória do Palmar - RS
Glicerol bruto cedido pela empresa BSBIOS, localizada na
cidade de Passo Fundo - RS
MATERIAL E MÉTODOS
Procedimento Experimental
 Biorreatores anaeróbios com capacidade de 2 litros;
 Equipados com sistema de esvaziamento, de coleta de gás e
sistema de alimentação.
(1) biorreator anaeróbio
(2) entrada de alimentação
(3) saída do sobrenadante
(4) frasco de segurança
(5) gasômetro de frasco invertido
(6) proveta coletora de água
Figura 1 – Aparato experimental para a produção de biogás.
Adaptado de Andrade (2009).
MATERIAL E MÉTODOS
 Utilizados 4 biorreatores: E1: 10 g.L-1 Spirulina
E2: 10 g.L-1 Spirulina e 5 g.L-1 glicerol
E3: 5 g.L-1 Spirulina e 5 g.L-1 glicerol
E4: 1 g.L-1 Spirulina e 5 g.L-1 glicerol
 Todos ensaios foram realizados a 35°C;
 Batelada sequencial;
 Volume de gás produzido realizado através de gasômetro de
frasco invertido.
MATERIAL E MÉTODOS
Metodologia Analítica
Efluente do biorreator
Sólidos totais e voláteis, pH e alcalinidade (APHA,
2005)
Concentração de amônia pelo método de Nessler
(NESSLER, 1856)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Produção de biogás
Volume Biogás (mL)
2500
2000
1500
E1
E2
1000
E3
500
E4
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Tempo (semana)
Figura 2 - Produção de biogás nos ensaios com alimentação de: (E1) 10 g.L-1 de biomassa,
(E2) 10 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol, (E3) 5 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol
e (E4) 1 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
pH
pH Sobrenadante
8
7
E1
E2
6
E3
E4
5
0
5
10
Tempo (semana)
15
20
Figura 3 – pH nos ensaios com alimentação de: (E1) 10 g.L-1 de biomassa, (E2) 10 g.L1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol, (E3) 5 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol e (E4)
1 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Alcalinidade
Alcalinidade (mg/L CaCO3)
5000
4000
3000
E1
E2
2000
E3
E4
1000
0
0
5
10
Tempo (semana)
15
20
Figura 4 – Alcalinidade nos ensaios com alimentação de: (E1) 10 g.L-1 de biomassa,
(E2) 10 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol, (E3) 5 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de
glicerol e (E4) 1 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nitrogênio Amoniacal
1400
N-NH4 (mg/L)
1200
1000
800
E1
600
E2
E3
400
E4
200
0
0
5
10
Tempo (semana)
15
20
Figura 5 - Concentração de nitrogênio amoniacal nos ensaios com alimentação de:
(E1) 10 g.L-1 de biomassa, (E2) 10 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol, (E3) 5 g.L-1 de
biomassa e 5 g.L-1 de glicerol e (E4) 1 g.L-1 de biomassa e 5 g.L-1 de glicerol.
CONCLUSÃO
 Glicerol bruto pode ser utilizado como substrato na co-digestão anaeróbia em
conjunto com biomassa da microalga Spirulina
 Em todos os ensaios, os valores médios de pH e nitrogênio amoniacal se
mantiveram dentro da faixa adequada para o processo anaeróbio, com pH
variando de 7,0 a 7,3 e nitrogênio amoniacal de 170,5 a 1187,4 mg.L-1
 A alcalinidade do efluente, com e sem a adição de glicerol, variou entre 1934,4
e 3126,21 mg.L-1 CaCO3
 Em todos os ensaios com adição de glicerol houve incremento na produção de
biogás (0,20 – 0,24 L.d-1) quando comparado ao ensaio em que somente a
biomassa microalgal era alimentada no processo (0,05 L.d-1), demonstrando ser
esta uma alternativa interessante para a produção de biocombustível e
concomitante agregação de valor a uma matéria-prima residual que, para
descarte ou outras aplicações necessitaria de purificação
REFERÊNCIAS
Andrade, M. R. Biossistema para produção de Biomassa Microalgal e Biometano. Tese de
Doutorado em Engenharia e Ciência de Alimentos. Escola de Química e Alimentos,
Universidade Federal do Rio Grande – FURG, 184f, 2009.
APHA - American Public Health Association. Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater. 20th, 2005.
Golueke, C. G.; Oswald, W. J.; Gotaas, H. B. Anaerobic digestion of algae. Applied
Microbiology, p. 47-55, 1957.
Mata-Alvarez, J.; MACÉ, S.; Llabrés, P. Anaerobic digestion of organic solid wastes. An
overview of research achievements and perspectives. Bioresource Technology, 74 (1), 3-16,
2000.
Nessler, J. A. Colorimetric determination of ammonia by Nessler reagent. Chemisches
Zentralblatt, v. 27, p. 529-541, 1856.
Vianna, M. B. Produção de biogás a partir de glicerol oriundo do biodiesel. Dissertação de
Mestrado. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, p. 2. 2011.
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PÓS-GRADUÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE ALIMENTOS
PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA CO-DIGESTÃO DE MICROALGA E
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