Avaliação da biometanização do hidrolisado hemicelulósico obtido pela auto-hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar em sistemas anaeróbios de duplo estágio e um estágio na presença de carvão ativado em pó.

Abstract

O presente trabalho teve como principais objetivos avaliar o uso de hidrolisado hemicelulósico (HH) obtido a partir do pré-tratamento por auto-hidrólise (AH) do bagaço de cana-de-açúcar na digestão anaeróbia (DA) em dois estágios e em um estágio, além do uso de carvão ativado em pó (CAP) como estratégia para melhorar a performance da digestão anaeróbia de HH. As condições da AH utilizadas foram 183 °C, 40,7 min e 4 mL g-1 de razão líquido-sólido (RLS). O HH obtido foi alimentado continuamente em dois sistemas, um controle, constituído de um reator anaeróbio escalonado de fluxo ascendente (R1) e operado com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18,4 h, e um sistema de dois estágios composto por um reator de leito fixo e fluxo ascendente (RAcLF) operado em um TDH de 8,0 h, seguido de um reator metanogênico (R2) idêntico ao utilizado no sistema controle, com um TDH de 18,4 h. A influência da variação da carga orgânica volumétrica (COV) nos sistemas em um estágio com e sem carvão ativado, e no duplo estágio, em relação a conversão de demanda química de oxigênio (DQO) e produção de CH4 foram avaliados. Os ensaios hidrodinâmicos revelaram que ambos os reatores acidogênico e metanogênicos se comportaram como tanques em série de mistura completa (CSTR). Os resultados obtidos durante a operação dos reatores mostraram que em COV muito baixas (1,31 kg DQO m-3d-1), não há diferenças significativas de biodegradabilidade entre R1 e R2, com valores de 304,21 e 304,82 NmL CH4 gDQOrem-1, respectivamente. Com o aumento da COV e a consequente elevação na concentração dos furanos do HH observou-se um aumento da concentração de ácidos graxos voláteis (AGVs) durante a operação e uma queda muito mais acentuada na eficiência de remoção de DQO para o reator R1 (45,1%) quando comparado ao R2 (23,7%). Além disso, o sistema em dois estágios (RAcLF + R1) apresentou a maior eficiência de remoção de DQO global (44,1%), quando comparada ao sistema único estágio com e sem carvão ativado, respectivamente, R1 (18,4%) e R1 + CAP (38,9%). O uso do CAP se mostrou uma alternativa interessante, visto que a biodegradabilidade de R1 + CAP (244,38 NmL CH4 gDQOrem-1) foi maior que a de R2 (232,72 NmL CH4 gDQOrem-1,), considerando a operação dos sistemas com uma COV aplicada de 3,91 kg DQO m-3d-1. Apesar da maior produção de metano ter ocorrido com a COV de 2,61 kg DQO m-3d-1 em R1 (900,2 NmL d-1), a operação com R1 + CAP (837,5 NmL d-1) parece ser uma alternativa eficaz para melhorar a performance da digestão anaeróbia utilizando hidrolisados hemicelulósicos contendo compostos inibidores como furanos.