Efeito da adição de rúmen e de esterco bovino na composição microbiana de inóculo anaeróbio, utilizado para a produção de biogás a partir do bagaço de cana-de-açúcar.

Abstract

A busca por biotecnologias para produção de biogás a partir de fontes renováveis tem sido cada vez maior para garantir um futuro sustentável e redução dos gases do efeito estufa. Os gases metano e hidrogênio, gerados microbiologicamente durante a digestão anaeróbia, podem ser utilizados como biocombustíveis e na geração de energia elétrica e térmica. Uma alternativa para alcançar esse objetivo de interesse global é o uso de bagaço de cana-de-açúcar de segunda geração e esgoto sanitário na digestão. Entretanto, para obter maiores rendimentos nessa produção é importante compreender os micro-organismos no meio e suas funções metabólicas. Dessa forma, é necessário selecionar o melhor inóculo produtor de biogases e definir o consórcio microbiano responsável por tal produção. Neste estudo, foi comparado três diferentes consórcios microbianos de inóculos aplicados em amostras de esgoto sanitário retirado de um biorreator de fluxo ascendente de leito de lodo anaeróbico (UASB). Além disso também foi feita a comparação das funções metabólicas de cada micro-organismo identificado, atribuindo assim o papel microbiano no desempenho da produção de metano. Neste trabalho também foi avaliado a eficiência do tratamento térmico do inóculo, visando a eliminação de arqueias metanogênicas, para posterior produção de hidrogênio; e discutiu-se como esse tratamento afetou o consórcio microbiano nesse inóculo. Assim sendo os inóculos estudados foram nomeados como: UASB, contendo 100% de lodo proveniente de um tratamento anaeróbio de esgoto sanitário; UASB+FM, contendo 50% de lodo do esgoto sanitário e 50% de esterco bovino; UASB+R, contendo 50% de lodo do esgoto sanitário e 50% de rúmen bovino. Resultados prévios revelaram que o biorreator com maior produção de metano foi aquele inoculado com esterco bovino, UASB+FM. De acordo com a identificação microbiana, esse melhor desempenho deuse devido a sintrofia entre as espécies microbianas Clostridium disporicum, Methanobacterium kanagiense, Pseudomonas stutzeri, Anaerobaculum mobile, Anaerobaculum hydrogenifromans, Alcaligenes faecalis, Bacillus acidicola, Soehngenia saccharolytica e membros não identificados do gênero Peptoclostridium. Dentro desse consórcio microbiano se destaca os gêneros exclusivos desse biorreator: Pseudomonas, que é detoxificante e aumentou consideravelmente sua abundância no final da produção de metano; e Bacillus, com sua atividade degradadora de amido e celulose, que apesar da relativa baixa abundância, também aumentou consideravelmente no final do ensaio. Outro destaque se dá a espécie Alcaligenes faecalis, capaz de remover biogás metano do meio e está em menor abundância nessa amostra. Os micro-organismos que estavam ausentes ou pouco abundantes nos inóculos foram: Aminobacterium, Asaccharospora, Bosea, Ensifer, Gemmobacter, Leucobacter, Leuconostoc, Methanoculleus, Mycobacterium, Oscillatoria, Paracoccus, Peptoclostridium, Pleomorphomonas, Pseudoclavibacter, Rhodoblastus, Rummeliibacillus, Sarcina, Shinella, Succiniclasticum, Treponema, Turicibacter e Weissela. Sendo assim, o consórcio do inóculo composto por lodo anaeróbio e esterco bovino proporcionou a melhor decomposição da biomassa lignocelulósica, potencial na degradação de inibidores e na geração de substratos para produção biogás metano. O tratamento térmico realizado no inóculo UASB+FM para produção de hidrogênio foi eficiente na remoção de arqueias como também de espécies que estavam abundantes no meio antes do tratamento: Anaerobaculum, Peptoclostridium, Pseudomonas e Soehngenia. Dentre os gêneros detectados após o tratamento foram: Burkholderia (mais abundante), Rummeliibacillus, Sphingobium, Sphingomonas, Brevundimonas, Ruminofilibacter e Clostridium. Somente o gênero Clostridium foi detectado antes e depois do tratamento, os outros foram detectados somente após o tratamento térmico. Os potenciais gêneros produtores de hidrogênio e detoxificantes nesse consórcio são Burkholderia, Brevundimonas e Clostridium.