Microorganismos na produção de biogás

Você sabe como é a produção de biogás?

De forma simplificada, podemos caracterizar a curva de crescimento microbiano em 4 fases, sendo elas: lag, log (ou exponencial), declínio e estacionária.

Durante a fase lag, os microorganismos estão preparando-se para o crescimento de fato. Nessa fase, a taxa de crescimento é nula, pois os microorganismos estão sintetizando enzimas e se adaptando às condições ambientais, como temperatura, pH e disponibilidade de nutrientes.

Na fase log, também conhecida como fase exponencial, os microrganismos têm uma taxa de crescimento constante. Nessa fase, as condições ambientais são favoráveis, os nutrientes são abundantes e as taxas de reprodução microbiana são máximas. A população aumenta exponencialmente.

Na fase de declínio, a taxa de crescimento é mais lenta.

Na fase estacionária, a taxa de crescimento é igual à taxa de morte, resultando em uma população de microrganismos constante ao longo do tempo.

É importante ressaltar que essas fases são uma simplificação do comportamento de crescimento microbiano e que a realidade pode ser mais complexa, com variações dependendo do tipo de microorganismo, do ambiente e dos nutrientes disponíveis. No entanto, essa classificação em fases ajuda a compreender o padrão geral de crescimento dos microrganismos em um determinado sistema.

A biodegradação de compostos orgânicos pode ser dividida em 4 etapas, nessa ordem: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese.

Na hidrólise, bactérias fermentativas hidrolíticas convertem, por meio da ação de exoenzimas, materiais complexos como polímeros (proteínas, lipídios, carboidratos) em compostos solúveis simples: os monômeros (aminoácidos, ácidos graxos e açúcares).

Na acidogênese ou fermentação, bactérias acidogênicas assimilam, metabolizam e convertem os compostos gerados na hidrólise, em especial os ácidos graxos voláteis como propionato, acetato e butinato.

Esses ácidos graxos voláteis são então utilizados por bactérias acetogênicas na etapa seguinte, chamada acetogênese. As bactérias acetogênicas convertem os ácidos graxos voláteis em ácido acético, hidrogênio e dióxido de carbono. Por fim, na metanogênese, as bactérias metanogênicas consomem o ácido acético, o hidrogênio e o dióxido de carbono produzidos nas etapas anteriores e produzem metano (CH4), que é o principal componente do biogás.

É importante ressaltar que essas etapas ocorrem em um ambiente anaeróbico, ou seja, na ausência de oxigênio. Por isso, a presença de microorganismos anaeróbicos é essencial para a produção de biogás. Esses microorganismos são encontrados naturalmente no ambiente e “sobram” no biodigestor por conta do confinamento do sistema.

A eficiência da atuação das bactérias na remoção da DBO pode ser avaliada monitorando-se a taxa de produção de biogás e a redução da concentração de matéria orgânica ao longo do tempo. Quanto maior a produção de biogás e a redução da DBO, mais eficiente é o sistema de biodigestão.

Além da temperatura, outros fatores como pH, relação carbono/nitrogênio, presença de nutrientes e inibidores também podem influenciar a atividade dos microorganismos anaeróbicos e, consequentemente, a produção de biogás. Portanto, é importante controlar e otimizar esses parâmetros para obter uma produção de biogás eficiente e estável.

Em resumo, os microorganismos anaeróbicos desempenham um papel fundamental na produção de biogás, realizando a decomposição da matéria orgânica em diferentes etapas, desde a hidrólise até a metanogênese. O estudo do comportamento desses microrganismos é essencial para avaliar a eficiência do processo de biodigestão.

Autores:

Gabriel Oliveira Queiroz – Engenharia Elétrica

Igor Leandro Santos Oliveira – Engenharia Química