1. Semana da Química
DIGESTÃO ANAERÓBIA DE
EFLUENTES INDUSTRIAIS
EDUARDO M. KISPERGHER
Prof. Do curso de Técnico em Química, Centro de Educação Profissional Integrado
Mestre em Engenharia de Alimentos pela UFPR “Digestão anaeróbia de efluentes da indústria de
laticínios
Graduado em Engenharia Química UFPR
3. 1. INTRODUÇÃO
• A natureza possui processos de depuração do
ambiente.
• Entre os processos biológicos, existem a
digestão aeróbia, a anaeróbia e a facultativa.
4. 1. INTRODUÇÃO
Digestão aeróbia
• Grego: “are” (ar)- “bio” (vida)
• Bactérias aeróbias consomem a matéria
orgânica presente no meio e a transforma em
CO2, água e novas bactérias.
7. 1. INTRODUÇÃO
• A digestão anaeróbia ocorre naturalmente em
locais onde não há nenhum oxigênio livremente
disponível e há matéria orgânica em abundância.
• Grego: “an” (não)- “are” (ar)- “bio” (vida)
• Por exemplo:
• Estômago de animais;
• Fundo de lagoas;
• Mangues e pântanos;
• Aterros sanitários.
10. 1. INTRODUÇÃO
• Quadro comparativo
Aspecto
Anaeróbio
Aeróbio
Exigência energética
baixa
Muito maior
Faixa de alimentação
Alta a muito baixa
Moderada a muito baixa
Grau de tratamento
Alto
Alto
Produção de lodo
Muito baixa
Muito maior
Exigência de nutrientes
Um quinto ou menos
que no aeróbio
Cinco vezes maior
Emissão de odores
Baixa
De alta a baixa
Qualidade do efluente
Requer polimento
Mais estável
Produção de energia
Sim
Não
11. 1. INTRODUÇÃO
• Digestão anaeróbia é uma sequência de
etapas complementares que ocorre na
ausência de oxigênio e transforma a matéria
orgânica em metano e dióxido de carbono.
13. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA
• Análise dos efluentes
• DQO: demanda química de oxigênio;
• DBO: demanda biologia de oxigênio;
• pH;
• Alcalinidade: concentração do íon HCO3• Sólidos totais: fixos e voláteis
• Nutrientes: concentração de NPK
14. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA
• Fatores que influenciam o processo:
• Fatores Ambientais:
• Temperatura:
• Psicrotrófica entre 4 e 15°C;
• Mesófila entre 20 e 40°C;
• Termófila entre 45 e 70°C.
• pH e alcalinidade:
• Acidogênicos entre 5,5 e 6,5;
• Metanogênicos entre 7,8 e 8,2;
• Alcalinidade entre 1000 e 5000 mg HCO3-.L-1 .
15. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA
• Nutrientes:
• Em ordem de importância nitrogênio, enxofre, fósforo, ferro, cobalto,
níquel, molibdênio, selênio, riboflavina e vitamina B12 (CHERNICHARO,
2007);
• DQO:N:P é de 350:5:1
• Compostos inibidores e tóxicos:
• Oxigênio: quando > 0,1 mg.L-1;
• Amônia: inibidor quando > 150 mg.L-1;
• Enxofre: tóxica quando > 200 mg.L-1;
• Cátions de metais leves: sódio > 3500 mg.L-1, potássio > 2500 mg.L-1,
cálcio > mg.L-1 e magnésio > 1000 mg.L-1.
• Metais pesados: tóxicos quando dissolvidos. A toxicidade é
Ni>Cu>Pb>Cr>Zn.
16. 3. REATORES ANAERÓBIOS
• Sistemas anaeróbios de tratamento:
• Reatores de baixa taxa: baixas taxas de carga orgânica recebida, de 1 a 2 kg DQO.m-3.dia-1.
Não recomendável para produção de energia.
Modelo Indiano
Lagoa anaeróbia
19. 3. REATORES ANAERÓBIOS
• Sistemas anaeróbios de tratamento:
• Reatores de alta taxa: Biomassa imobilizada garante altas taxas de digestão (até 24
kg DQO.m-3.dia-1) e é mais indicado para produção de biogás.
a) Reator CSTR
b) Reator UASB
c) Reator Filtro
anaeróbio
22. 4. BIOGÁS
• O biogás produzido dos processos de digestão
anaeróbia é composto de metano (45 a 75%) e
dióxido de carbono (25 a 55%), gás sulfídrico (1000
ppm), água e gases traço (ZHAO, 2010).
• Estequiometricamente, 1 kg DQO é convertido em
0,35 Nm3 de metano, dependendo do substrato
digerido.
23. 4. BIOGÁS
• Equivalente energético de 1 m3 de biogás:
• 3,47 kg de madeira;
• 0,61 L de óleo diesel;
• 1,5 kg de carvão;
• 0,45 kg de GLP;
• 1,25 kWh de eletricidade.
24. 4. BIOGÁS
•O
biogás pode ser purificado ou enriquecido
dependendo da aplicação.
• Usos do biogás:
• Gerar calor: fogões; caldeiras, aquecimento.
• Gerar eletricidade;
• GNV
25. 4. BIOGÁS
• A produção de biogás começa quando há equilíbrio
entre os organismos acidogênicos e metanogênicos.
• O esterco bovino é um inoculo potencial, pois 40%
dos microrganismos são da fauna anaeróbia.
27. 5. BIOGÁS NO BRASIL
• No Brasil existem algumas iniciativas quanto ao
aproveitamento do Biogás:
• Potencial: 1,05 GW
• Aneel: chamada 14/2012;
• ETE Barueri da Sabesp gera 2,6 MW de energia elétrica;
• Aterro sanitário Bandeirantes (São Paulo), gera 22,6 MW de
energia elétrica;
• Criadores de suínos: geração de eletricidade para a
propriedade;
28. 5. BIOGÁS NO BRASIL
• Indústrias:
• Corn Products (Balsa Nova);
• Duas Rodas (Jaraguá do Sul);
• Indústrias de alimentos;
• Abatedouros (aves, gado, suínos e peixes);
29. 5. BIOGÁS NO BRASIL
Aplicações no Mundo:
• UNILEVER – BEN & JERRY´S: tratamento de resíduos
de sorvete, nata e frutas. O biogás produzido
corresponde a 40% da meta de energia renovável da
empresa;
• ANHEUSER – BUSCH: tratamento de efluentes de
cervejaria. O biogás economiza 10% de combustível de
caldeira;
