Remoção de matéria orgânica e nutrientes da vinhaça de cana-de-açúcar em um reator de microalgas-bactérias

  • Graziele Santana Ruas
  • Mayara Leite Serejo UFMS
  • Yago Santana Batista ufms
  • Maria Alice Nantes

Resumo

Resumo: A produção de etanol tem como subproduto a vinhaça, efluente com alto teor de matéria orgânica e nutrientes, baixo pH e alta turbidez. Neste sentido, o potencial de um consórcio microalgas-bactérias em um fotobiorreator na remoção de matéria orgânica e nutrientes da vinhaça de cana-de-açúcar (diluição 20% v/v), bem como a produtividade de biomassa microalgal foram avaliados em um reator HRAP (High Rate Algal Pond) de 12,8 L, operado continuamente. Foram atingidas remoções de DQO (demanda química de oxigênio) de 78,6%, COT (carbono orgânico total) de 74,3%, NT (nitrogênio total) de 95,4%, NH4+ (amônio) de 95% e P (fósforo) de 72,8%, atendendo aos padrões de lançamento de efluentes e podendo, o efluente tratado, ser utilizado na diluição da vinhaça, tornando o sistema mais econômico e viável em escala real. A produtividade máxima de biomassa foi de 4,1 mg L-1 d-1, resultado da formação de um espesso biofilme nas paredes do reator, crescimento vantajoso energeticamente, pois diminui os custos operacionais para separação das microalgas do meio de cultivo para produção de biocombustíveis.
 
Palavras-Chave: Biofilme. Chlorella vulgaris. HRAP.

Biografia do Autor

Maria Alice Nantes
ufms

Referências

Referências

ABINANDAN, S., SUBASHCHANDRABOSE, S. R., VENKATESWARLU, K., MEGHARAJ, M.. Microalgae–bacteria biofilms: a sustainable synergistic approach in remediation of acid mine drainage. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 102, n. 3, p. 1131–1144, 2018.

ARBIB, Z., RUIZ, J., ÁLVAREZ-DÍAZ, P., GARRIDO-PÉREZ, C., BARRAGAN, J., PERALES, J. A.. Effect of pH control by means of flue gas addition on three different photo-bioreactors treating urban wastewater in long-term operation. Ecological Engineering, v. 57, p. 226–235, 2013.

BASTOS, R. G.; FONTE, J. C.; PIZARRO, I. F. Influence of C/N ratio in growth of cyanobacteria Geitlerinema sp. from sugarcane vinasse. 2017 Spokane, Washington July 16 - July 19, 2017, p. 1–5, 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Resenha Energetica Brasileira 2018 - Ano Base 2017. Brasília - DF.

BRASIL, CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA n°357, de 17 de março de 2005. Classificação de águas, doces, salobras e salinas do Território Nacional.

BRASIL, CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 201 Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005.

CANDIDO, C.; LOMBARDI, A. T. Growth of Chlorella vulgaris in treated conventional and biodigested vinasses. Journal of Applied Phycology, v. 29, n. 1, p. 45–53, 2017.

CASSIDY, K. O. Evaluating Algal Growth At Different Temperatures. Theses and Dissertations - Biosystems and Agricultural Engineering, v. 3, p. 1–59, 2011.

CHINNASAMY, S. RAMAKRISHNAN, B., BHATNAGAR, A., DAS, K. C. Biomass production potential of a wastewater alga chlorella vulgaris ARC 1 under elevated levels of CO2 and temperature. International Journal of Molecular Sciences, v. 10, n. 2, p. 518–532, 2009.

CONVERTI, A., CASAZZA, A. A., ORTIZ, E. Y., PEREGO, P., DEL BORGHI, M. Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production. Chemical Engineering and Processing, v. 48, p. 1146–1151, 2009.

GUIEYSSE, B.; BÉCHET, Q.; SHILTON, A. Variability and uncertainty in water demand and water footprint assessments of fresh algae cultivation based on case studies from five climatic regions. Bioresource technology, v. 128, p. 317–23, jan. 2013.

MARQUES, S. S. I. NASCIMENTO, I. A., DE ALMEIDA, P. F., CHINALIA, F. A. Growth of Chlorella vulgaris on sugarcane vinasse: The effect of anaerobic digestion pretreatment. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 171, n. 8, p. 1933–1943, 2013.

METCALF; EDDY. Tratamento de Efluentes e Recuperação de Recursos. 5. ed. Porto Alegre: AMGH Editora Ltda, 2016.

MOHANA, S.; ACHARYA, B. K.; MADAMWAR, D. Distillery spent wash: Treatment technologies and potential applications. Journal of Hazardous Materials, v. 163, n. 1, p. 12–25, 2009.

ONCEL, S. S. Microalgae for a macroenergy world. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 26, p. 241–264, out. 2013.

OSWALD, W.J., 1988. Micro-algae and waste-water treatment. In: Borowitzka, M.A., Borowitzka, L.J. (Eds.), Micro-Algal Biotechnology. Cambridge University Press, pp. 305–328.

OSWALD, W. J. Introduction to advanced integrated wastewater ponding systems. Water Science and Technology, v. 24, n. 5, p. 1–7, 1991.

PANT, D.; ADHOLEYA, A. Biological approaches for treatment of distillery wastewater: A review. Bioresource Technology, v. 98, n. 12, p. 2321–2334, 2007.

POSADAS, E. GARCÍA-ENCINA, P. A., SOLTAU, A., DOMÍNGUEZ, A., DÍAZ, I., MUÑOZ, R.. Carbon and nutrient removal from centrates and domestic wastewater using algal-bacterial biofilm bioreactors. Bioresource technology, v. 139, p. 50–8, jul. 2013.

POSADAS, E.; SZPAK, D.; LOMBÓ, F., DOMÍNGUEZ, A., DÍAZ, I., BLANCO, S., GARCÍA-ENCINA, P. A., MUÑOZ, R. Feasibility study of biogas upgrading coupled with nutrient removal from anaerobic effluents using microalgae-based processes. Journal of Applied Phycology, n. April, 2015a.

POSADAS, E., MORALES, M. DEL M., GOMEZ, C., ACIÉN, F. G., MUÑOZ, R. Influence of pH and CO2 source on the performance of microalgae-based secondary domestic wastewater treatment in outdoors pilot raceways. Chemical Engineering Journal, v. 265, p. 239–248, abr. 2015b.

POSADAS, E.; SEREJO, M. L.; BLANCO, S., PÉREZ, R., GARCÍA-ENCINA, P. A., MUÑOZ, R. Minimization of biomethane oxygen concentration during biogas upgrading in algal–bacterial photobioreactors. Algal Research, v. 12, p. 221–229, nov. 2015.

RUAS, G, SEREJO, M. L., PAULO, P. L., BONCZ, M. Á. Evaluation of domestic wastewater treatment using microalgal-bacterial processes: effect of CO2 addition on pathogen removal. Journal of Applied Phycology, v. 30, n. 2, p. 921–929, 2018.

DOS SANTOS, R. R., ARAÚJO, O. DE Q. F., DE MEDEIROS, J. L., & CHALOUB, R. M.. Cultivation of Spirulina maxima in medium supplemented with sugarcane vinasse. Bioresource Technology, v. 204, p. 38–48, 2016.

SEREJO, M. L., POSADAS, E., BONCZ, M. A., BLANCO, S., GARCÍA-ENCINA, P., MUÑOZ, R. Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes. Environmental science & technology, v. 49, n. 5, p. 3228–36, 2015.

SILVA, M. A S. DA; GRIEBELER, N. P.; BORGES, L. C. Uso de vinhaça e impactos nas propriedades do solo e lençol freáticoUse of stillage and its impact on soil properties and groundwater. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 11, n. 1, p. 108–114, 2007.

SOCCOL, C. R. BRAR, S. K., FAULDS, C., RAMOS, L. P. Green Fuels Technology. Switzerland: © Springer International Publishing, 2016.

SPERLING, M. VON. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais, 2005.

TOYODA, K.; GISHI, M.; IHARA, I. Effect of light quality and nutrients on growth of hydrocarbon-rich microalgae, Botryococcus brauniiActa Horticulturae. Anais...VI International Symposium on Light in Horticulture, 2011

WOLF-GLADROW, D. A. ZEEBE, R. E., KLAAS, C., KÖRTZINGER, A., DICKSON, A. G.. Total alkalinity: The explicit conservative expression and its application to biogeochemical processes. Marine Chemistry, v. 106, n. 1–2, p. 287–300, 2007.

ZENG, Y., JI, X. J., LIAN, M., REN, L. J., JIN, L. J., OUYANG, P. K., & HUANG, H. Development of a temperature shift strategy for efficient docosahexaenoic acid production by a marine fungoid protist, Schizochytrium sp. HX-308. Applied Biochemistry and Biotechnology, v. 164, n. 3, p. 249–255, 2011.

Publicado
2018-08-01
Seção
Artigos