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INTERCHANGE: Optimização e Controlo de Reactores UASB em Funcionamento Intermitente e a Dinâmica das Populações Microbiológicas
Investigador Responsável - Helena Nadais
Programa - PTDC/AMB/65025/2006
Período de Execução - 2008-01-01 - 2011-06-30 (42 Meses)
Entidade Financiadora - FCT
Financiamento para o CESAM - 101.882 €
Financiamento Total - 158.174 €
Instituicão Proponente - Universidade de Aveiro
Instituições Participantes
Instituto Superior Técnico

Descrição do Projecto

Os reactores de leito de lamas (reactores UASB e, mais recentemente, os reactores EGSB), são uma tecnologia anaeróbia com grande potencial para o tratamento de vários tipos de efluentes. No entanto, a sua aplicação ao tratamento de efluentes complexos contendo gorduras e/ou elevados teores de sólidos (como, por exemplo, os efluentes de indústrias de lacticínios) ainda se reveste de algumas dificuldades, tais como formação de espumas, desgranulação, perda de biomassa e diminuição de actividade biológica. É do conhecimento geral que estas dificuldades são devidas à presença de substratos complexos, isto é proteínas e, principalmente, gorduras que se acumulam no seio da biomassa, formando um filme de matéria orgânica que, além de impor limitações de transferência de massa à cinética do processo, causa também flutuação de lamas e consequente perda de biomassa. Sabe-se também que as gorduras e os ácidos gordos presentes nos efluentes de lacticínios exercem acção inibidora dos processos anaeróbios, o que exige uma população microbiológica altamente especializada para a degradação destes compostos. A solução adoptada para ultrapassar estas dificuldades pode ser a operação intermitente, que consiste em interromper a alimentação, por um certo período de tempo (período de estabilização), permitindo assim a degradação biológica da matéria orgânica acumulada de degradação mais lenta. Sabe-se também que a biomassa granular é predominantemente metanogénica, enquanto que na biomassa floculenta predominam as espécies bacterianas com maior actividade hidrolítica e acidogénica. Dado que é possível operar com êxito reactores UASB usando lamas floculentas, outra estratégia adoptada neste trabalho será a utilização de biomassa floculenta, mais adequada para os passos iniciais, mais problemáticos, da degradação anaeróbia de substratos complexos. Por fim, alguns estudos publicados na literatura indicam que a degradação das gorduras é mais rápida na gama termofílica em comparação com as velocidades atingidas na gama mesofílica. Este projecto propõe-se optimizar o funcionamento dos reactores UASB com alimentação intermitente aplicados ao tratamento de efluentes complexos. Serão estudadas diversas durações dos períodos de alimentação e de estabilização, diferentes gamas de temperatura no período de estabilização e diferentes razões de recirculação do efluente tratado durante as fases de alimentação e/ou de estabilização, para estabelecer as condições óptimas de operação. Os factores mais importantes a estudar serão os tempos de alimentação e estabilização em relação à duração total do ciclo (alimentação+estabilização), a gama de temperatura durante o período de estabilização, vários caudais de recirculação e as cargas aplicadas, analisando-se o efeito dessas variáveis na remoção biológica, na acidificação e na conversão a metano da matéria orgânica removida, como critérios de optimização. Paralelamente, as populações microbianas desenvolvidas nos reactores UASB intermitentes serão estudadas em reactores descontínuos, avaliando-se a sua capacidade de degradação de diversos substratos. As populações microbianas serão caracterizadas por técnicas moleculares baseadas na determinação das sequências nucleotídicas dos genes que codifcam para o RNA 16S. Serão também caracterizados os seus perfis metabólicos através de testes bioquímicos. Estas abordagens permitirão identificar e quantificar as espécies determinantes para a degradação dos substratos complexos. Serão ainda desenvolvidas novas sondas fluorescentes para aplicação expedita de metodologias de FISH (fluorescence in situ hybridization) para aplicação no controlo deste tipo de reactores, com base nas sequências do RNA 16S encontradas. Os resultados obtidos permitirão correlacionar a dinâmica das populações microbianas com o funcionamento dos reactores possibilitando um melhor controlo e optimização dos mesmos, quer no arranque quer no funcionamento a longo prazo. Os resultados deste projecto também permitirão analisar se o melhor funcionamento dos reactores intermitentes em comparação com reactores contínuos, verificado em estudos anteriores, é devido a uma adaptação da biomassa anaeróbia às condições vigentes no período estabilização o que, a confirmar-se, estabelecerá a operação intermitente como forma de optimizar a adaptação da biomassa.






Membros do CESAM neste projecto
Helena Nadais
iNVESTIGADOR RESPONSÁVEL

membro de equipa
Maria Isabel Capela
membro de equipa

Financiamento do CESAM: UIDP/50017/2020 + UIDB/50017/2020 + LA/P/0094/2020