Pré-tratamento hidrotérmico de cama de aviário sintética a base de palha de arroz para a produção de biogás via digestão anaeróbia.

Abstract

A substituição de fontes energéticas baseadas em combustíveis fósseis por estratégias limpas e renováveis permite solucionar o impasse da demanda de energia sem comprometer o meio ambiente. Nesse contexto, o uso de biomassas lignocelulósicas para produção de biocombustíveis (biogás) tem sido fortalecido como opção de fonte de energia sustentável, além de ser uma forma de valorizar o resíduo industrial e mitigar os impactos negativos desses resíduos no meio ambiente. Desta forma, este estudo se baseia na avaliação das melhores condições das variáveis tempo, temperatura e razão sólido-líquido (RSL) para o pré-tratamento hidrotérmico (PTH) de cama de frango sintética à base de palha de arroz, que é um dos principais resíduos gerados pela pecuária avícola. Para tanto, utilizou-se planejamento experimental Doehlert, com o objetivo de aprimorar as condições desse substrato visando o aumento da produção de metano via digestão anaeróbia. A partir das variáveis independentes tempo (12 a 60min), temperatura (80 a 200°C) e RSL (4 a 8g.mL-1), foram realizados 12 condições de pré-tratamento (auto-hidrólise) seguido de digestão anaeróbia em único e duplo estágio (separação espacial das fases acidogênica e metanogênica) do material pré-tratado. Foi observado, por meio de testes de potencial bioquímico de metano (PBM), que as melhores condições para produção de metano em único e duplo estágio foram as condições 6 (24 min, 120°C e RSL=4) e 3 (48min, 160°C e RSL=8) que produziram, respectivamente, 255,6 N mL CH4∙gSV-1 e 277,6 N mL CH4∙gSV-1. Por meio da ferramenta de desejabilidade do programa Statistica®, foram encontradas 2 condições de PTH, D1-2S (12 min, 80°C e RSL=4) e D2-2S (12 min, 98°C e RSL=4) com produção elevada de metano em duplo estágio, 248,9 NmL de CH4∙gSV-1 e 249,3 NmL de CH4∙gSV-1, respectivamente. Após o balanço energético, verificou-se que tais condições produziram energia suficiente para compensar a energia gasta no pré-tratamento hidrotérmico. No entanto, a energia obtida pela digestão anaeróbia da cama de aviário sintética (mistura de palha de arroz e esterco de galinha, 1:5) sem pré-tratamento hidrotérmico, em único estágio foi de 270,5 NmL de CH4∙gSV-1 . Desta forma, após a realização do balanço energético final, foi possível concluir que mesmo gerando energia suficiente para compensar o seu gasto de energia, o PTH da cama de aviário sintética não resultou em melhoras significativas na produção de metano, provavelmente devido à elevada relação SV/ST da cama sintética preparada, que simula cama fresca submetida a apenas um ciclo de criação. Dessa forma o pré-tratamento térmico só se justifica se a relação SV/ST for pequena, tal qual observado em camas de aviário utilizadas em vários ciclos de criação de frangos.