Efeitos do cobre e zinco no tratamento da água residuária da suinocultura em lagoas de alta taxa e valorização energética da biomassa via carbonização hidrotérmica

Abstract

Nesse estudo foram avaliadas otimizações no processo integrado de cultivo de microalgas na água residuária da suinocultura (ARS) e conversão da biomassa em hidrochar. Para tanto, lagoas de alta taxa (LAT) em escala piloto foram alimentas com ARS com diferentes teores dos micronutrientes Cu e Zn considerando misturas desses elementos e também concentrações individuais. Para as misturas (0,1 - 3,0 mg Cu/L + 0,5 - 25,0 mg Zn/L), o maior número de células de microalgas foi estabelecido em 1,8 mg Cu/L + 15,0 mg Zn/L. Quando os teores individuais de Cu (0,1 - 4,0 mg Cu/L) ou Zn (0,5 – 70,0 mg Zn/L) foram variados, a condição mais propícia para o desenvolvimento algal foi obtido em 1,0 mg Cu/L e 40 mg Zn/L. Em todos os testes realizados ficou evidente que o Cu e o Zn comprometeram a remoção de nitrogênio amoniacal enquanto a redução de fósforo solúvel foi potencializada com a adequação desses micronutrientes. A remoção de Cu na ARS tratada em LAT variou de 46 a 91% com a precipitação sendo o processo predominante, já a remoção de Zn alcançou 78 a 99% no qual a adsorção pela biomassa foi um importante mecanismo. Ao analisar a constituição bioquímica das biomassas cultivadas em diferentes teores de Cu e Zn verificou-se que o conteúdo de lipídeos neutros (> 6%) é pouco atrativo para a obtenção de biodisel. Já os carboidratos atingiram 58,8% na biomassa seca livre de cinzas, com potencial para a conversão em hidrochar por meio da carbonização hidrotérmica (CHT). As cinzas também apresentaram concentrações expressivas (35 - 55%) sendo necessário identificar as interferências desse constituinte no processo de CHT. Para essa avaliação, quatro biomassas foram selecionadas e cada uma foi dividida em duas frações. Uma fração foi submetida ao pré-tratamento com solução ácida para redução de cinzas enquanto a outra permaneceu com o conteúdo de cinzas original. Ambas as frações foram utilizadas na CHT. Os resultados demostraram que o pré-tratamento favoreceu a recuperação de energia nos hidrochars a qual alcançou até 73,5%. Porém, as cinzas podem apresentar constituintes que atuam na hidrólise da biomassa ou como catalisadores. Assim, as cinzas possuem efeitos indesejáveis e favoráveis na CHT e os hidrochars produzidos com e sem a redução desse constituinte são indicados para aplicações energéticas e recuperação de áreas degradadas respectivamente. Palavras-chave: Bioremediação. Recuperação de nutrientes. Bioenergia.