Potencial do reator anaeróbio de leito fixo-estruturado e fluxo descendente para o tratamento de drenagem ácida de minas em co-digestão com vinhaça [thesis]

Leandro Augusto Gouvêa de Godoi
Potencial do reator anaeróbio de leito fixo-estruturado e fluxo descendente para o tratamento de drenagem ácida de minas em co-digestão com vinhaça VERSÃO CORRIGIDA SÃO CARLOS 2018 DEDICATÓRIA À Natália, companheira para toda a vida, e à Helena, nossa amada filha, o melhor presente do mundo, dedico. 4 5 AGRADECIMENTOS A Deus, pela vida, pelas oportunidades concedidas e por sua presença misericordiosa ao meu lado, sustentando e iluminando meus passos a todo momento, fazendo-se sentir quando mais
more » ... sentir quando mais foi necessário. Aos meus pais, José Carlos e Leila, a meu irmão Matheus, e à "Vó Lena", família maravilhosa, por todo incansável apoio, generosidade, pelos conselhos e, mais que tudo, por todo amor! À Natália, minha amada esposa, por toda paciência e cumplicidade na aventura da vida, pela compreensão ao longo do difícil processo do doutorado e, acima de tudo, pelo nosso maior presente: Helena, nossa filha, que desde pequena tem nos possibilitado viver uma nova dimensão (incondicional) do amor! A todos os meus demais familiares, junto dos quais a vida é sempre mais cheia de alegrias e forças para superar os desafios. À Professora Márcia Damianovic, pela dedicada orientação e por todo suporte desde o mestrado, pela confiança em mim depositada e, principalmente, pela amizade. Aos grandes Professores Eugenio Foresti e Marcelo Zaiat, pela valiosa convivência no LPB, pelas sugestões, pelos exemplos de profissionais e de seres humanos, e pela sabedoria compartilhada, especialmente nas indispensáveis horas do café. E à Professora Maria Bernadete, por seu comprometimento e zelo em manter os usuários do LPB "na linha", sem o qual muito do sucesso desse grupo de pesquisa não teria sido alcançado. Aos Professores Ariovaldo Silva e Renata Rodriguez, pela participação e pelas contribuições na qualificação do presente trabalho. Aos Professores Arnaldo Sarti, Gunther Brucha e Sueli Bertolino, que ao lado do Prof. Eugenio Foresti aceitaram tomar parte na banca de avaliação deste trabalho. Aos grandes amigos "panquecudos": Carla, Priscila, Carol-Gil, Isabella, Tiago, Lucas, Eduardo e Carol, Rachel e Fabrício, pela grande amizade e parceria construída ao longo da pós-graduação, por toda ajuda, pelos exemplos de dedicação, pelas conversas científicas, e pelas conversas não tão científicas assim, pelos apuros compartilhados, pela afinidade com nossos amigos de quatro-patas, e por toda a zoeira que tornou mais leve a nossa árdua rotina no laboratório. Levarei a amizade de vocês pela vida! À Renata Solcia, pela dedicação no enfrentamento ao desafiador ciclo do enxofre. 6 A todos os amigos do LPB, grande família da ciência que desde os tempos de iniciação tive o prazer de conhecer: Aimeé, todos os que não tenham sido mencionados... À Janja e Carol Sabatini, pelo auxílio na execução das técnicas cromatográficas, pelo suporte na sala de análises e no laboratório como um todo, bem como pela agradável convivência diária. À Isabel, pela ajuda na realização do DGGE, à Elô, pelas microscopias efetuadas, e a ambas pelo auxílio na sala da microbiologia. Ao técnico do IQSC, Márcio de Paula, pela competência na realização das análises de EDX. Aos funcionários do departamento de Hidráulica e Saneamento: Silvana, Fernando, Rose, Sá, Priscila, e a todo o corpo técnico. Também ao Sr. Antônio, Dona Rosa, Dona Fátima e Andréia, e a todos os responsáveis pela segurança e limpeza do laboratório. Aos demais amigos, que acompanharam minha trajetória até aqui, especialmente aos irmãos que ganhei pela fé na Paróquia São Benedito (São Carlos/SP), por todo apoio, incentivo, torcida e pela partilha da vida. Seria impossível nomear a cada um! Ao time Ergostech: Yumi e Lívia, por acreditarem no meu trabalho. À Bruna, Alan, Weslei e Wivi, pela acolhida e por acompanharem de perto os apuros para finalizar esta tese. À Alexandra Elbakyan, e a toda equipe por trás da plataforma "Sci-Hub", pela luta em favor da ampla disseminação e livre acesso ao conhecimento científico. Ao CNPq, pela concessão da bolsa que tornou possível a realização deste trabalho. E a todos os que, de alguma forma, contribuíram para a minha formação acadêmica, profissional, pessoal e para a finalização desta tese... Muito Obrigado! ABSTRACT GODOI, L.A.G. Down-flow fixed-structured bed anaerobic reactor potential for acid mine drainage treatment in co-digestion with vinasse. 2018. 256 p. Tese (Doutorado) -Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. This work evaluated the potential of the down-flow fixed-structured bed anaerobic reactor (DFSBR) for the treatment of acid mine drainage (AMD) aiming at metals recovery. Sugarcane vinasse was used as electron donor for sulfate-reducing bacteria (BRS) and iron (Fe 2 + ) was added as reference metal. In association with sulfidogenesis, methane production was promoted by the applied COD/SO 4 2ratio of 2.0, which is higher than the stoichiometric ratio for organic matter oxidation solely by SO 4 2reduction (0.67). Affluent concentrations of COD and SO 4 2were kept close to 4000 mg.L -1 and 2000 mg.L -1 , respectively, over the entire to 95±4%. Adverse effects over methanogenic metabolism were observed once methane production decreased from 380 to 230 mL CH 4 .L -1 .d -1 , which was followed by a residual COD increase in the effluent (1500 mg COD.L -1 ). Nevertheless, the DSFBR was able to raise the pH of the wastewater from 3.5 to 6.9, indicating the potential of such system for AMD neutralization. 16S rRNA gene sequencing analysis for microbial community characterization showed predominance of the genera Desulfovibrio and Methanosaeta, confirming the simultaneous establishment of sulfidogenic and methanogenic processes. Finally, the results presented promising perspectives for the DFSBR application to the AMD treatment via SO 4 2reduction, also favoring metals precipitation and separation in a single-stage reactor. Sugarcane vinasse was also considered a suitable electron donor for the process.
doi:10.11606/t.18.2019.tde-19032019-162327 fatcat:cphqoxextfbwdejjar6m23vbk4