DE L’OBJET FRONTIERE
3. LE REFERENTIEL PERSONNEL : UN OBJET A CONSTRUIRE
3.4. De quoi se compose-t-il ?
3.4.5. Une première modélisation
As técnicas de PCR e DGGE foram usadas para avaliar a comunidade microbiana na amostra do inóculo e nas amostras da manta de lodo com COV de 2,5, 5,0, 7,5 e 10 kgDQO.m-³.dia-1. Através destas técnicas foi possível verificar a similaridade entre as amostras e o índice de diversidade microbiana para os domínios Bacteria e Archaea. O coeficiente de similaridade das amostras foi obtido através da correlação de Pearson, que considera a banda e sua intensidade no perfil das bandas de DGGE. A diversidade microbiana foi avaliada a partir do índice de Shannon (H), que indica a diversidade entre as várias populações determinadas pela curva densiométrica a partir do perfil das bandas da amostra.
Domínio Bacteria
Não foi possível analisar a amostra de COV de 5,0 kgDQO.m-³.dia-1 para o domínio
Bacteria devido a dificuldades encontradas na etapa da PCR. Estes problemas podem ter
ocorrido em função de possíveis interferentes presentes na vinhaça concentrada, utilizada como substrato. A Figura 24 apresenta o perfil de bandas de DGGE para o domínio Bacteria. O inóculo registrou o menor coeficiente de similaridade (62%) em relação às demais amostras. A similaridade entre as amostras de COV 7,5 e 10 kgDQO.m-³.dia-1 foi de 94% e a similaridade da amostra de COV 2,5 com as amostras de COV 7,5 e 10 kgDQO.m-³.dia-1 foi de 90%. Estes resultados indicam alterações da população bacteriana do inóculo após incremento da COV. No entanto, o aumento da COV de 2,5 para 10 kgDQO.m-³.dia-1 provocou pouca alteração na diversidade microbiana do sistema.
Figura 24. Dendograma relativo aos perfis de banda do Domínio Bacteria e os respectivos índices de
similaridade em percentagem (correlação de Pearson)
O índice de Shannon (H) para o domínio Bacteria aumentou de 2,8 para 3,2 com o incremento da carga orgânica volumétrica, indicando o aumento da diversidade microbiana em relação ao inóculo.
Domínio Archaea
A similaridade entre o inóculo e a amostra de menor COV (2,5 kgDQO.m-³.dia-1) foi de 96%. O incremento de COV até 5,0 kgDQO.m-³.dia-1 não alterou significativamente a similaridade da amostra em relação ao inóculo, mantendo o coeficiente de similaridade próximo a 90%. As amostras de COV 7,5 e 10 kgDQO.m-³.dia-1 apresentaram 94% de similaridade entre si. O menor coeficiente de similaridade registrado (78%) foi entre as amostras de maior COV (7,5 e 10 kgDQO.m-³.dia-1) com as de menor COV (2,5 e 5,0 kgDQO.m-³.dia-1) (Figura 25), demonstrando alteração da população de arquéias em COV altas. O índice de Shannon diminuiu de 2,6 para 2,0 no Domínio Archaea com o incremento da COV. Portanto, o aumento da COV possivelmente ocasionou seleção da população de arquéias adaptadas à maior COV.
Figura 25. Dendograma relativo aos perfis de banda do Domínio Archaea e os respectivos índices de
O resultado desta análise indica um comportamento inverso entre a população bacteriana e a metanogênica em relação ao aumento de COV no sistema. O reator apresenta aumento da diversidade bacteriana quando submetido a maiores COV. Nestas mesmas condições, as arquéias se comportam de forma oposta. O aumento da COV parece selecionar a população de arquéias adaptadas a estas novas condições.
Rocha (2012) observou que a comunidade de arquéias mostrou-se mais estável para todas as condições operacionais estudadas. O autor explicou que a maior estabilidade das arquéias metanogênicas, quando comparadas com a comunidade bacteriana, pode estar relacionada com o fato de que são as bactérias que têm o primeiro contato com a água residuária. No processo de degradação da matéria orgânica são as bactérias fermentativas e acidogênicas que realizam toda a transformação e preparam o substrato utilizável para as arquéias metanogênicas. Dependendo do tipo e origem da água residuária e da concentração de matéria orgânica, é necessário maior diversidade bacteriana para o sistema conseguir se adaptar e manter-se em equilíbrio.
6 CONCLUSÃO
Os grânulos do inóculo apresentaram maior frequência entre 2,1 e 2,5 mm. O incremento gradual de COV provocou diminuição na distribuição de diâmetro dos grânulos, demonstrando que a COV e a velocidade ascensional do reator têm impacto na manta de lodo granular. As COV de 2,5 e 5,0 kgDQO.m³.dia-1 apresentaram diâmetro mais frequente entre 1,6 e 2,0 mm e em COV mais elevadas, 5,0 e 10,0 kgDQO.m³.dia-1, os grânulos apresentaram maior frequência de diâmetro entre 0,4 e 1,0 mm. A grande quantidade de pequenos grânulos nos reatores UASB desempenham papel importante como uma fonte de núcleos no processo de granulação.
O teste de resistência aplicado aos grânulos com gradiente de velocidade de 770 s-1 provocou diminuição da distribuição de tamanho dos grânulos, mas não causou desintegração granular. Todas as amostras passaram a apresentar maior frequência de diâmetro na faixa entre 0,4 e 1mm. O teste estatístico ANOVA revelou que as amostras foram significativamente
diferentes. Em outras palavras, o aumento de COV e da velocidade ascensional no reator alterou o diâmetro médio dos grânulos.
O aumento de COV de 2,5 para 10 kgDQO.m³.dia-1 causou redução da concentração de sólidos totais e de sólidos totais voláteis em 66% e 79%, respectivamente. Mas a concentração de sólidos fixos permaneceu inalterada. A análise química mostrou concentrações elevadas de cálcio, magnésio, sódio e potássio no lodo em relação ao inóculo. No entanto, estas concentrações não foram capazes de causar inibição devido ao fato dos grânulos terem sido adaptados às condições operacionais, visto que as alterações no sistema foram realizadas gradualmente, respeitando o processo de estabilização do reator (remoção de DQO acima de 90%).
A microscopia de contraste de fase e fluorescência mostraram presença dos seguintes morfotipos: filamentos longos semelhantes à Methanosaeta (predominantemente), bacilos de dimensões variadas e poucos arranjos de cocos semelhante à Methanosarcina. Através de microscopia eletrônica de varredura foi possível observar a estrutura microbiológica do grânulo. De modo geral, as amostras de grânulos se comportaram de duas formas: nas menores COV (2,5 e 5,0 kgDQO.m³.dia-1), as Methanosaeta parecem se concentrar no interior do grânulo, enquanto as outras morfologias se apresentam na superfície granular. E nas COV mais altas (7,5 e 5,0 kgDQO.m³.dia-1) as Methanosaetas afloraram na superfície.
Através das técnicas de biologia molecular, observaram-se comportamentos diferentes para o domínio Bacteria e para o domínio Archaea. O domínio Bacteria se mostrou mais
diverso com o aumento da COV no reator e o domínio Archaea pareceu ter sido selecionado, visto que a diversidade microbiana deste domínio foi reduzida.
7 RECOMENDAÇÕES
- Avaliar a resposta de reator UASB tratando vinhaça e da manta granular submetido a taxas maiores de COV e hidráulicas.
- Analisar a manta de lodo de reatores UASB tratando vinhaça, submetidos a outras taxas de recirculação, para verificar como esse parâmetro afeta as características do lodo granular.
- Avaliação da produção de energia: análise da produção de metano e análise da composição do biogás produzido por cromatografia em cada situação analisada.
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