Aplicação de processos oxidativos e digestão anaeróbia na estabilização de efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina

Abstract

El proceso de licuefacción hidrotérmico puede convertir diversos tipos de biomasa en biocrudo. Además del producto principal, un efluente (PHWW) con elevada carga orgánica, nutrientes y compuestos tóxicos es generado. Para lidiar con este tipo de efluente se sugirió una combinación de tratamientos físico-químicos y biológicos. El efluente de la licuefacción hidrotérmica de Spirulina presentó elevada carga orgánica, nutrientes (nitrógeno y fósforo) y compuestos nitrogenados cíclicos (CNC). El tratamiento de PHWW por oxidación con H₂O₂ presentó efectos positivos para la descoloración. También se percibió reducción en las concentraciones de CNC. La eficiencia del proceso oxidativo por H₂O₂ seguido de fotocatálisis fue mayor que la obtenida cuando estos procesos fueron aplicados aisladamente. La aplicación combinada de ambos procesos presentó eficiencias de remoción de color y DQO semejante a las obtenidas cuando los procesos fueron aplicación en secuencia, propiciando un ahorro del tiempo de reacción. Finalmente, se verificó que la digestión anaeróbica del efluente pretratado con H₂O₂ presentó mayor producción de CH₄ y remoción de materia orgánica que la del efluente. Se concluyó que la utilización de procesos oxidativos avanzados o la combinación de oxidación por H₂O₂ con la digestión anaeróbica son alternativas promisoras para el tratamiento de PHWW.

O processo de liquefação hidrotermal (HTL) pode converter diversos tipos de biomassa em óleo bruto. Além do produto principal, é gerado um efluente (PHWW) com elevada carga orgânica, quantidades altas de nutrientes e compostos tóxicos. Para lidar com este tipo efluente tem-se sugerido a combinação de tratamentos físico-químicos e biológicos. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de processos oxidativos (por H₂O₂ e fotocatálise com TiO₂) e digestão anaeróbia no tratamento do efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina. Inicialmente caracterizou-se o efluente em termos de carga orgânica, nutrientes e compostos nitrogenados cíclicos (CNC). Posteriormente, avaliou-se a concentração de oxidante e o tempo de reação no processo de oxidação com H₂O₂. O tratamento fotocatalítico foi então avaliada no tratamento do efluente em questão, isoladamente, em sequência e combinada ao processo de oxidação por ação de H₂O₂. Finalmente combinaram-se os processos de oxidação por ação de H₂O₂ e digestão anaeróbia no tratamento de efluente de PHWW. O efluente da liquefação hidrotermal de Spirulina apresentou elevada carga orgânica, pH alcalino e concentrações altas de nutrientes (nitrogênio e fósforo). Verificou-se também a presença de CNC como pirazinas, δ-valerolactama, caprolactama e butirolactama. A aplicação do processo oxidativo por H₂O₂ no tratamento de PHWW apresentou efeitos positivos, principalmente para a descoloração que atingiu 93,8 %. A eficiência máxima de remoção de DQO foi de 15,3%. Foi percebida também redução nas concentrações dos CNC. A eficiência do processo de oxidação avançada por fotocatálise e H₂O₂ foi maior do que obtida quando estes processos foram aplicados separadamente. A aplicação dos processos combinados apresentou eficiência de remoção de cor e DQO semelhante às obtidas quando os processos foram aplicados em sequência, propiciando economia de tempo de reação. Por fim, verificou-se que a digestão anaeróbia do efluente pré-tratado com H₂O₂ apresentou maior produção de CH₄ e remoção de matéria orgânica quando comparada com a digestão anaeróbia que o efluente in natura. Assim, conclui-se a utlização de processos oxidativos avançados ou a combinação da oxidação por H₂O₂ com a digestão anaeróbia são alternativas promissoras para o tratamento da PHWW.