RESUMO
RESUMO Os resíduos sólidos urbanos (RSU) contêm aproximadamente 50% de fração orgânica (FO), que, por meio de processos de biodegradação em aterros sanitários, resultam em lixiviados e biogás. A degradação anaeróbia ocorre impulsionada por processos microbianos realizados por um consórcio complexo de micro-organismos, responsáveis pelas diferentes fases. Por outro lado, observa-se que as nanopartículas (NP), especialmente as de prata (NPsAg), vêm sendo cada vez mais utilizadas em novos produtos. Assim, os RSU podem apresentar materiais nanoparticulados, que, depositados em aterros sanitários, se comportam de maneira ainda pouco conhecida, podendo influenciar os processos de biodegradação. Os objetivos do presente trabalho são analisar e verificar o potencial metanogênico de resíduos sólidos orgânicos com e sem a interferência de diferentes concentrações e tipos de NPsAg. Para isso, foram realizados ensaios do potencial biometanogênico com as concentrações de 5, 15, 45, 50, 150 e 450 mg NPsAg.kg−1 RSU e comparados com a amostra padrão (branco). Diferentes tipos de nanopartículas foram utilizados: sólido (em pó), solução em base aquosa e em base alcoólica com álcool polivinílico (PVA). Os resultados mostram que, em concentrações altas (150 e 450 mg NPsAg.kg−1), as NPsAg tendem a diminuir a atividade dos micro-organismos metanogênicos. Finalmente, a modelagem dos resultados mostrou que o modelo logístico se ajusta bem aos dados experimentais. A regressão linear entre os parâmetros desse modelo e a concentração de NPsAg demonstram o decréscimo dos parâmetros com o aumento na concentração desses compostos.
ABSTRACT Municipal solid waste (MSW) contains approximately 50% of organic fraction (OF), which through landfill biodegradation processes results in leachate and biogas. Anaerobic degradation occurs driven by microbial processes, with a complex consortium of microorganisms, responsible for different phases. On the other hand, it is observed that nanoparticles (NPs), specially silver nanoparticles (AgNPs), have been appearing in a large range of new products. The MSW, for example, can present nanoparticulate materials, which, deposited in landfills, behave in a way still little known in science, and that can influence the biodegradation processes. The objective of this work is to analyze and verify the biochemical methanogenic potential of organic solid waste with and without the interference of different concentrations and types of AgNPs. For that purpose, tests of biochemical methane potential (BMP) with the concentrations of 5, 15 and 45, 50, 150 and 450 AgNPs mg.kg−1 were carried out and verified through a standard sample (white). Different types of nanoparticles were used: solid (powder), and two solutions, aqueous and alcoholic (polyvinyl alcohol — PVA). The results showed the interference of AgNPs in the highest concentrations used, considerably decreasing the biological process measured through the activity of microorganisms in the production of methane gas, which occurred in the range between 150 and 450 mg.kg−1 of AgNPs. Finally, the statistical studies and the mathematical modeling of the results showed that the logistic model adjusted well to the experimental data. The linear regression of the model parameters with the concentration of AgNPs demonstrates the decrease in the values of the parameters with the increase in the concentration of these compounds.
RESUMO
RESUMO O monitoramento do metano (CH4) gerado em biorreatores permite avaliar o desenvolvimento da biodegradação anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos (RSO). O objetivo deste artigo foi avaliar as interposições ocasionadas por fatores físico-químicos nas concentrações de metano gerado em um biorreator de bancada preenchido com RSO provenientes de uma escola da cidade de Campina Grande (PB), Brasil. A metodologia empregada na pesquisa consistiu na confecção e instrumentação de um biorreator de bancada de 0,03 m3 de capacidade, no qual foi realizado o monitoramento das concentrações de metano, análise microbiológica e dos parâmetros físico-químicos durante um período de 355 dias. A partir da análise dos resultados, foi constatado que o pH esteve acima de 7,0 durante a maior parte do monitoramento, indicando que a alcalinidade apresentada pelo material utilizado no preenchimento do biorreator foi suficiente para impedir que o acúmulo de ácidos voláteis ocorrido na fase inicial do monitoramento acarretasse a desestabilização do sistema. Dessa forma, foi possível concluir que os parâmetros físico-químicos analisados contribuíram de forma satisfatória para a biodegradação dos resíduos, levando em consideração que as concentrações de metano atingiram os níveis esperados para esse tipo de reator, chegando a valores próximos a 60%.
ABSTRACT The monitoring of the methane (CH4) generated in bioreactors allows to evaluate the development of the anaerobic biodegradation of organic solid waste (OSW). The aim of this paper was to evaluate the interpositions caused by physicochemical factors in the methane concentrations generated on a bench bioreactor filled with OSW from a school in the city of Campina Grande (PB), Brasil. The methodology used in the research consisted in confection and instrumentation of a bioreactor of 0.03 m3 capacity, in which were carried out monitoring of methane concentrations, microbiological analysis and of the physical-chemical parameters during a period of 355 days. From the analysis of the results, was found that the pH was above 7.0, during for the most part of the monitoring, indicating that the alkalinity presented by the material used to fill the bioreactor was enough to impede the accumulation of volatile acids occurred in the initial phase of monitoring entailed the destabilization of the system. Thus, it was possible to concluded that the physical-chemical parameters analyzed contributed of satisfactory form for the biodegradation of the waste, leading in consideration that methane concentrations reached the levels expected for this type of reactor, reaching values close to 60%.