ESTUDO DA DIGESTÃO DO EFLUENTE DO BENEFICIAMENTO DE ARROZ PARBOILIZADO

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(1)ESTUDO DA DIGESTÃO DO EFLUENTE DO BENEFICIAMENTO DE ARROZ PARBOILIZADO. Nicoly Oliveira Coral 1 Rômulo Barbosa Ribeiro 2 Maria Alejandra Liendo 3 Ana Rosa Costa Muniz 4. Resumo: O arroz é um alimento básico importante para a metade da população do planeta e proporciona mais de vinte por cento da ingestão mundial de calorias. Segundo dados do IBGE (2016), a safra anual de arroz foi de 10,58 milhões de toneladas, sendo que 70% desse total foi produzido no estado do Rio Grande do Sul. Segundo a Associação Brasileira das Indústrias de Arroz Parboilizado (ABIAP), a parboilização do arroz é um processo no qual o objetivo principal do do método melhorar a qualidade nutritiva do produto.O processo de parboilização envolve significativo volume de efluente, que pode conter alta carga de substâncias orgânicas e nutrientes como nitrogênio e fósforo, favoráveis ao processo de digestão. A digestão anaeróbia é um processo microbiológico de decomposição de matéria orgânica que se desenvolve na ausência de oxigênio e em um meio úmido. Este processo também denominado como fermentação se divide em etapas, nas quais as moléculas da matéria inicial são continuamente quebradas em moléculas menores. Os estágios de decomposição têm de estar perfeitamente coordenados entre si para que todo o processo se realize adequadamente. As etapas são: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese. Considerado os conceitos mencionados, este trabalho tem por objetivo realizar a digestão aeróbia e anaeróbia do efluente de beneficiamento de parboilização do arroz e verificar a composição dos produtos gasosos destas através de análise por cromatografia gasosa acoplada a um detector de condutividade térmica (GC-TCD). Identificou-se a produção de hidrogênio, metano e dióxido de carbono no ensaio de digestão, tanto em meio aeróbio quanto em anaeróbio. Esta constatação se deu após aproximadamente 2 horas de reação. Através do cromatograma obtido, pode-se observar que o efluente utilizado possui potencial para produzir hidrogênio em meio anaeróbio e sem a adição de inóculo. Além disso, a produção simultânea de hidrogênio e dióxido de carbono pode sugerir que o gás foi analisado no estágio acetogênico, apresentando um odor característico de ácido acético. Logo presume-se que em condições mais favoráveis, como em temperaturas mais altas e um maior tempo de reação, a produção de hidrogênio será maior, viabilizando uma fonte alternativa de energia para a região sul..

(2) Palavras-chave: efluente, arroz parboilizado, digestão, hidrogênio. Modalidade de Participação: Iniciação Científica. ESTUDO DA DIGESTÃO DO EFLUENTE DO BENEFICIAMENTO DE ARROZ PARBOILIZADO 1 Aluno de graduação. nicoly.coral@gmail.com. Autor principal 2 Aluno de graduação. romulob.ribeiro@yahoo.com.br. Co-autor 3 Docente. alejandra.liendo@unipampa.edu.br. Orientador 4 Docente. ana.muniz@unipampa.edu.br. Co-orientador. Anais do 9º SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO - SIEPE Universidade Federal do Pampa | Santana do Livramento, 21 a 23 de novembro de 2017.

(3) ESTUDO DA DIGESTÃO DO EFLUENTE DO BENEFICIAMENTO DE ARROZ PARBOILIZADO 1. INTRODUÇÃO. 1.1 Efluente da indústria de parboilização do arroz O arroz é um alimento básico importante para a metade da população do planeta e proporciona mais de vinte por cento da ingestão mundial de calorias. Segundo dados do IBGE (2016), a safra anual de arroz foi de 10,58 milhões de toneladas, sendo que 70% desse total foi produzido no estado do Rio Grande do Sul. Mais de 90% das empresas de beneficiamento de arroz concentra-se na metade sul do Estado (FARIA, 2006). Além disso, segundo Dors (2009), do arroz consumido no Brasil, 23% passa por um tratamento denominado parboilização. Segundo a Associação Brasileira das Indústrias de Arroz Parboilizado (ABIAP), a parboilização do arroz é um processo no qual o arroz com casca é imerso em água potável, a temperatura superior a 58°C, sendo o principal objetivo do método melhorar a qualidade nutritiva do produto através de três estágios: encharcamento, gelatinização e secagem complementar, nestes o amido (componente do cereal) é aglutinado no interior do grão. O processo de parboilização envolve significativo volume de efluente, que pode conter alta carga de substâncias orgânicas e nutrientes como nitrogênio e fósforo, favoráveis ao processo de digestão (FARIA, 2006). 1.2 Processo de digestão anaeróbia A digestão anaeróbia (DA) é uma das alternativas de tratamento biológico de resíduos líquidos mais utilizada no Brasil (CHERNICHARO,1997). De acordo com Shida (2008), os baixos custos de sua implementação e operação, o consumo reduzido de energia e sua alta tolerância a altas cargas orgânicas, viabilizam sua aplicação. A DA é um processo microbiológico de decomposição de matéria orgânica que se desenvolve na ausência de oxigênio e em um meio úmido. Este processo também denominado como fermentação se divide em etapas, nas quais as moléculas da matéria inicial são continuamente quebradas em moléculas menores. Grupos específicos de microrganismos estão envolvidos em cada etapa, e estes decompõem sucessivamente os produtos da etapa anterior (SHIDA, 2008). Os estágios de decomposição têm de estar perfeitamente coordenados entre si para que todo o processo se realize adequadamente. As etapas são: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese. Na hidrólise ocorre a transformação de orgânicos complexos em orgânicos simples, em seguida, na acidogênese, estes se tornam ácidos orgânicos. No processo de acetogênese ocorre a formação de hidrogênio, dióxido de carbono e acetato e estes são convertidos para metano na fase posterior, a metanogênese (AL SEADI, 2008)..

(4) Considerado os conceitos mencionados, este trabalho tem por objetivo realizar a digestão aeróbia e anaeróbia do efluente de beneficiamento de parboilização do arroz e verificar a composição dos produtos gasosos destas através de análise por cromatografia gasosa acoplada a um detector de condutividade térmica (GC-TCD). 2. METODOLOGIA. O efluente bruto de arroz parboilizado utilizado no presente estudo foi coletado de uma indústria beneficiadora de arroz parboilizado do município de Bagé ± RS. A amostragem foi realizada com auxílio de galões de material polimérico de 5 litros e armazenados em um ambiente refrigerado de aproximadamente 15 °C. Para o ensaio de digestão, utilizou-se o biodigestor TEC-BIO (TECNAL ± Equipamentos para Laboratório Ltda), apresentado na Figura 1, que consiste em um banho termostático (1), módulo de controle (2), módulo de bombas (3), módulo de aeração (4), biorreator (5) e o software de supervisão e controle.. Figura 1 - Biodigestor e módulos de controle, por autores, 2017. Os parâmetros utilizados para os ensaios foram: x Temperatura no intervalo de 35-37 °C, valores utilizados de acordo com o trabalho de Yu et al. (2014), os quais fizeram uma comparação da condição de temperaturas no processo de digestão anaeróbia, apresentando o intervalo mencionado como o de maior rendimento. x pH 7 do meio, segundo estudo de Al Seadi (2008), em que o mesmo também obteve maior rendimento no processo da digestão.. Para controlar deste, foi feito o uso de uma solução tampão de fosfato de potássio com a concentração de 1 molar. x Foram realizados ensaios em meio anaeróbio com atmosfera inerte de nitrogênio e em meio aeróbico também, a fim de comparação para investigar a geração de gases. Para análise dos gases gerados pela digestão, fez-se uso de um cromatógrafo gasoso modelo GC-2014 Shimadzu®, mostrado na Figura 2..

(5) O argônio foi o gás de arraste utilizado (3,0 mL/min, 43 kPa), com a temperatura do injetor e a temperatura estável do forno a 225°C, com tempo total da programação da temperatura de 29,50 minutos. As amostras gasosas foram coletadas diretamente da extremidade superior do biorreator por meio de uma seringa de 2,5 ml, tomando o cuidado de coletar o mesmo volume em cada amostragem.. Figura 2 ± Equipamento para análise do biogás: Cromatógrafo Gasoso, por autores 2017. 3. RESULTADOS e DISCUSSÃO. Identificou-se a produção de hidrogênio, metano e dióxido de carbono no ensaio de digestão, tanto em meio aeróbio quanto em anaeróbio. Esta constatação se deu após aproximadamente 2 horas de reação. Na Figura 3 se observa que o pico de hidrogênio apresentou maior intensidade em meio anaeróbio. Também pode-se notar que a atmosfera inerte de nitrogênio não influenciou a produção de metano e dióxido de carbono..

(6) Figura 3 ± Cromatograma dos gases da digestão do efluente de arroz parboilizado, por autores 2017. Através do cromatograma, pode-se observar que o efluente utilizado possui potencial para produzir hidrogênio em meio anaeróbio e sem a adição de inóculo, o mesmo observado por Leite (2010). Além disso, a produção simultânea de hidrogênio e dióxido de carbono pode sugerir que o gás foi analisado no estágio acetogênico, apresentando um odor característico de ácido acético. Logo presume-se que em condições mais favoráveis, como em temperaturas mais altas como utilizado no estudo de Fernandes (2008), e um maior tempo de reação, a produção de hidrogênio será maior, viabilizando uma fonte alternativa de energia para a região sul. Segundo CHEN et al. (2001), o hidrogênio é um combustível limpo, que gera em sua combustão, água como único produto e apresenta-se 2,75 vezes mais energético do que os hidrocarbonetos.. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS. Os resultados encontrados nos permite concluir que o efluente da parboilização do arroz presenta potencial para ser utilizado como substrato para produção de hidrogênio através da digestão anaeróbia. Em continuidade à pesquisa, serão testadas condições mais apropriadas para que assim, seja feita análise volumétrica de produção de hidrogênio e metano. 5. REFERÊNCIAS. ABIAP. Dados Estatísticos no Brasil. Dados Estatísticos. [acesso em 24 maio 2017] Disponível em: http://www.abiap.com.br/DadosBrasil.php..

(7) AL SEADI, T.; RUTZ, D.; PRASSL, H.; KÖTTNER, M; FINSTERWALDER, T.; VOLK, S.; JANSSEN, R. The Biogas Handbook. University of Southhern Demmark Esbjerg, Denmark. 2008. Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos. CHEN, W.; CHEN, S.; KHANAL, S.; SUNG, S.; Kinetic study of biological hydrogen production by anaerobic fermentation. International Journal of Hydrogen Energy. 2006; 31 (15);2170-2178. CHERNICHARO, C. A. Reatores Anaeróbio ± Princípio do Tratamento Biológico de águas residuárias. vol. 5, 2ª ed., Belo Horizonte, Departamento de Engenharia Santária e Ambiental, UFMG, 1997. DORS, G.C.; PINTO, R.H. Influência das condições de parboilização na composição química do arroz. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.29, p.219-224, 2009. FARIA, O. L. V.; KOETZ, P. R.; SANTOS, M. S.; NUNES, W. A. Remoção de fósforo de efluente da parboilização do arroz por absorção biológica estimulada em reator em batelada seqüencial (RBS). 2006. v. 26, n. 2, p. 309-317. Ciência e Tecnologia de Alimentos. FERNANDES, B. S.; Produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo. São Carlos, 2008. 115 f. Tese para Doutor em Engenharia. INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. IBGE. Levantamento sistemático da produção agrícola. 2016. [acesso em 25 maio 2017]. Disponível em: https://sidra.ibge.gov.br. LEITE, T. L. Produção de bio-hidrogênio a partir do efluente da parboilização do arroz. 2010. 74 f. Dissertação (Pós-Graduação em Bioecnologia) ± Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. SHIDA, G. M. Produção de hidrogênio e ácidos orgânicos por fermentação acidogênica em reator anaeróbio de leito fluidizado. 2008. 121 f. Dissertação (Mestrado) ± Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos. YU, D. et al. Biogas production and methanogenic archaeal community in mesophilic and thermophilic anaerobic co-digestion processes. J Environ Manage, v. 143, p. 5460, Oct 1 2014..

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