No processo de produção de biogás, geralmente são utilizados lodos de reatores UASB como inóculo em reatores anaeróbios devido ao alto índice de STV. Esse trabalho descreve a etapa de coleta da amostra do lodo de uma lagoa anaeróbia, localizada na ETE de Mangabeira (João Pessoa/PB), sua caracterização físicoquímica, em particular a série de sólidos, e o teste de aclimatação deste lodo anaeróbio com glicose, para ativar o crescimento da população bacteriana antes de usá-lo como inóculo no reator de RSU. Neste sentido, foram definidos alguns parâmetros físico-químicos para a caracterização do lodo anaeróbio, os quais mostraram resultados satisfatórios, principalmente em termos de pH e STV, quando comparados com outros dados pesquisados na literatura. O lodo de lagoa anaeróbia normalmente apresenta baixos índices de STV, entretanto o resultado do lodo da ETE Mangabeira apresentou STV ≅50%. Contudo, esse valor é inferior ao lodo de reatores UASB que apresentam STV ≈ 70%. Com base no resultado do lodo da ETE-Mangabeira foi planejado um teste de aclimatação preliminar para verificar o comportamento do mesmo. Os resultados do lodo bruto e do lodo aclimatado com a glicose foram aproximadamente semelhantes, principalmente de STV que obteve oscilações entre 50 e 52%, Sendo assim, durante o período analisado, não houve o aumento desejado da biomassa com a adição da glicose e por isso, um novo planejamento 2² esta em andamento para investigar o tempo de aclimatação e a concentração de alimento (glicose) e microrganismos (STV) visando melhorar a quantidade de STV na biomassa e conseqüentemente ter um inóculo mais ativo para ser introduzido no reator para produção de biogás.

Introdução
A digestão anaeróbia é um processo complexo que requer a presença de diversos microrganismos. Neste contexto é importante encontrar um inóculo apropriado que contenha os microrganismos necessários para o processo de degradação (Amaral et al., 2008). Segundo os autores, na literatura são apresentados diversos métodos para determinação da biodegradabilidade de efluentes ou lodo, e normalmente os testes de biodegradabilidade anaeróbia são baseados no monitoramento da formação de produtos gasosos (ex: metano) e na depleção do substrato (DQO, COT, SSV).
Para um resultado eficiente na produção do biogás, o processo de digestão anaeróbia dos resíduos sólidos urbanos (RSU) deve ser otimizado e acelerado através de métodos que contribuam para a obtenção rápida e equilibrada dos microorganismos. O lodo de lagoa anaeróbia, não é comumente investigado na inoculação de reatores na produção de biogás, pois geralmente esse lodo apresenta percentual alto de sólidos totais fixos (STF), ou seja, maior percentual de compostos inorgânicos, o que é desfavorável ao processo. Normalmente é estudado o lodo de reator UASB como inóculo da digestão anaeróbia devido sua relação de sólidos totais e sólidos totais voláteis (STV/ST) apresentar-se em torno de 77%, pH neutro e DQOfilt/DQO total entre 60-70% (Tabela I) .

Segundo Cassini (2003) no caso de lodo proveniente de lagoas anaeróbias, a digestão anaeróbia apresenta vantagens significantes em relação ao processo, é gerador de biogás, podendo ser utilizado como fonte de energia, tem baixo custo de instalação e tem maior facilidade operacional. No tocante aos sólidos presentes no esgoto e que sedimentam na lagoa, sua fração orgânica é decomposta pelos microorganismos anaeróbios, transformado em biogás (CH₄ e CO₂, principalmente), produtos solúveis intermediários da decomposição e material sólido mineralizado (Franci et al. 2000). No entanto, pode acontecer do efluente conter compostos que em certas concentrações podem ser tóxicos à biomassa, estimulando o seu decaimento. O estudo do lodo anaeróbio usado como inóculo, na maior parte das vezes, recorre também ao estudo de uma aclimatação para se conseguir uma biomassa adaptada e ativa para o processo. A digestão anaeróbia ganha muito importância quando relacionado a uma fonte de alimentação, há necessidade de um tempo, muitas vezes consideravelmente elevado, para que as populações de microorganismos possam crescer e levar o sistema a um ponto de equilíbrio. A fonte de carbono mantém o inóculo alimentado, tornando-o preparado para quando for adicionado ao reator. A fonte de carbono mais comum é a glicose, a partir da qual compostos orgânicos como carboidratos, aminoácidos, lipídios e vitaminas podem ser sintetizados. Outros açúcares como lactose e rafinose, aminoácidos e lipídios também podem ser utilizados como fontes primárias ou alternativas de carbono. A glicose é um simples açúcar e um importante carboidrato, é um dos principais produtos da fotossíntese e inicia a respiração celular. É um monossacarídeo fórmula química C₆H₁₂O₆ou H(C=O)-(CHOH)5-H, cujos cinco hidroxila (OH), são grupos organizados de uma maneira específica ao longo de seus seis carbonos (ROTH, 2011).
O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o lodo da lagoa anaeróbia, da Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário, localizado no bairro de Mangabeira (ETE-Mangabeira), em João Pessoa, Paraíba, no intuito de analisar a sua qualidade físico-química, principalmente o percentual de STV e melhorar sua qualidade em termos de biomassa, a partir de testes de aclimatação com glicose para uso futuro como inóculo de um reator de resíduos sólidos na produção de biogás.
O estudo da aclimatação será realizado através de um planejamento 2², em que serão avaliados o tempo de aclimatação e a relação alimento (glicose) e a quantidade de microrganismos (STV). Para o acompanhamento dos resultados serão realizados análises demanda química de oxigênio (DQO) que trás uma relação importante da carga orgânica total existente na aclimatação, os sólidos totais, principalmente os voláteis que indica indiretamente a biomassa presente, em especial a fração orgânica, e o pH é outro fator que apresenta grande influência no processo anaeróbio. Foi realizado um teste preliminar de aclimatação para conhecimento do comportamento desse lodo anaeróbio, conforme os dados apresentados nesse artigo.
Os parâmetros físico-químicos, tanto para caracterização físico-química quanto para aclimatação do lodo anaeróbio, serão analisados de acordo com o "Manual de análise físico-químicas de águas de abastecimento e residuárias - Silva, A.S e Oliveira, R. 2001", para amostras semi-sólidas. O trabalho foi realizado no Laboratório de Saneamento do Centro de Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba, Campos I.

Materiais e métodos
O trabalho foi divido em três etapas: amostragem, caracterização do lodo anaeróbio e o teste de aclimatação.

Primeira etapa: Amostragem
A amostragem foi realizada na Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário de Mangabeira, João Pessoa/PB, no Modulo II, 2ª Lagoa Anaeróbia, dimensões 73x73m, profundidade aproximada de 3,7m e volume útil de 3m.
A temperatura ambiente era de aproximadamente 29°C e a duração da coleta foi de 1h30m. Para a coleta foram utilizados, uma garrafa do tipo "pet", volume de 5 litros, um coletor tubular em PVC e um funil. Foram coletados aproximadamente 4.200kg do lodo, (Figura 2). A amostra do lodo foi transportada para o laboratório de Saneamento, da Universidade Federal da Paraíba para análises e a mesma foi mantida sob temperatura de 10°C.

Segunda etapa: Caracterização físico-química do lodo anaeróbio
A caracterização foi realizada para verificar as propriedades físico-químicas do lodo anaeróbio, com foco nas análises de pH, DQO, e série de sólidos, em particular STV. Os parâmetros físico-químicos analisados e seus devidos métodos estão descritos na tabela II.
Para análise da amônia foram feitas diluições de 10% do lodo bruto. Nas análises de DQO foram realizadas diluições de 1%. Ressalta-se que todos os parâmetros foram realizados em triplicata.

Resultados da segunda etapa
Com base em observações visuais e pesquisas sobre as propriedades do lodo verificou-se durante a análise de sólidos sedimentáveis que ele era um lodo anaeróbio disperso.
Na tabela III estão descritos os valores individuais das repetições (triplicatas), a média e o desvio padrão de cada parâmetro analisado. Constatou-se que o pH, o teor de umidade e a densidade tiveram resultados similares com Cassini et al. (2003), Ramos (2008) e Sperling et al. (2001) (Tabela I). Esse resultado indicou que o lodo da lagoa anaeróbia apresentou-se bom para o desempenho do processo de digestão anaeróbia e, consequentemente na produção de biogás.
Observou-se uma alta concentração de amônia (Tabela III) ao relacionar com a faixa de efeito da toxidade mais aceita que é de 100 a 200 mg/L na biodegradação anaeróbia (Amaral et al. 2008). Porém alguns autores estabelecem diferentes limites de inibição. Koster et al. (1984) observaram em sua pesquisa inibição com concentração de amônia livre, superior a 700 mg/L, já em pesquisas de Hansen et al. (1998), a inibição foi observada somente para concentrações superiores a 1.100 mg/L. Cassini et al. (2003) mostra uma variação entre 36 e 278 mg/L de amônia em lodos de tanques sépticos (Tabela I).

O parâmetro mais utilizado para a avaliação da fração orgânica presente no lodo é a sua concentração de sólidos voláteis. Vários resultados foram encontrados na literatura (Tabela I), principalmente em relação a reatores UASB. Pesquisadores como Abreu (2003) e Ramos (2008), apresentaram valores de STV/ST iguais a 77% e 74%, respectivamente, bem superiores ao lodo analisado na pesquisa que foi em torno de 47% (Tabela VI). Franci et al. (2000) em estudo com lodo de esgoto da ETE de Eldorado/ES, apresentou resultados de STV de 37,2% e ST de 18,3%, enquanto os resultados encontrados neste trabalho foram 47,2% de STV e 10,8% de ST. Observou-se que há uma menor percentagem de STF, indicando um lodo anaeróbio que talvez não seja prejudicial ao reator RSU na produção do biogás (Tabelas I e III).
Cassini et. al. (2003) utilizaram em seus experimentos lodos provenientes de um reator UASB e observaram que o lodo continha variação de 60% a 69% na relação de DQOfilt/DQOtotal (Tabela I). A relação de DQOfilt/DQOtotal obtida foi de 59%, indicando um resultado favorável para seu uso como inóculo (Tabela IV). Quanto à relação de STV/DQOtotal, foi obtido um valor médio de 79 ± 0,37%. A relação entre os sólidos totais e DQO (ST/DQOtotal) foi de 59 ± 0,37%, o que reforça as condições favoráveis para que o lodo proveniente de lagoa anaeróbia possa ser utilizado usado como inóculo (Tabela IV).
Como observação durante as análises físico-químicas destaca-se que foram feitas repetições das análises de DQO total e sólidos totais (ST), fixos (STF) e voláteis (STV) para verificar alguma alteração no comportamento do lodo, mas os resultados foram aproximados. A única alteração observada foi devido à densidade, que no intervalo de 24 horas apresentou decaimento, sendo assim, os volumes das amostras para as análises DQO e série de sólidos (ST, STF, STV) foram corrigidos conforme o valor da densidade, evitando assim que o resultado final contivesse informações errôneas.

Terceira etapa: Teste de aclimatação
O teste preliminar de aclimatação foi realizado na intenção de obter o crescimento da biomassa no lodo anaeróbio caracterizado. Para alimentar esse lodo foi utilizado como substrato os átomos de carbono presente na glicose (C₆H₁₂O₆). A quantidade de carbono adicionada foi baseada na DQO teórica da glicose e na DQO total do lodo anaeróbio. Para a adição de 1000 mg de carbono foi preparado 1 litro de solução de C₆H₁₂O₆ com concentração de 250.000 mg de carbono.
O teste foi realizado com duas amostras: Amostra I (Lodo Bruto) e Amostra II (Lodo + Glicose), as quais foram adicionadas em frascos Schott de 250 ml com tampa de vedação. Os parâmetros físico-químicos analisados e os tempos para retirada de alíquota das amostras I e II, estão mostrados na Tabela V.

Resultados da terceira etapa
A aclimatação foi realizada em temperatura ambiente, em torno de 27°C, o que pode ter causado atraso na reação do meio anaeróbio das amostras. Segundo Aquino et al. (2007), o teste deve ser feito na faixa de 30 a 35°C, para que os microorganismos metanogênicos mesofílicos tenham as melhores condições de crescimento.
A decisão de fazer em temperatura ambiente foi devido à escolha de tornar o processo mais próximo do real, ou seja, aclimatar em grandes quantidades, em escala real, pode ser tornar inviável devido a necessidade de equipamentos adequados além do custo adicional para esse procedimento.
As Amostras I e II apresentaram um percentual de sólidos totais (ST) em torno de 11%, contudo, amostra II apresentou um aumento nos resultados de todos os parâmetros analisados, principalmente em relação aos sólidos totais voláteis (STV) se comparados com Amostra I, o que já era esperado devido adição da glicose.
As relações entre STV/ST; SSV/SST e DQOtotal/ST da amostra II ao longo do teste foram similares apresentando um leve decréscimo a partir de 30 horas (Figura 4). Esse comportamento indicou que não houve um aumento da biomassa a partir dos sólidos voláteis presentes no lodo. Um possível aumento da relação STV/ST da Amostra I a partir de 30 h de testes pode ser a adaptação da biomassa as condições do testes.

Foi observada uma amplitude na variação dos resultados de DQO da Amostra II, indicando a necessidade de novas investigações na aclimatação desse tipo de lodo anaeróbio. Ressalta-se que isso não tem relação aos resultados dos parâmetros propriamente ditos, pois todos foram realizados no mínimo em duplicatas, mas em relação à oscilação do valor de DQO e consequentemente no comportamento da biomassa (Figura 5).
Pode-se atribuir tal ocorrência à endogenia, que segundo Aquino (2007), dependendo das condições operacionais do reator, no qual o lodo anaeróbio foi amostrado, a produção de metano endógena pode durar horas ou dias.
Desta forma, a queda na eficiência do reator pode ser devido aos microorganismos metanogênicos que não produzem metano a partir dos micoorganismos sintroficos, fazendo com que haja essa oscilação na produção de biomassa durante a reação do lodo com a glicose.
Aquino et al. (2007) destacam que é comum incubar os frascos de reação para os teste de atividade metanogênica (AME) sob agitação constante, muito embora não haja na literatura resultados conclusivos sobre a influência da agitação intermitente, e do tipo de agitador utilizado (agitação orbital versus agitação magnética). Neste trabalho a agitação foi manual e intermitente, contudo devido a característica do lodo denso, a falta de uma agitação constante e automática pode também ter sido uma variável interferente na oscilação da DQO total (Figura 5).

Conclusões
Com base no trabalho realizado, concluiu-se que:
A caracterização do lodo anaeróbio mostrou um bom índice de sólidos totais voláteis (STV) na sua biomassa, indicando que esse lodo pode ser utilizado bruto em reatores de RSU para processo de produção de biogás, mesmo sendo inferior aos lodos de reatores UASB.
Ressalta-se que pesquisas sobre o uso de lodos de lagoas anaeróbias como inóculo não são comuns, pois geralmente esse lodo apresenta um percentual elevado de compostos inorgânicos, ou seja, um percentual elevado de sólidos fixos (STF), entretanto o lodo da ETE Mangabeira apresentou-se diferente, pois continha aproximadamente 50% de STV.
A etapa de aclimatação preliminar visava o conhecimento prévio do lodo quanto ao aumento da quantidade de biomassa ativa, mas diferentemente do esperado, as análises realizadas não mostraram resultados precisos devido à sua senoidade, portanto novos testes de aclimatação com esse lodo da lagoa anaeróbia e a glicose estão sendo organizados, incluindo o controle da temperatura e solução nutritiva. Esses novos testes serão de acordo com o planejamento fatorial 22, tendo como variáveis o tempo de aclimatação e à relação A/M (alimento/microorganismos) através da concentração da DQO teórica da glicose e da concentração de SSV do lodo anaeróbio.

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