Antes mesmo que a humanidade soubesse da existência dos microrganismos, na Idade Média, já eram usadas as ¨fossas Mouras¨. Numa época em que não se usava banheiros, os resíduos sanitários eram transportados em recipientes de cerâmica e lançados num reservatório fechado onde havia uma digestão anaeróbia, na qual os microrganismos degradavam a matéria orgânica sem a presença de oxigênio.
Na natureza, os processos de biodigestão são prioritariamente aeróbios, processos esses que precisam de oxigênio para ocorrer. Só quando há falta de oxigênio, é que as bactérias anaeróbias fazem o processo de biodegradação, utilizando outros aceptores de elétrons.
Após a década de 1920, com o surgimento do lodo ativado, sistema aeróbio mais eficiente, os sistemas anaeróbios foram perdendo espaço. Até na década de 1960, com as pesquisas de Lettinga, propondo um reator de fluxo ascendente, os processos anaeróbios voltaram a despertar interesse.
Nos reatores de fluxo ascendente (UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket), o movimento do líquido mantém os microrganismos em suspensão, o que aumenta a eficiência do tratamento. Estes reatores também são conhecidos como RAFA (Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente), sendo que o Estado do Paraná (Sanepar) desenvolveu uma variação destes reatores chamada RALF (Reator Anaeróbio de Lodo Fluidizado).
Fundamentos do processo anaeróbio
Na biodegradação anaeróbia, na ausência de oxigênio as bactérias utilizam como aceptores de elétrons o NO3 (redução de nitrato), SO2 (redução de sulfato) ou CO2 (formação de metano). Um dos produtos da biodigestão anaeróbia é o biogás, uma mistura de gases: CH4 (metano), CO2, H2S, H2O, NH3. O metano tem interesse energético, mas para que o biogás possa ser utilizado ele precisa ser purificado, para concentrar o metano e eliminar o efeito nocivo do gás sulfídrico.
Na verdade, o processo microbiológico no tratamento anaeróbio é bastante complexo e delicado, havendo uma sucessão de grupos de microrganismos fermentativos, acetogênicos e metanogênicos.
Os sistemas anaeróbios possuem as seguintes vantagens:
Baixo consumo de energia (não necessitam de aeração);
Manutenção da biomassa ativa dentro do reator mesmo com períodos sem alimentação;
Baixa produção de lodo; e
Tolerância a altas cargas orgânicas.
Porém, sua eficiência é menor que os sistemas aeróbios, como o lodo ativado. Além disso, os processos anaeróbios podem gerar odores agressivos.
Os processos anaeróbios podem ser usados para o tratamento de efluentes líquidos, com baixa carga orgânica, como o esgoto sanitário ou efluentes industriais com alta carga orgânica, tais como efluentes da indústria de alimentos e outros. No tratamento de efluentes com menor carga orgânica o Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) em média, é de oito horas.
Os processos anaeróbios também são utilizados com a finalidade específica de produzir biogás. Neste caso a concentração de carga orgânica e sólidos no efluente é muito maior, sendo as aplicações mais comuns no tratamento de efluentes de criação de suínos, bovinos e outros efluentes com alta carga orgânica.
Porém, no geral, o tratamento neste caso dura de 15 a 20 dias, produzindo biogás, mas não é suficiente para eliminar toda a carga orgânica do substrato. O efluente do reator, neste caso, pode ser laçado ao solo, havendo assim a continuidade do processo de biodegradação.
O tratamento anaeróbio também é usado nas Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) para estabilizar o lodo produzido nos processos aeróbios. Neste caso, o lodo passa por processo similar ao descrito no parágrafo anterior, podendo produzir biogás e resultando no lodo estabilizado, com melhores características para sua disposição final ou uso agrícola.
No caso da produção de biogás, os sistemas anaeróbios podem usar reatores biológicos ou simplesmente cobertura com lonas das lagoas anaeróbias, sendo a produção de biogás captada e tratada.
O biogás pode passar por um tratamento mais simplificado apenas para remover o gás sulfídrico, que causa corrosão nos motores, ou então passar por um processo mais avançado de remoção de outros gases e concentração do metano, que quando atinge níveis de 98% é chamado de biometano, um gás combustível com características do GLP.
Os processos anaeróbios são versáteis e de baixo custo. Porém é preciso lembrar que tem eficiência menor que os processos aeróbios no tratamento de efluentes líquidos, além de eventualmente gerarem odor. Por estes motivos, em muitos casos o tratamento anaeróbio é combinado com processos aeróbios ou mesmo físico-químicos , para permitir o tratamento de efluentes líquidos dentro dos parâmetros de emissão requeridos pelos Órgãos Ambientais.
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