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Uma das bactérias mais comuns na Terra, Shewanella oneidensis MR-1, usa o oxigênio como fonte de energia para a respiração. Mas, na ausência de oxigênio, Shewanella usa oxi) Hidróxido de minerais (Estas partículas de metal também pode ter adsorvido metais pesados sobre eles). Como resultado, Shewanella influência na mobilidade e na biodisponibilidade de ferro e contaminantes ambientais como o chumbo, cobalto e arsênico.
Quatro estágios da digestão anaeróbica são reconhecidos:
Hidrólise: estágio no qual as moléculas orgânicas complexas são quebradas em açúcares, amino-ácidos, e ácidos graxos com a adição de grupos hidroxila.
Acidogênese: continuação de quebra em moléculas menores ocorrendo formação de ácidos graxos voláteis (ex. acético, propiônico, butírico, valérico) e produção de amônia, dióxido de carbono e H2S como subprodutos.
Acetogênese: moléculas simples da acidogênese são digeridas produzindo dióxido de carbono, hidrogênio e ácido acético.
Metanogênese: ocorre formação de metano, dióxido de carbono e água.
Fase da Hidrólise:
Nesta fase da biodigestão, as bactérias liberam no meio as chamadas enzimas extracelulares, que tem por função realizar a chamada hidrólise das partículas, que nada mais é do que a transformação, ou quebra, das moléculas maiores (polissacarídeos) em ácidos orgânicos (ácido láctico e ácido butílico), alcoóis, H2 e CO2; estas mesmas bactérias realizam ainda a fermentação de proteínas e lipídeos originando compostos semelhantes dos mesmos.
Fase Ácida:
Nesta etapa, as bactérias que produzem os ácidos, transformam as moléculas de proteínas, gorduras e carboidratos em moléculas de ácidos orgânicos, etanol, amônia, hidrogênio, dióxido de carbono, dentre outros compostos.
Fase Metanogênica:
Na terceira e última fase do processo, as bactérias denominadas metanogênicas atuam sobre o hidrogênio e o dióxido de carbono e os transforma em metano (biogás). Esta é a parte mais demorada do processo, pois com o decorrer das reações químicas ocorre a formação de microbolhas de metano e dióxido de carbono em torno da bactéria metanogênica, isolando-a de um contato direto com a mistura. Por este motivo, é aconselhada uma agitação no biodigestor, para poder "destruir" essas microbolhas.
Deve ser levado em conta o tempo de transição destes processos, que se dá geralmente de 15 dias até a Fase Metanogênica, e conseqüentemente o início da produção do biogás, entretanto, recomenda-se que as duas primeiras cargas sejam descartadas (os dois primeiros dias), pelo motivo de haver uma grande concentração de dióxido do carbono. O tempo que o biodigestor pode levar produzindo biogás varia entre 25 a 40 dias, sendo que o biofertilizante só poderá ser retirado no final do processo, ou seja, após 40 a 55 dias.
No entanto, observa-se que as bactérias metanogênicas apresentam uma sensibilidade enorme às variações do ambiente e a diversos outros fatores. Por isso é aconselhável a observação de alguns fatores que irão oferecer uma melhor qualidade de biogás, e uma melhor segurança na sua produção; que são os seguintes:A Inexistência do Ar:O oxigênio é extremamente letal para as bactérias anaeróbicas, portanto, com a presença do O2 elas paralisam o seu metabolismo, e, com isso, ocorre a paralisação da produção do CH4, que é o principal fornecedor de energia para o biogás, dessa forma teremos as bactérias aeróbicas que utilizam o oxigênio como respiração e, liberam o gás carbônico, sendo assim teremos um gás rico em CO2, que já esta totalmente oxidado e não pode ser utilizado como queima.
A Temperatura Ideal:
Torna-se necessário um controle da temperatura para obtenção do biogás, já que alterações bruscas na temperatura, que excedam 30ºC, prejudicam as bactérias anaeróbicas, e conseqüentemente a produção do gás.Para a existência das bactérias anaeróbicas é preciso que haja uma temperatura entre 10ºC e 60ºC. Excedendo esses limites, elas entram em cristalização e é interrompida a produção de gás. Deve-se procurar sempre manter a temperatura de 35 a 45 ºC, sendo esta a ótima temperatura para a biodigestão.Os Nutrientes:A matéria-prima do biodigestor deve ser previamente escolhida, procurando um balanceamento entre o nitrogênio e o carbono. Esta relação deve ser mantida entre 20:1 e 30:1.>A principal fonte de obtenção de nitrogênio é o dejeto de seres vivos, quanto à de carbono são os restos de alimentos. Se for utilizada apenas uma fonte de material, não teremos uma produção bem sucedida, isso pode ser explicado pelo fato do carbono ser a fonte de energia das bactérias, e pelo nitrogênio ser utilizado para as mesmas (bactérias) construírem as suas estruturas celulares.
Teor de água:
O produto que for para a câmara de fermentação precisa ter um percentual de água de 90 a 95% em relação ao peso do mesmo. Tanto o excesso quanto a falta de umidade é prejudicial à produção de gás.Para se ter uma idéia, no esterco bovino, que possui em média 85% de umidade, é necessário acrescentar 100% de água em relação ao seu volume, atingindo a proporção 1:1.
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