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DIGESTÃO ANAERÓBIA E APROVEITAMENTO DO BIOGÁS

NUTRIÇÃO E RESPIRAÇÃO DOS SERES VIVOS

- NUTRIÇÃO: processo de extração de substâncias de alto valor energético potencial, do meio, que serão utilizadas para a auto-construção do organismo e para a realização de suas atividades motoras e demais reações exotérmicas.

a) Seres autotróficos → carbono inorgânico (CO2)

b) Seres heterotróficos→ carbono orgânico (CHO)

- RESPIRAÇÃO: processo de oxidação de substâncias de estrutura complexas dotadas de alta energia potencial, a fim de liberar esta energia para a realização de outras reações qua consomem energia.

a) Respiração aeróbia → com oxigênio livre (O2)

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 673 kcal

b) Respiração anaeróbia → com oxigênio combinado (intramolecular)C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH (álcool)

DIGESTÃO ANAERÓBIA

CONCEITO 1 → Ecossistema onde diversos grupos de microrganismos interagem para a conversão da matéria orgânica complexa em metano, gás carbônico, água, gás sulfídrico e amônia, além de outras células bacterianas.

Matéria orgânica → Bactérias → CH4 + CO2 + H2O + H2S + NH3 + Novas células

CONCEITO 2 → Reação bioquímicarealizada em três estágios, por diversos tipos de bactérias na total ausência de oxigênio livre. O grupo de bactérias fundamental nesse processo é o grupo de BACTÉRIAS METANOGÊNICAS, que atua na última etapa, formando o metano.

C6H12O6  3CO2 + 3CH4

1. MICROBIOLOGIA DA DIGESTÃO ANAERÓBIA

O processo de digestão anaeróbia é realizado por três grupos de bactérias com comportamentos fisiológicosdistintos:

a) Bactérias fermentativas → transformam por hidrólise os polimeros em monômeros e estes em acetato, hidrogênio, dióxido de carbono, ácidos orgânicos de cadeia curta, aminoácidos e outros produtos (como a glicose).

b) Bactérias acetogênicas → produtoras de hidrogênio, o qual converte os produtos gerados pelo primeiro grupo (aminoácidos, açúcares, ácidos orgânicos e álcoois) emacetato, hidrogênio e dióxido de carbono.

c) Bactérias metanogênicas → os produtos finais do segundo grupo são substratos essenciais para este grupo, que é constituído por dois diferentes grupos. Um, METANOGÊNICAS ACETOCLÁSTICAS, usa o acetato, transformando-o em metano e gás carbônico; o outro, METANOGÊNICAS HIDROGENOTRÓFICAS, produz metano através da redução do dióxido de carbono.

Estágios(ou fases) da digestão anaeróbia:

Hidrólise

A primeira fase do processo consiste na hidrólise de materiais particulados complexos (polímeros), em materiais dissolvidos mais simples (moléculas menores) que atravessam a parede celular das bactérias fermentativas. Esta conversão é conseguida pela ação de exoenzimas excretadas pelas bactérias fermentativas hidrolíticas. A hidrólise dos polímerosé afetada por diversos fatores que influenciam o grau e a taxa em que o substrato é convertido:
temperatura;
tempo de residência do substrato;
composição do substrato (p/ex. Teor de lignina, carboidrato, proteína, gordura)
tamanho da partícula;
pH do meio;
concentração de nitrogênio amoniacal;
concentração de ácidos graxos voláteis (produtos da hidrólise).

AcidogêneseOs produtos solúveis oriundos da hidrólise são metabolizados no interior das células das bactérias fermentativas e convertidos em compostos simples que são excretados pelas células. Incluem: ácidos graxos voláteis, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio e novas células bacterianas. Como os ácidos graxos voláteis são o principal produto dos organismosfermentativos, estes são chamados de bactérias fermentativas acidogênicas.

Acetogênese

As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na acidogênese em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas (hidrogênio, dióxido de carbono e acetato).
Durante a formação dos ácidos acético e propiônico, forma-se também uma grande quantidade de hidrogênio, fazendo cair o...
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