A acetogênese é o processo imediatamente anterior à geração de metano. A geração de biogás acontece de forma simultânea e interdependente, o que significa que, uma alteração em uma das fases pode afetar todo o processo de biodigestão. Apesar de acontecer de forma simultânea, a sequência para a geração de biogás segue as etapas Hidrólise, Acidogênese, Acetogênese, Metanogênese e também de Sulfatogênese. A maior parte das reações são catabólicas, ou seja, a formação de biomassa é muito baixa.
Os produtos gerados durante a fase da acidogênese são em sua maioria decompostos em ácido acético, dióxido de carbono, hidrogênio e metano durante a fase da Acetogênese na Biodigestão Anaeróbia, por um pequeno grupo de bactérias estritamente anaeróbias que vivem em simbiose com as bactérias metanogênicas.
Entender o processo de fermentação anaeróbia é parte fundamental para futuros profissionais que pretendem trabalhar com tratamento de resíduos orgânicos. A maior parte das usinas de biogás, ou biodigestores, que não funcionam corretamente, ou seja, não geram a quantidade de biogás estimada e assim não viabilizam seus projetos, ocorre justamente pela falta da compreensão total do processo por parte do responsável pela sua concepção.
O que é a Acetogênese?
Acetogênese é um processo metabólico que ocorre em alguns organismos anaeróbios, como bactérias e fungos, que permite que eles obtenham energia a partir de ácidos. Nesse processo, o ácido é quebrado em ácido acético e dióxido de carbono, que é liberado como subproduto. A energia obtida é usada para sintetizar ATP, que é usado para diversos processos celulares.
No processo de fermentação anaeróbia, a concentração de hidrogênio precisa ser “controlada” para que se possa manter o equilíbrio do processo nesta fase. Uma alta concentração de hidrogênio não oferece as condições necessárias para que as bactérias acetogênicas consigam converter os ácidos orgânicos gerados na fase de acidogênese. O acúmulo cada vez maior de ácidos orgânicos inibe a ação das bactérias metanogênicas e compromete a geração de biogás.
Uma bactéria acetogênica é capaz de produzir acetato a partir de dióxido de carbono e hidrogênio ou carboidratos . As espécies de acetogênios podem ser subdivididas naquelas que não são obrigatoriamente redutoras de prótons , ou seja, produtoras de hidrogênio, e aquelas que obrigatoriamente reduzem prótons a hidrogênio durante a acetogênese.
Levando em consideração que em muitos casos a comercialização de metano e seus derivados como a energia térmica ou elétrica, é o fator de entrada de recursos no projeto e que não é possível controlar a bioquímica do processo a olho nu. Um dos principais motivos pelos quais, biodigestores não automatizados não costumam ser economicamente viáveis é justamente a geração de biogás em quantidades insuficientes para viabilizar o próprio projeto.
A interdependência das fases
Um exemplo interessante dessa interdependência é mostrado na figura abaixo, onde o etanol é transformado em acetato e hidrogênio pelo grupo de bactérias Methanobacillus omelianski Stamm S e posteriormente transformado em metano e dióxido de carbono pelo grupo de bactérias Methanobacillus omelianski Stamm M.o.H (Methanobacterium oxidizing Hydrogen ou Methanobacterium bryantii). (BRYANT et al., 1967; BATTENBERG, 2000).
Que fatores influenciam no processo?
- Substrato: O tipo e a qualidade do material orgânico a ser digerido é um fator crítico. Substratos com alto teor de matéria orgânica, como resíduos de alimentos e dejetos de animais, são bem adequados para a biodigestão anaeróbia.
- pH: O pH ideal para a biodigestão anaeróbia geralmente fica entre 6,5 e 7,5. Valores mais altos ou mais baixos do que isso podem afetar negativamente o processo e diminuir a eficiência.
- Temperatura: A temperatura é um fator importante, pois afeta a taxa de decomposição de material orgânico pelos microorganismos. A faixa de temperatura ideal para a biodigestão anaeróbia geralmente fica entre 30°C e 40°C, mas pode variar dependendo do tipo de substrato e dos microorganismos envolvidos.
- Nutrientes: Os nutrientes, como nitrogênio e fósforo, são necessários para o crescimento e a atividade dos microorganismos envolvidos na biodigestão anaeróbia. A falta de nutrientes pode limitar a eficiência do processo.
- Teor de sólidos: A concentração de sólidos no substrato pode afetar a viscosidade do material e, portanto, a taxa de digestão. Substratos com alto teor de sólidos podem ser mais difíceis de processar do que substratos com baixo teor de sólidos.
- Micro-organismos: Os micro-organismos que estão presentes no biodigestor são importantes para o processo e podem afetar a eficiência e estabilidade do sistema. O tipo e a quantidade de micro-organismos podem variar dependendo do tipo de substrato, temperatura e outros fatores ambientais.
Como acontece a acetogênese na biodigestão anaeróbia?
Na acetogênese da biodigestão anaeróbia, o ácido acético é convertido em dióxido de carbono e ácido metanossulfônico por meio de reações bioquímicas. Nessa etapa, as enzimas envolvidas catalisam a transferência de elétrons entre os ácidos voláteis, reduzindo-os a dióxido de carbono e ácido metanossulfônico. Esta etapa também produz energia, que é armazenada no ATP.
Fontes:
MACHADO, Gleysson B. Geração e Aproveitamento Energético do Biogás. PROJETO PROBIOGÁS. 2016
BRYANT, M.P et al. Methanobacillus Omelianski, a Symbiotic Association of Two Species Bacteria. In: Archives of Microbiology 59. 1967
BATTENBERG, S. Mikrobiologische Untersuchungen zum verbesserten Abbau von Schlamm aus Abwasserreinigungsanlagen durch Aufschluß. Naturwissenschaftliche Fakultät der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Dissertation, 2000.
