O efeito da temperatura na fouling em biorreatores de membrana anaeróbicos: interações de SMP e EPS com a membrana

O biofouling é o principal desafio na operação de biorreatores de membrana anaeróbicos (AnMBRs). O biofouling depende fortemente da temperatura; portanto, hipotetizamos que as interações e as propriedades viscoelásticas dos produtos microbianos solúveis (SMP) e das substâncias poliméricas extracelulares (EPS) variam com a temperatura, influenciando consequentemente a permeabilidade da membrana. Este estudo compara o desempenho de um AnMBR operado em um fluxo permeável semelhante a duas temperaturas. A pressão transmembrana aumentou rapidamente após 5 ± 2 dias a 25°C, mas somente após 18 ± 2 dias a 35°C, embora o desempenho biológico do reator tenha sido semelhante em ambas as temperaturas, em termos de eficiência na remoção de carbono orgânico dissolvido e composição do biogás, que foram obtidas alterando o tempo de retenção hidráulica. Usando microscopia de varredura a laser confocal, uma maior quantidade de biofilme foi detectada a 25°C do que a 35°C, enquanto o QCM-D mostrou uma camada de EPS mais adesiva, mas menos viscosa e elástica. A tomografia de coerência óptica (OCT) in situ de uma célula de ultra-filtração, alimentada com o MLSS nas duas temperaturas, revelou que, embora uma maior taxa de aumento da pressão transmembrana (TMP) tenha sido obtida a 25°C, a adesão de biomassa de sólidos suspensos da licor misto foi significativamente menor. O aumento da adesão de EPS à membrana pode acelerar o aumento da TMP durante a operação tanto do AnMBR quanto da célula de filtração OCT. A reduzida viscoelasticidade do EPS a 25°C sugere uma integridade floc reduzida e possível aumento da penetração de EPS nos poros da membrana. A análise das estruturas das comunidades microbianas que constituem os flocos de AnMBR e biofilmes de membrana revela os efeitos da temperatura na riqueza, diversidade e abundância microbiana, que provavelmente influenciam as propriedades observadas do EPS e o consequente fouling do AnMBR.