A digestão anaeróbica é um processo biológico pelo qual, na ausência de oxigênio, a substância orgânica contida em materiais de origem vegetal e animal é transformada em biogás, constituído principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).
A percentagem de metano varia, dependendo do tipo de substância orgânica digerida e das condições do processo, desde um mínimo de 50 até aproximadamente 80%. Os microrganismos anaeróbios que realizam esta transformação apresentam baixas taxas de crescimento e baixas velocidades de reação; daí a necessidade de manter, tanto quanto possível, condições ótimas do ambiente de reação para favorecer o seu metabolismo.
A digestão anaeróbica pode ser realizada em condições mesófilas (a temperaturas em torno de 35° C), em condições termofílicas (em torno de 55° C) ou, mais raramente, no frio (digestão psicrofílica).
A temperatura de reação geralmente também determina a duração do processo (tempo de residência ou retenção). Os tempos ficam em média entre 15 e 50 dias se o processo ocorrer na mesofilia, entre 14 e 16 se ocorrer na termofilia e 60-120 dias na psicofilia.
A digestão anaeróbica é um processo muito complexo realizado por diferentes grupos de bactérias agindo em série. A transformação ocorre com uma sequência de fases sucessivas que, em pequena medida, tendem a se sobrepor. As duas primeiras fases podem ser consideradas preparatórias e somente na terceira fase é produzido o biogás.
Mais detalhadamente, na primeira fase, as bactérias hidrolíticas “quebram” compostos orgânicos complexos (ou seja, carboidratos, proteínas e gorduras) em substâncias mais simples (fase de hidrólise).
Na segunda fase essas substâncias são transformadas em
uma primeira etapa, em ácidos orgânicos através de reações de acidogênese e, posteriormente, em acetato (COOH-CH3), dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2), através de processos de acetogênese (fase de fermentação).
Na última fase, a mais delicada, as bactérias metanogênicas transformam os produtos formados na fase anterior em metano (CH4) e dióxido de carbono, principais constituintes do biogás (metanogênese).
A substância orgânica é então degradada, liberando o biogás, o biogás. portador de energia do processo, numa extensão variável de 30 a 85%.
Os baixos níveis de produção de biogás podem ser atribuídos a vários factores: baixas temperaturas; tempos de retenção muito curtos para uma determinada temperatura; manejo hidrodinâmico incorreto do reator (zonas mortas); presença significativa de substâncias antibióticas.
O rendimento do biogás também depende do tipo de biomassa utilizada. O capítulo seguinte relata uma ampla revisão de matrizes orgânicas e suas características funcionais relacionadas para digestão anaeróbica (AD).
Em primeiro lugar, são indicados o rendimento do biogás e a percentagem de metano nele contido, correlacionados com a composição orgânica dos materiais de partida.
A maior capacidade metagênica é atribuída às gorduras (≈ 0,85 m3/kg), seguidas pelas proteínas (≈ 0,5 m3/kg) e finalmente pelos carboidratos (≈ 0,4 m3/kg).
