O que é um reator de biofilme?

Um reator de biofilme utiliza colônias de bactérias em processos industriais e de laboratório para produzir substâncias como vinagre e ácido acético. Também é usado para produzir etanol, ácido lático, butanol, ácido fumárico e ácido succínico. O biofilme também é usado regularmente para o tratamento de águas residuais, e as bactérias podem absorver ou decompor substâncias tóxicas na água. Os diferentes tipos de reatores de biofilme incluem reatores de membrana, leito fluidizado, leito compactado, transporte aéreo e manta de lodo anaeróbico de fluxo ascendente.

Dentro de um reator de biofilme, as células bacterianas crescem dentro de uma matriz estrutural e aderem à superfície. As células individuais devem primeiro se fixar a uma superfície, seja por carga elétrica ou atração química, ou devido à concentração de nutrientes próximos a essa superfície. As células devem ser irreversivelmente ligadas à superfície para formar um biofilme, o que acontece quando são produzidas substâncias poliméricas extracelulares (EPS). Os biofilmes se desenvolvem no reator à medida que os canais de água se formam dentro deles, para que os nutrientes alcancem áreas subterrâneas. À medida que os nutrientes são esgotados, as células que se concentram na produção de EPS quebram a matriz para obter comida e escapar.

Os nutrientes, a temperatura e a natureza das células afetam a qualidade de um reator de biofilme. Os reatores de biofilme de membrana, nos quais o filme cresce em uma membrana de transferência de gás, são um tipo. Um substrato em fase gasosa, que pode ser hidrogênio, oxigênio ou metano, amônia ou dióxido de carbono, é usado pelas bactérias. Contaminantes, como nitratos, nitritos, cloratos, bromato, arsenante, selenato e clorofórmio, podem ser reduzidos a produtos inofensivos por esse processo.

Os meios são agitados mecanicamente em um reator de tanque agitado contínuo, mas a mistura não pode ser agitada quando existe uma estrutura de suporte para o filme. Um reator de leito compactado é primeiro preenchido com materiais de suporte antes da introdução das bactérias e é alimentado de baixo para cima com nutrientes. As células bacterianas tendem a crescer rapidamente neste tipo de reator de biofilme. Os reatores de leito superior são alimentados a partir do topo, mas nem todas as células do filme obtêm os nutrientes. Outros reatores incluem leito fluidizado, adequado para decompor produtos químicos fenólicos tóxicos, e reatores para transporte aéreo, que misturam ar do fundo com líquido em dois tubos.

Para o tratamento da água, os reatores anaeróbicos de manta de lodo ascendente processam águas residuais e efluentes industriais. Um reator de biofilme também pode ser usado para decompor gases e odores. No geral, ele pode tratar grandes volumes de água ou fluido a altas taxas, criando um processo industrial eficiente.