UMA biodigestor É um tanque fechado onde o gás metano e o fertilizante orgânico são gerados a partir da fermentação anaeróbia da matéria orgânica. A base biológica é a decomposição da matéria orgânica pela ação das bactérias por meio da hidrólise, acidificação, acetanogênese e metanogênese..
O biodigestor fornece as condições controladas necessárias para o processo de biodigestão. Após esse processo, o biogás (metano, dióxido de carbono, nitrogênio e sulfeto de hidrogênio), o biosol (fertilizante sólido) e o biol (fertilizante líquido) são obtidos como produtos finais..
A operação básica começa com a adição de resíduos orgânicos e água a um recipiente hermético, no qual é gerado o processo de fermentação anaeróbia. O biogás é então extraído para armazenamento, uso direto ou como fertilizante.
Os três tipos básicos de biodigestores de acordo com seu sistema de carregamento são descontínuos, semicontínuos e contínuos. Biodigestores descontínuos são carregados com resíduos orgânicos apenas uma vez em cada processo de produção, então o fertilizante é extraído para iniciar outro ciclo.
Aqueles de carga semicontínua, são carregados em períodos regulares extraindo a quantidade de fertilizante equivalente ao volume carregado. Os sistemas contínuos são instalações industriais com carga permanente de matéria orgânica, além da extração de biogás e fertilizantes.
Entre as vantagens dos biodigestores estão permitir o gerenciamento adequado dos resíduos orgânicos, reciclando-os e reduzindo os riscos ambientais. Além disso, são produzidos energia (biogás) e fertilizantes orgânicos, que geram valor econômico e ambiental..
No entanto, também existem algumas desvantagens, como o consumo de água, a dificuldade de manter os níveis ideais de temperatura e a presença de substâncias nocivas (sulfeto de hidrogênio, siloxenos). Também destaca o acúmulo de matéria-prima próximo à área e os riscos de explosões.
Você pode construir um biodigestor caseiro relativamente barato e processar resíduos orgânicos de cozinha. Isso requer apenas um barril com tampa hermética e alguns materiais de canalização (tubos de PVC, torneiras, entre outros)..
Em maior escala, nas casas do meio rural o sistema mais econômico e relativamente fácil de construir é a linguiça. Este sistema consiste basicamente em uma bolsa de polietileno lacrada com as respectivas conexões..
Índice do artigo
Os biodigestores são alternativas tecnológicas muito úteis do ponto de vista da gestão sustentável dos resíduos orgânicos e da produção de energia renovável. Por exemplo, oferecem uma alternativa para a reciclagem de resíduos orgânicos sólidos e líquidos, que são transformados em matéria-prima para o biodigestor..
A reciclagem de resíduos orgânicos dessa forma reduz seu impacto poluente e gera economia no seu gerenciamento. Os biodigestores são usados para tratamento de águas residuais, processamento de resíduos orgânicos sólidos urbanos e resíduos agrícolas e pecuários.
O processo de digestão anaeróbia gera biogás e fertilizante orgânico como produtos.
O biogás contém cerca de 60% de gás metano, que é um combustível de alto valor calórico e pode ser usado para a produção de energia. Pode ser usado para cozinhar, gerar eletricidade (turbinas a gás), mover motores ou aquecer.
Os biofertilizantes resultantes dos biodigestores são obtidos no estado (biosol) e líquido (biol) com altos teores de macro e micronutrientes. Os macronutrientes básicos (fósforo, nitrogênio e potássio) podem ser obtidos isoladamente do biol por ultrafiltração e processos de osmose reversa..
Biol contém quantidades significativas de hormônios de crescimento úteis para o desenvolvimento das plantas, como ácido indolacético, giberelinas e citocininas, entre outros..
O biodigestor funciona gerando um processo de biogasificação por meio da digestão anaeróbia, a partir da decomposição da matéria orgânica hidratada e na ausência de ar. Isso ocorre por meio de um processo de fermentação cujos principais produtos são o gás metano (CH4) e o dióxido de carbono (CO2)..
É realizado através do tanque de carregamento, que consiste em um tanque no qual a matéria orgânica é preparada para ser adicionada pelo tubo de carregamento ao biodigestor.
O biodigestor deve ser alimentado periodicamente com matéria orgânica e água suficiente para sua capacidade de carga. Nesse sentido, 25% do volume do biodigestor deve ser deixado livre para o acúmulo do gás produzido..
Por sua vez, o tipo e a qualidade da matéria orgânica também influenciarão a produtividade e o uso ou não de resíduos sólidos e líquidos como fertilizante. Alguns resíduos orgânicos podem causar problemas no processo de fermentação, como resíduos de frutas cítricas que podem acidificar muito o meio.
O material deve ser triturado ou reduzido ao menor tamanho possível e, para facilitar a fermentação, a mistura deve conter 75% de água e 25% de matéria orgânica. Deve ser mexido periodicamente para garantir a homogeneidade do processo de fermentação na mistura..
O tempo de retenção da matéria orgânica no biodigestor para atingir sua plena fermentação dependerá do tipo deste e da temperatura. Quanto mais alta a temperatura ambiente, mais rápida será a fermentação (por exemplo, a 30 ºC pode demorar cerca de 20 dias para recarregar o biodigestor).
Bactérias que requerem condições ambientais adequadas como ausência de ar, temperaturas acima de 20 ° C (idealmente 30-35 ° C) e um meio pouco ácido atuam no processo. Nessas condições, três fases se desenvolvem:
Nesse processo, as bactérias hidrolíticas agem secretando enzimas extracelulares. Portanto, as cadeias complexas de carboidratos, proteínas e lipídios são quebradas em pedaços menores solúveis (açúcares, aminoácidos e gorduras).
Os compostos solúveis da fase anterior são fermentados em ácidos graxos voláteis, álcoois, hidrogênio e CO2.
Entram em ação bactérias acetogênicas que oxidam ácidos orgânicos como fonte de carbono. Eles geram ácido acético (CH3COOH), hidrogênio (H2) e dióxido de carbono (CO2) e odores desagradáveis são produzidos pela presença de sulfeto de hidrogênio..
Na última fase, as bactérias metanogênicas agem e decompõem os produtos da acetanogênese, gerando o metano. Na natureza, essas bactérias atuam em pântanos, ambientes aquáticos e no estômago de ruminantes.
No final desta fase, a mistura contém metano (45 a 55%), dióxido de carbono (40 a 50%), nitrogênio (2 a 3%) e sulfeto de hidrogênio (1,5 a 2%).
A taxa de produção de biogás e fertilizantes depende do tipo de biodigestor, da matéria orgânica que o alimenta e da temperatura. O biogás se acumula na parte superior do biodigestor e é extraído por meio de tubulações para tanques de armazenamento.
Terminada a fermentação, o lodo (mistura de sólidos e líquidos) é extraído por meio de tubulações. A descarga é produzida pelo princípio dos vasos comunicantes, ou seja, ao carregar novo material, a pressão faz com que o excedente saia do lado oposto.
A relação entre a quantidade de material introduzido (resíduos orgânicos e água) e o produto de saída (biosol e biol) é quase 1: 0,9. Isso é equivalente a um rendimento de 90%, onde a maior proporção corresponde ao biol (líquido).
O gás produzido deve ser purificado para eliminar ou reduzir o conteúdo de sulfeto de hidrogênio e água usando armadilhas para prender os dois compostos. Isso é necessário para reduzir o risco de danos ao equipamento devido ao poder corrosivo desses componentes..
A água carregada pelo biogás precipita quando a tubulação é aberta para um espaço maior e o gás continua por outra constrição. Este cano termina em um grande e hermético recipiente para conter a água que é posteriormente extraída por uma torneira na parte inferior..
O processo de extração do sulfeto de hidrogênio do biogás é semelhante ao do coletor de água, mas o coletor inserido no caminho do tubo deve conter lascas ou esponjas de ferro. Quando o biogás passa pelo leito de ferro, o sulfeto de hidrogênio reage com ele e precipita.
A mistura do biosol e do biol é submetida a um processo de decantação para separar os dois componentes. O biosol pode ser usado sozinho ou seguir um processo de mistura com compostagem para seu uso posterior como fertilizante sólido.
O Biol é utilizado como fertilizante foliar líquido ou adicionado à água de irrigação, sendo muito útil em sistemas hidropônicos..
Os biodigestores são classificados de acordo com sua periodicidade de carregamento e forma estrutural. Devido à frequência de carregamento temos:
O sistema descontínuo o lote Consiste em um tanque hermético totalmente carregado e não recarregado até que pare de produzir biogás. O gás se acumula em um coletor flutuante acoplado à parte superior do tanque (gasômetro).
Este tipo de biodigestor é utilizado quando a disponibilidade de resíduos orgânicos é intermitente.
Ao contrário do sistema descontínuo, o carregamento e o descarregamento são realizados em determinados momentos durante o processo de produção do biogás. De acordo com seu sistema de construção, existem três tipos básicos:
Também é chamado de taiwanês e consiste em um poço plano revestido de concreto onde um saco ou cilindro de polietileno é instalado. Nesta bolsa devem ser instaladas conexões para entrada de lixo orgânico e saída de biogás..
O cilindro é enchido com água e ar e posteriormente a carga de resíduos orgânicos é adicionada.
É o chamado biodigestor chinês e consiste em um tanque subterrâneo construído em tijolo ou concreto. O tanque é um cilindro vertical com extremidades arredondadas ou convexas e possui sistema de carga e descarga.
O biogás se acumula em um espaço estabelecido para esse fim sob a cúpula superior. O biodigestor trabalha com pressão variável de biogás de acordo com sua produção.
Denominado biodigestor hindu, consiste em um tanque cilíndrico subterrâneo com sistema de carga e descarga. É construída em tijolo ou concreto e em sua parte superior existe um tanque flutuante (gasômetro) no qual se acumula o biogás..
O gasômetro de fibra de vidro revestido de aço inoxidável ou plástico flutua no topo da mistura graças ao biogás acumulado. Tem a vantagem de manter uma pressão de gás constante.
Posteriormente, o gasômetro sobe e desce dependendo do nível da mistura e da quantidade de biogás. Portanto, trilhos laterais ou uma haste guia central são necessários para evitar atrito com as paredes..
Nesse caso, o carregamento e descarregamento do biodigestor é um processo contínuo, que requer disponibilidade permanente de resíduos orgânicos. São grandes sistemas industriais geralmente utilizados para o processamento de esgoto comunitário..
Para isso, são utilizados sistemas de tanques de coleta, bombas para transferência aos biodigestores e extração de fertilizantes. O biogás é submetido a um sistema de filtragem e distribuído por compressão para garantir sua distribuição aos usuários..
A instalação de um biodigestor permite a reciclagem dos resíduos orgânicos, reduzindo a poluição ambiental e obtendo produtos úteis. No caso de áreas rurais, é particularmente importante para o manejo de excrementos de animais em sistemas pecuários..
O biogás representa uma fonte de energia eficiente e econômica, principalmente em áreas onde a disponibilidade de outras fontes de energia não é acessível. Em áreas rurais de países economicamente deprimidos, o cozimento é feito com lenha, o que impacta o meio ambiente.
A disponibilidade de biogás pode ajudar a reduzir a demanda por lenha e, portanto, ter um impacto positivo na conservação da biodiversidade.
Por meio de biodigestores, obtêm-se fertilizantes orgânicos sólidos (biosol) e líquidos (biol). Esses fertilizantes têm menor impacto ambiental e reduzem os custos da produção agrícola.
Ao permitir a gestão adequada dos resíduos orgânicos, os riscos que representam para a saúde são reduzidos. Foi determinado que 85% dos patógenos não sobrevivem ao processo de biodigestão.
Por exemplo, coliformes fecais a 35 ° C são reduzidos em 50-70% e fungos em 95% em 24 horas. Portanto, por ser um processo fechado, os maus odores são reduzidos.
O sistema é exigente em termos de disponibilidade de água, uma vez que é necessária uma mistura. Por outro lado, o biodigestor deve estar próximo à fonte de matéria-prima e ao local de consumo do biogás..
O biodigestor deve manter uma temperatura constante próxima a 35 ° C e entre 20 e 60 ° C. Portanto, uma entrada de calor externa pode ser necessária.
Pode produzir sulfeto de hidrogênio (H2S), tóxico e corrosivo, e siloxenos derivados de silicone contidos em produtos cosméticos e na mistura de resíduos orgânicos. Esses siloxenos geram SiO2 (dióxido de silício), que é abrasivo para máquinas e componentes..
A presença e concentração desses subprodutos dependem da matéria-prima utilizada, proporção de água e substrato sólido, entre outros fatores..
É necessário acumular o lixo próximo ao biodigestor, o que acarreta problemas logísticos e sanitários que devem ser resolvidos.
Por se tratar de um sistema gerador de gás combustível, implica certo risco de explosões se não forem tomadas as devidas precauções..
Embora a manutenção e operação do biodigestor sejam relativamente baratas, os custos iniciais de instalação e construção podem ser relativamente altos.
Um biodigestor requer como elementos básicos um tanque de fermentação, tubos de carga e descarga com suas respectivas torneiras. Além disso, tanques para biogás e fertilizantes são necessários..
É importante observar que todo o sistema deve ser hermético para evitar vazamentos de gás. Além disso, o sistema deve ser construído com materiais inoxidáveis, como PVC ou aço inoxidável, para evitar danos por água e sulfeto de hidrogênio..
Pode ser usado um barril ou tanque de plástico, cuja capacidade dependerá da quantidade de lixo orgânico a ser processado. Este tanque deve ter tampa hermética ou, na falta desta, a tampa deve ser selada com cola plástica resistente a altas temperaturas..
O tanque deve ter quatro orifícios e todas as instalações feitas neles devem ser seladas com silicone de alta temperatura.
Este orifício está no centro da tampa do tanque, deve ter pelo menos 4 polegadas de comprimento e um tampão sanitário rosqueado deve ser instalado. Este plugue será conectado a um tubo de PVC de 4 polegadas que entrará no tanque verticalmente até 10 cm antes do fundo..
Esta entrada servirá para carregar os resíduos orgânicos previamente triturados ou triturados.
É importante lembrar que 25% do espaço do tanque deve ser deixado livre para o acúmulo de gás, portanto, um orifício deve ser aberto na lateral naquele nível. Neste orifício, será instalado um adaptador de tanque com um segmento de tubo de PVC de 2 polegadas de 15 cm de comprimento com torneira..
A função desse dreno é permitir que o biol sobrenadante escape assim que o tanque for recarregado pela tampa de carregamento. O Biol deve ser armazenado em recipientes adequados para uso posterior..
Este segundo dreno deve ir para o fundo do tanque para extrair a parte mais densa do produto fermentado (biosol). Da mesma forma, será utilizado um segmento de tubo de PVC de 2 polegadas de 15 cm de comprimento com torneira..
Um orifício de 1/2 polegada será cortado na parte superior do tanque para instalar um tubo de PVC de igual diâmetro usando um adaptador de tanque. Este tubo terá uma torneira na saída.
A tubulação de saída do biogás deve ter no mínimo 1,5 m de comprimento, para inserir os sistemas de extração de água e sulfeto de hidrogênio em seu trajeto. Este tubo pode então ser estendido, se necessário, para transferir o gás para seu local de armazenamento ou uso..
Para retirar a água da saída, o tubo deve ser interrompido a 30 cm para inserir um recipiente de plástico ou vidro com tampa hermética. O tubo de transferência de gás deve ter um desvio através de uma conexão em T, para que o gás entre no recipiente.
Desta forma, o gás enche o recipiente, a água condensa e o gás continua seu caminho através do tubo..
Após o coletor de água, um segmento de tubo de 4 polegadas é inserido nos próximos 30 cm usando as reduções correspondentes. Este segmento deve ser preenchido com aparas de ferro ou esponjas de metal comerciais..
O sulfeto de hidrogênio reagirá com o metal e precipitará, enquanto o biogás continuará sua jornada até o recipiente de armazenamento ou local de uso..
Ainda sem comentários