Curso Online de Técnico de Montagem e Manutenção de Biodigestores

Técnico de Montagem e Manutenção de Biodigestores

Ângela Silva Benjamim Constantino

Introdução

A biodigestão anaeróbica é um processo onde resíduos orgânicos, como dejetos de animais, são transformados em biofertilizante e em biogás. O biofertilizante é um excelente adubo natural, rico em nitrogênio. O biogás, um gás composto de metano e gás carbônico, pode ser usado para aquecimento e geração de eletricidade. No entanto, a biodigestão não é muito utilizada no Brasil. Isso deve ao fato de que há falta de mão de obra especializada para orientar o produtor rural, falta de apoio financeiro e falta de tecnologias mais acessíveis. Tendo em vista esses problemas, o objetivo deste trabalho era o de projetar, construir e operar um biodigestor modular de fácil instalação, que possa ser instalado nos lugares mais remotos do país. Esse biodigestor foi construído em manilhas de concreto empilhadas e enterradas. Esta estratégia possibilita que o reator seja construído rapidamente devido às manilhas serem pré-fabricadas, diminuindo a mão obra para a construção do sistema. No entanto, o sistema apresentou muitos problemas operacionais, devido a algumas falhas na construção e implementação do processo. Sendo assim, não foi possível quantificar precisamente o desempenho do biodigestor, mas foi possível identificar as falhas e corrigi-las.

Assim se torna necessário a continuação do projeto para quantificar o desempenho do sistema. Além disso, um modelo matemático foi proposto para que seja possível uma posterior otimização da biodigestão anaeróbica. Esse modelo consiste de 16 equações diferenciais ordinárias que descreve o comportamento dinâmico de biodigestores CSTR. O modelo foi codificado em FORTRAN e solucionado através do método de Euler devido a problemas de convergência encontrados em outros métodos. O modelo foi capaz de descrever as tendências de um conjunto de resultados disponíveis na literatura, podendo ser usado como ferramenta para a otimização de biodigestores CSTR ou ser utilizado como modelo cinético de modelos matemáticos para biodigestores mais complexos como o UASB e o filtro anaeróbico.

CONTEXTUALIZADO E COHECENDO O PRODUTO

Um dos principais problemas ambientais relacionados com agricultura é a geração de grandes quantidades de dejetos quando os animais são criados em regime de pecuária intensiva. Outro problema e de destinação de produtos orgânicos como cascas de frutas e frutos ou tubérculos deteriorados que não serão aproveitados. Os animais confinados produzem uma grande quantidade de dejetos que são altamente danosos, principalmente quando despejados em algum rio, lago ou fonte de água. Para evitar esse problema, a legislação do Paraná prevê, desde 1982, que toda atividade suinícola esteja apta a realizar o correto manejo de seus dejetos e, em 1996, foi determinado o prazo limite até o ano de 2015 para regularização das granjas junto ao COPAM (Conselho de Política Ambiental), tornando obrigatório o registro junto a esse órgão, para que o produtor rural possa exercer livremente a atividade (DAGA et al, 2005).

Uma forma de tratamento para este tipo de resíduo é a biodigestão anaeróbica. Esse processo consiste na fermentação desses resíduos por bactérias na ausência de oxigênio. Como resultado desse processo, é possível obter biogás e biofertilizante. O biogás é um gás composto principalmente de metano e gás carbônico que pode ser usado para geração de energia elétrica e aquecimento. O biofertilizante é um fertilizante natural, rico em nitrogênio.

No entanto, a biodigestão no Brasil ainda caminha a passos lentos. Mesmo possuindo um dos maiores rebanhos de suínos e aves do mundo, o Brasil não possui mais do que alguns milhares de biodigestores, sendo que a maioria dos biodigestores foi desativada devido à falta de suporte técnico e de tecnologias eficientes (PALHARES, 2008). Tendo como base a China, que possui 7,1 milhões de biodigestores, o Brasil está muito atrasado. As causas principais para isso são a falta de mão de obra especializada para orientar o produtor rural, falta de apoio financeiro e falta de tecnologias mais acessíveis. Com o aumento do preço do petróleo, a biodigestão voltou a ser uma fonte de energia alternativa economicamente viável em propriedades rurais. Além disso, com o protocolo de Kyoto, a utilização de biodigestores pode gerar créditos de carbono que podem ser comercializados em bolsas de valores (PALHARES, 2008).

Esse estudo propõe encontrar uma tecnologia alternativa para a biodigestão anaeróbica, ou seja, a projeção, construção e operação de um biodigestor modular que seja de fácil implementação, que possua uma alta eficiência e que possibilite ser difundido para as regiões mais remotas do país. Devido à dificuldade de otimização de sistemas de biodigestão, que é proveniente de sua grande complexidade, este trabalho também propõe uma modelagem matemática da biodigestão.

Resolvendo Soluções para as propriedades rurais, através de implantação de biodigestores

Muitas famílias na zona rural, em função do desmatamento que leva a uma dificuldade de obtenção de lenha, já adotaram fogões a gás – Gás Liquefeito de Petróleo ou GLP – ou ainda petróleo domestico vendido sem nenhuma certificação. Um combustível fóssil e, portanto, não renovável. Mas mesmo sendo a lenha uma fonte de energia potencialmente renovável, seu uso tem sido em geral pouco racional, muito acima da capacidade natural de renovação da vegetação. Ou seja, se antes o uso da lenha ou carvão vegetal significava ao menos a autonomia de recursos na propriedade rural, a adoção de GLP como fonte de energia tem representado atualmente um fator de dependência das famílias rurais das regiões campestres. A substituição da lenha e carvão vegetal pelo GLP tem portanto impactos sobre a economia doméstica, e é um fator preocupante para certas famílias. Tal preocupação nos levou a enveredar para a construção de biodigestores a partir da degradação de matéria prima orgânica fermentáveis, para produzir gás metano ou ate mesmo GLP. (PALHARES, 2008).

A implantação de biodigestores responde positivamente a estas questões. O esterco, que é a matéria-prima para a produção do biogás, é produzido na propriedade onde são instalados. Isso mantém a autonomia da família em relação ao principal combustível doméstico. Além disso, a manutenção simples não compromete as demais atividades da unidade de produção. Os volumes de biogás, aliado às suas propriedades, atendem à demanda com qualidade e eficiência. Este manual apresenta os detalhes da estrutura do biodigestor proposto, indicando as partes e especificando o material necessário à sua construção. No fim, há um capítulo dedicado ao manejo do biodigestor e outro contendo uma breve consideração sobre o balanço de emissões de gases de efeito estufa com base em uma projeção estudada pela equipe do Projeto do (FAN) - Fórum Angolano de Negócios – Angola.

Com a primeira crise do petróleo, a biodigestão passou a ser uma alternativa viável para a produção de energia, principalmente no campo. Outro motivo que fez com se aumentasse o interesse pela biodigestão foi a questão sanitária. Até a década de 70, a maioria dos processos de tratamento biológico de esgoto era aeróbio, ou seja, utilizava oxigênio para degradar a matéria orgânica (SARAVANAN & SREEKRISHNAN, 2006). A biodigestão era utilizada apenas como um processo secundário nas estações de tratamento. Mas, no início de 1970, Lettinga propôs o UASB (upflow anaerobic sludge blanket) mostrado na figura 2. Esse biodigestor possui um tempo de retenção que é similar àquele de reatores aeróbios, o que fez com que o interesse dos sanitaristas se voltasse para a biodigestão. (LETTINGA et al, 1980).

O QUE É UM BIODIGESTOR?

Biodigestor é um equipamento que transforma o esterco de curral em gás (Biogás) inflamável, que pode substituir o gás de cozinha comprado em botijões (Gás Liquefeito de Petróleo ou GLP). O biogás é uma mistura de vários tipos de gases. O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, mas outros gases da mistura podem conferir um ligeiro odor de alho ou de ovo podre, que através de um processo simples de filtragem podem ser facilmente eliminados da composição do biogás. Pode-se afirmar com segurança que o uso do biogás na cozinha é higiênico, não desprende fumaça e não deixa resíduos nas panelas. (LETTINGA et al, 1980).