Curso biodigestor OTENIO, M.H. 16 09 2014

1. MDULO I Introduo ao Biodigestor Caracterizao dos Resduos

2. A pesquisa sobre fontes alternativas de energias tem se intensificado em todo planeta, visando diminuir a poluio ambiental.

3. Os dejetos de animais tm se tornado um norte para as pesquisas no intuito de proteger o meio ambiente da poluio e melhorar a qualidade de vida com os benefcios obtidos do tratamento dos dejetos.

4. 1. INTRODUO AO BIODIGESTOR Conceitos Estrutura destinada a conter a biomassa e seu produto: o BIOGS. BIODIGESTOR O biodigestor no produz o biogs, mas proporciona condies adequadas para que as bactrias metanognicas atuem sobre a biomassa para produo desse combustvel.

5. H DOIS TIPOS DE SISTEMAS: Contnuo Descontnuo

6. Contnuo Mais difundido; Se adapta maioria das biomassas; Cargas dirias ou peridicas; Descarrega o biofertilizante de forma contnua.

7. Descontnuo Especfico para biomassas de decomposio lenta; Recebe a carga total, retendo-a at terminar o processo de biodigesto; Ao trmino do processo, o biodigestor totalmente esvaziado. Para novo processo, o biodigestor deve ser recarregado.

8. O sistema mais difundido o sistema contnuo, cujos modelos mais conhecidos so o chins e o indiano, que so muito utilizados no Brasil. (Coldebella, 2006)

9. Princpios de Funcionamento BIODIGESTO AERBIA O processo envolve a oxidao direta de matria orgnica e de matria celular biodegradvel. realizada por diferentes grupos de micro-organismos.

10. Nos estgios iniciais, os micro-organismos se reproduzem a uma taxa de crescimento populacional logartmica. Progride a oxidao da matria orgnica e a taxa de crescimento comea a diminuir. Fontes de carbono orgnico disponvel se tornam limitantes, reduzindo a taxa de consumo de oxignio.

11. BIODIGESTO ANAERBIA Biogs e Biofertilizante Matria Orgnica Bactrias anaerbias estritas e facultativas decomposio complexa Pode-se converter uma grande quantidade de resduos, em subprodutos teis. Mais de 90% da energia disponvel por oxidao direta se transforma em metano.

12. Promove a gerao do biogs; Permite a reciclagem do efluente; Alternativa para o tratamento de resduos; Permite a reduo do potencial poluidor e dos riscos sanitrios dos dejetos.

13. Modelo Indiano

14. Modelo Chins

15. Modelo Canadense Modelo tipo horizontal; Caixa de carga em alvenaria e com a largura maior que a profundidade; Grande producao de biogas rea maior de exposicao ao sol Amplamente difundido: hoje a tecnologia mais utilizada; O biogs pode ser enviado para um gasmetro separado.

16. Embora apresente a vantagem de ser de fcil construo, possui menor durabilidade.

17. A localizao do biodigestor de grande importncia, uma vez que ir afetar o sucesso ou a falha da operao do sistema. Deve estar pelo menos de 30 a 50 metros de qualquer fonte de gua para evitar a possibilidade de contaminao; Deve estar localizado preferencialmente em rea protegida de ventos frios e onde a temperatura permanece relativamente estvel, tentando receber o mximo de energia solar.

18. 2. CARACTERIZAO DOS RESDUOS Natureza e Bioqumica da Composio da Biomassa Fermentao metanognica Resduos orgnicos de origem vegetal, animal, agroindustrial e domstico. As caractersticas bioqumicas devem permitir o desenvolvimento e a atividade microbiana anaerbica.

19. Processo Microbiolgico Requer no apenas fontes de carbono e nitrognio, mas tambm devem estar presentes um certo equilbrio de minerais. Substncias com alto teor de lignina No so diretamente utilizveis; devem ser submetidos a tratamentos prvios.

20. Esterco animal A degradao depender principalmente do tipo de animal e do alimento que tenham recebido.

21. As fontes de carbono mais utilizadas pelos micro-organismos so os carboidratos e compostos orgnicos, especialmente hexoses, que so degradadas por uma nica via. CARBONO: Fonte de energia para as bactrias; NITROGNIO: Componente essencial para a formao de novas clulas bacterianas.

22. MDULO II Histrico da Produo de Biogs Fundamentos Bioqumicos Para Produo de Biogs

23. 3. HISTRICO DA PRODUO DE BIOGS Ha relatos que o biogas ja era conhecido ha muito tempo, pois a producao do mesmo a partir de residuos organicos e um processo extremamente antigo; Comprovacoes historicas mostram que a primeira instalacao de biodigestores surgiu na segunda metade do seculo XIX; Alessandro Volta: pesquisador italiano descobre o gs metano, resultado da decomposicao de restos vegetais em ambientes confinados;

24. Em 1939 foi criado na cidade de Kampur, na ndia, o Institute Gobr Gs: criao da primeira usina de gs de esterco. Esse trabalho pioneiro permitiu a construcao de quase meio milhao de biodigestores na India. A utilizacao do biogas na India, como fonte de energia, motivou a China a adotar tal tecnologia a partir de 1958. Em 1972, a China ja possuia aproximadamente 7,2 milhoes de biodigestores em atividade.

25. Crise energtica em 1973: a implantao de biodigestores passou a ser interessante para pases ricos e de terceiro mundo. Guerra fria: Devido a questes militares, surgiu interesse pelo uso de biodigestores. A China temeu que um ataque nuclear impedisse toda e qualquer atividade economica; Foram desenvolvidos na epoca dois modelos diferentes de biodigestor: o modelo chines e o modelo indiano.

26. NOS DIAS ATUAIS O governo chines considerou viavel aperfeicoar as tecnicas rudimentares de cultivo do solo, com os biodigestores ocupando papel de destaque; No caso da India, a fome e a falta de combustiveis fosseis e que motivaram o desenvolvimento da tecnologia dos biodigestores. Logo, os chineses priorizam o biofertilizante para producao dos alimentos necessarios a sua nacao populosa e indianos focam no biogas para cobrir o imenso deficit de energia.

27. NO BRASIL Estudos envolvendo o uso de biodigestores tm sido utilizados em duas principais vertentes: Tratamento de efluentes; Uso energtico do biogs. Existe uma terceira vertente importante relacionada ao uso do efluente para melhorar a fertilidade de solo e, com isso, aumentar a sustentabilidade do sistema produtivo.

28. 4. FUNDAMENTOS BIOQUMICOS PARA PRODUO DE BIOGS Hidrlise As enzimas produzidas pelas bactrias transformam polmeros, como amido e protenas, em monmeros, como acares e aminocidos.

29. Acidognese Na acidognese, esses monmeros so transformados em cidos graxos volteis (AGV), como cido butrico e cido propinico. Material orgnico simples cidos orgnicos simples

30. Acetognese Na acetognese, esses cidos graxos volteis so transformados em cido actico, gs carbnico e hidrognio gasoso. cidos graxos volteis CO2 H2 cido actico

31. Metanognese O cido actico transformado em metano e gs carbnico pelas bactrias metanognicas acetoclsticas e o gs carbnico e o hidrognio so combinados, formando metano, pelas bactrias metanognicas hidrogenotrficas. Acetato CO2 H2 METANO

32. Micro-organismos envolvidos em cada etapa de digesto anaerbia Os micro-organismos envolvidos no processo variar dependendo dos materiais a serem degradados. lcoois, cidos graxos, e os anis aromticos podem ser degradados pela respirao anaerbica. E. coli

33. Bactrias envolvidas na hidrlise Bacteroides Lactobacillus Propionibacterium Sphingomonas Sporobacterium Megasphaera Bifidobacterium Lactobacillus sp Gneros:

34. Bactrias envolvidas na acidognese: Paenibacillus Ruminococcus Presentes em todas as fases, Archaeas mas so dominantes na acidognica.

35. Bactrias envolvidas na acetognese: Estas bactrias s podem sobreviver em simbiose com o gnero que consome hidrognio; As bactrias acetognicas redutoras de sulfato so capazes de degradar o lactato e o etanol, mas no so capazes de degradar os cidos graxos e compostos aromticos.

36. Bactrias envolvidas em metanognese: As bactrias metanognicas aparecem na segunda fase da fermentao, porm, a quantidade aumenta fase metanognica. Principais espcies: Methanosarcina Methanobacterium Methanospirillum hungatii

37. Fatores que Afetam a Produo de Biogs Temperatura Tempo de Reteno Hidrulica Teor de Slidos Concentrao de nutrientes Concentraes de slidos volteis Substncias txicas pH

38. Temperatura A temperatura de operao do digestor, considerado um dos principais parmetros, devido grande influncia deste fator na taxa de digesto anaerbia. A velocidade da reao depende da velocidade de crescimento dos micro-organismos envolvidos, que por sua vez dependem da temperatura. Aumento da temperatura Velocidade de crescimento de micro-organismos acelerada Aumento da produo de biogs

39. As variaes bruscas de temperatura no digestor pode desencadear a desestabilizao do processo. Existem trs intervalos de temperatura em que se pode trabalhar com micro-organismos anaerbicos: Psicrfilos (abaixo de 25 oC) Mesfilos (25 a 45 oC) Termfilos (entre 45 e 65 oC)

40. Tempo de Reteno Hidrulica (TRH) o tempo necessrio para a mistura ser digerida no digestor. Ocorre quando a produo de gs mxima, definindo o ponto de melhor qualidade do biogs no processo de biodigesto anaerbia.

41. O tempo de reteno determinado, num processo contnuo, pela relao entre volume do biodigestor e o volume dirio de carga introduzida. Usualmente, o TRH dura de 30 a 45 dias. Em algumas situaes possvel a existncia do biogs logo na primeira semana.

42. Teor de Slido Total Material residual que fica em uma cpsula aps secagem at peso constante em estufa em temperatura elevada (105oC); Falta de gua: pode provocar entupimento na tubulao; Excesso de gua: pode atrapalhar o processo da hidrlise, pois exigida uma elevada carga de biomassa para que a mesma se processe adequadamente.

43. Concentrao de Nutrientes So necessrios macro e micronutrientes do processo anaerbio para a sntese de nova de biomassa; Deve existir uma relao carbono/nitrognio mantida entre 20:1 e 30:1. EXCESSO DE NITROGNIO: pode levar a reduo da produo de biogs, podendo ter como produto final compostos nitrogenados como a amnia ( NH3).

44. Concentraes de Slidos Volteis (SV) a poro de slidos totais que liberada de uma amostra, volatilizando-se quando aquecida at peso constante a 600oC. Os SV contm componentes orgnicos, que, teoricamente, deveriam ser convertidos em metano.

45. Substncias Txicas Uso de desinfetantes, antibiticos e bactericidas Podem contaminar o esterco, afetando as bactrias envolvidas no processo.

46. Caractersticas do Biogs O metano altamente combustivel e inflamavel, produzindo chama azul-clara e queimando em CO2 e H2O. Possui alto poder calorfero. Composio do biogs: Fonte: LA FARGE (1979), APPUD COLDEBELLA (2006)

47. A qualidade do biogs depende da quantidade de metano na mistura, ou seja, quanto maior for a quantidade de metano, melhor ser o biogs em termos energticos. O Biogs com um teor de metano entre 50 e 80%, ter um poder calorfico entre 4,95 e 7,92 kWh/m . A p...

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