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BIOGS

Prof. Dr. Sandra Maria MeloCURSO DE BIOCOMBUSTVEIS 5 semestre noturno

ALUNOS:Caroline do Vale VtorCarla A. YabuchiEdson Jos A. R. AlvesEduardoThiago J. dos Santos

O QUE BIOGS?

O biogs, ou gs do pntano, uma mistura de gases resultantes da decomposio de matria orgnica pela ao de bactrias anaerbias (que vivem na ausncia de oxignio). composto, basicamente (podendo variar deacordo com a matria orgnica em decomposio), por:

Metano (CH4).......................de 50 a 70 % Dixido de carbono (CO2) ..de 30 a 40 % Gs sulfdrico (H2S) ............de 0 a 1 % Vapor dgua ...................................0,3 %

O uso do biogs traz ganhos econmicos devido reduo dos gastos com combustveis, como tambm traz ganhos ambientais atravs da troca de combustvel no renovvel derivado de petrleo, por um renovvel, alm da reduo da contribuio para o aquecimento global.Pelo seu poder calorfico, entre 5000 a 7000 Kcal/m3 (esse poder calorfico pode chegar a 12.000 kcal/m3, desde que seja eliminado todo o gs carbnico da mistura atravs da purificao), pode ser usado : Foges a gs; Motores de combusto interna; Geladeiras, chocadeiras, secadores de gros ou secadores diversos; Gerao de energia eltrica, entre outros.

Numa comparao com outros combustveis 1m3 de biogs, com 65% de gs metano (CH4) equivale a:

0,6 m3 de gs natural; 0,88 litro de propano; 0,78 litro de butano; 0,63 litro de gasolina; 0,57 litro de leo combustvel; 0,45 kg de carvo betuminoso; 1,6 kg de lenha seca.Quais as condies ideais para produo de biogs?

Matria orgnica (restos de alimentos, dejetos animais, etc.); Temperatura entre 30 e 35; Umidade; pH alcalino (entre 7 a 7,5);Ausncia de oxignio (O2);

Comumente obtidas em aterros sanitrios ou biodigestores.

O que um biodigestor?

Segundo Barreira (2011), o biodigestor , como toda grande idia, genial por sua simplicidade. Basicamente, uma cmara fechada onde a biomassa fermentada anaerobicamente, e o biogs resultante canalizado para ser empregado nos mais variados fins. Como o biodigestor limpa resduos no-aproveitveis de uma propriedade e gera fertilizantes, considerado um poo de petrleo.

Tipos de biodigestores:

Produo continua (modelo chins e indiano);

Produo descontinua (modelo da marinha).Produo contnua:

A produo pode acontecer por um longo perodo, sem que haja a necessidade de abertura do equipamento. A biomassa colocada no biodigestor ao mesmo tempo que o biofertilizante retirado, sendo necessria limpeza anual.

Diagrama esquemtico do Biodigestor tipo contnuoBiodigestor da marinha:

Modelo horizontal, tem largura maior que a profundidade, sua rea de exposio ao sol maior, sendo maior a produo de biogs. Sua cpula de plstico malevel, tipo PVC, que infla com a produo de gs, como um balo. Pode ser construdo enterrado ou no. A caixa de carga feita em alvenaria, por isso pode ser mais larga, evitando entupimentos. A cpula pode ser retirada, facilitando a limpeza. A desvantagem nesse modelo o custo da cpula.

Biodigestor descontnuo (batelada):

A biomassa colocada dentro do biodigestor, que totalmente fechado e s ser aberto aps a produo de biogs, o que levar mais ou menos noventa dias. Aps a fermentao da biomassa, o biodigestor aberto, limpo e novamente carregado para um novo ciclo de produo de biogs.

Sistema descontnuo (batelada) de produo de biogsModelo indiano

Sua cpula, geralmente feita de ferro ou fibra, mvel. Se movimenta na vertical de acordo com a produo de biogs. O processo de fermentao acontece mais rpido, pois aproveita a temperatura do solo, que pouco varivel, favorecendo a ao das bactrias. Ocupa pouco espao e a construo por ser subterrnea, dispensa o uso de reforos, tais como cintas de concreto. Caso a cpula seja de metal, deve-se fazer uso de uma boa pintura com um antioxidante.Modelo chins

Construdo em alvenaria, modelo de pea nica. Desenvolvido na China, onde as propriedades eram pequenas, por isso esse modelo enterrado, para ocupar menos espao e sofrer pouca variao de temperatura. Tem custo mais baixo em relao aos demais modelos, pois a cpula feita em alvenaria.Por serem biodigestores que ficam no subsolo, preciso ter cuidado, evitando infiltrao no lenol fretico. Existem biodigestores feitos em concreto, ou metal, cobertos com lona vedada. Esta deve ter duas sadas, com duas vlvulas, nas quais restos orgnicos so despejados.

Cuidados ao instalar o Biodigestor

O biodigestor deve ser instalado em local bem arejado, para evitar odores quando do carregamento.Para evitar a entrada de ar e o vazamento de gs, o biodigestor deve estar bem vedado.A instalao do biodigestor deve ser o mais prximo possvel da fonte produtora de biomassa. Tambm importante que haja uma fonte de gua prximo ao biodigestor.Dimensionamento de um biodigestor para produo de biogs partir de restos de alimentos

Devido a fatores como, por exemplo, maior facilidade de construo, indicado para climas mais quentes, sem problemas com perdas de gs (j que este tambm mais voltado para a produo de gs, sendo o modelo chins mais indicado para produo de biofertilizante), manuteno mais simples e menos frequente, alm de baixa presso, o modelo escolhido para o dimensionamento de um biodigestor para produo de gs partir de restos de alimentos foi o modelo indiano, . Dimensionamento

Tomando como base o dimensionamento de um biodigestor indiano convencional, ou seja, um biodigestor de formato cilndrico onde todos os parmetros dimensionais baseiam-se no dimetro desse e na altura do substrato, pode-se adaptar as formulas j conhecidas na literatura para o uso no dimensionamento de um biodigestor retangular mantendo as restries para o seu melhor funcionamento e rendimento.Admitindo um o Tempo de Reteno Hidrulica que geralmente est entre 30 e 60 dias e conhecendo a vazo de resduo diria possvel calcular o volume til do biodigestor.

Aps obter o volume til do biodigestor (V) basta multiplicar o fator de rendimento (K) para conhecer o volume de biogs terico (B) que ser produzido ao final da fermentao: Barrera et. al. (2011) diz que o valor de K pode variar de 0.7 a 4 dependendo de fatores como: tipo de biomassa, diluio, temperatura e tipo de reabastecimento. Esse valor de K ser considerado 1.7, pois os resduos a serem tratados so restos de alimentos.

Seguindo as restries do modelo indiano no formato cilndrico vem que:

Transformando para o uso em biodigestores retangulares temos que usar da lgebra e geometria para poder eliminar o dimetro e relacionar essas restries com o formato retangular assim temos:Assim,

Onde,

Di o dimetro do cilindro (m); A a rea de seco do biodigestor (m); VB o volume do biodigestor at o nvel do substrato (m); c comprimento do biodigestor (m); l a largura do biodigestor (m); H a altura do substrato (m). Observaes:

importante observar que existe uma faixa tima aceitvel para a relao A/H. Esta faixa est entre 0.532 e 0.886, a qual proporciona uma maior eficincia de fermentao.

conveniente observar tambm a facilidade na escavao, no permitindo que a altura do substrato (H) do biodigestor atinja um valor muito alto. Evita-se tal problema aproximando-se a relao A/H de 0.886 para os grandes biodigestores. Para os biodigestores pequenos (volume total menor que 10 m3), onde a altura no dificulta a escavao, o valor A/H deve ser mais prximo de 0.532 para impedir que o biodigestor sofra interferncias em virtude de variaes climticas, por se encontrarem muito prximos superfcie do solo.

Calculados A e H, so calculados os outros parmetros do biodigestor como mostrado na figura abaixo e posteriormente os clculos para tais parmetros. Onde:

h Altura da parede divisria (m) I Distncia do protetor contra condensados (m) h1 Altura ociosa do gasmetro (m) F Largura da caixa de entrada e sada (m) h2 Altura til do gasmetro (m) G Altura da caixa de entrada e sada(m) h3 Altura interna do selo dgua acima do substrato (m) C Comprimento da base (m) a Altura do fundo da caixa de entrada (m) CE Comprimento externo da parede inferior (m) b Altura externa do selo dgua acima do substrato (m) CT Comprimento do telhado do gasmetro (m) o Altura externa do selo d gua abaixo do substrato (m) CG Comprimento do gasmetro (m) t Espessura referente a todas as paredes (m) CP Comprimento interno da parede superior (m) AL Altura do alinhador (m) CC Comprimento do selo dgua (m) e Altura de posicionamento dos tubos de entrada e sada (m) LL Largura do alinhador (m) P Posicionamento do tubo da caixa de sada abaixo do solo (m) Assim os outros parmetros podem ser calculados pelas equaes abaixo:

Onde, VP Volume da parede divisria (m); LE Largura externa da parede inferior (m); LG Largura do gasmetro (m); LP Largura interna da parede superior (m); VG Volume do gasmetro (m). Alguns cuidados, quanto s dimenses, devem ser tomados como: a altura ociosa do gasmetro (h1) dever ter seu valor igual ou superior a 0,15m; a altura entre o solo e o fundo da caixa de entrada, dever ser de a = 0.50m, pois este valor tem demonstrado ser satisfatrio para o reabastecimento; a altura da parede do biodigestor acima do nvel do substrato (b), pode ser estimada em relao a presso mxima esperada, sendo esse valor numericamente igual b = 0.15 m.c.a. expresso em coluna dgua; os tubos de entrada e sada devem ter um bom posicionamento para garantir uma boa agitao no fundo do biodigestor por ocasio do reabastecimento devendo ser retos, com as extremidades inferiores seccionadas tangencialmente parede, a uma altura e = 0.30m do fundo, com inclinao em torno de 30 em relao parede, e com dimetro que possibilite livre fluxo do substrato.Exemplificando em valores como podemos utilizar os alimentos na produo do biogs e este convertidos em outras formas de energias

Na cozinha de uma indstria com cerca de 1.700 colaboradores, onde so processados 950 kg de alimentos por dia, so gerados 90 kg de resduos de alimentos dirios, que no final de um ms, resulta em 2.220 kg de resduos, onde:

Biomassa= Du x Mo diria (kg)Onde, a biomassa igual aos dias teis, vezes a matria orgnica obtida diariamente.

Ainda temos a quantificao do biogs, onde a quantidade biogs obtido igual a quantidade de biomassa disponvel, vezes a constante de converso de biogs (K).

Onde temos que, para cada 1 kg de biomassa disponvel o equivalente seria 1,7 m de biogs.

Esse biogs obtido pode ser convertido em outras formas de energia,como energia eltrica, por exemplo.

Cada 0,6 m de biogs equivale a 1 Kwh.

Onde, os 3.774 m de biogs resultam em 6.290 Kwh. Com essa quantidade de energia eltrica poderamos, por exemplo, diluir no consumo mensal da indstria em questo, cujo consumo mensal de 1.417.000 Kwh, aproximadamente.CONCLUSOConsiderando a quantidade de energia gerada, o espao disponvel para implantao do projeto, o tempo mdio de retorno do investimento, eficincia do equipamento e manuteno, torna-se invivel, do ponto de vista econmico, a implantao do biodigestor e sua utilizao.

Porm, priorizando-se as questes ambientais e a reduo do consumo da energia eltrica gerada pelas Usinas Hidreltricas, que causam grandes impactos ao meio ambiente, torna-se vivel, pois ambientalmente correto, com gerao de energia por recursos renovveis, resolvendo o problema de descarte desses resduos.REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS:

BARREIRA, P. Biodigestores: energia, fertilidade e saneamento para a zona rural. 3. ed. So Paulo: cone, 2011.