S.O.S. Suínos
Informativo Técnico nº 06
MANUAL
DO
BIODIGESTOR
CONSTRUÇÂO E
FUNCIONAMENTO DE BIODIGESTORES COM GEOMEMBRANAS DE PVC
·
Um pouco da História
·
O que é um BIODIGESTOR
·
Conceito Técnico
·
O que é o Biogás
·
Biogás – vantagens
·
O Biofertilizante
·
Dimensionando o seu
BIODIGESTOR
·
Tratamento Líquido
·
Porque este processo
CONSAGROU-SE
·
Assessorios e Complementos
·
Informações
Complementares
·
Bibliografia de Consulta
Um Pouco da História
Apesar
do processo de biodigestão anaeróbica ser conhecido a longos tempos, só mais
recentemente é que tem sido desenvolvido mundialmente. A China tem sido o país
que mais desenvolveu o biogás no âmbito rural, visando atender principalmente
a energia par cozimento e iluminação doméstica. A Índia também tem
desenvolvido uma larga propagação com biodigestores, possuindo um total de 150
mil unidades instaladas. No Brasil os estudos com biogás foram iniciados de
maneira mais intensa em 1996, entretanto, os resultados alcançados já nos
asseguram um bom domínio tecnológico e podemos nos qualificar como aptos a
desenvolver um vasto programa no âmbito nacional com biogás, seja no setor agrícola
ou no setor industrial.
O
alcance de um programa de substituição de fontes de energia por biogás, pode
ser avaliado tomando-se a produção dos 7,2 milhões de biodigestores
instalados na China até dezembro 1999, que tem um valor energético equivalente
a cinco "Itaipus" ou 48 milhões de toneladas de carvão mineral.
É a contenção de resíduos Organicos (dejetos de aninais,
excremento Humano, Restos de colheita, poda, vegetais de cultura, Palha, grama,
folhas, bagaço, casca, Lixo Domestico ou qualquer material orgânico), em uma Câmara,buraco,poço,
tanque, construido ou montado em alvenaria, aço carbono, cobre ou direto na
terra impermeabilizada.
Conceito Técnico.
Toda
digestão anaeróbica (ausência de oxigênio) é um processo biológico. O
organismo anaeróbico não pode sobreviver enquanto estiver oxigênio. Por isso,
no digestor não deve entrar o ar atmosférico. Só as bactérias anaeróbicas
metanogênicas
produzem gás metano. Pertencem a quatro grupos morfológicos e são muito sensíveis
a variações de temperatura, atuando numa faixa entre 10 a 45°C. São as
chamadas bactérias mesófilas. Biologicamente, o sucesso de um digestor depende
de um balanceamento entre as bactérias que produzem gás metano dos ácidos orgânicos.
E este balanceamento é adquirido pela carga diária com água suficiente, pelo
pH, temperatura, e a qualidade do material orgânico.
Microbiologia é a
fermentação metanogênica é um processo biológico altamente sensível, uma
vez que envolve três grupos distintos, os microrganismos e a produção de gás
depende da manutenção harmônica destes grupos. Alterações substanciais no
meio de cultura ou nos fatores comportamentais podem desequilibrar ou desativar
a ação dos três grupos de bactérias levando a produção gasosa a níveis
antiecológicos.
Condições Indispensáveis à Fermentação
COMO BIOGÁS
"O Biogás é um gás inflamável produzido por microorganismos, quando matérias orgânicas são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez, em um ambiente impermeável ao ar" O metano, principal componente do biogás, não tem cheiro, cor ou sabor, mas os outros gases presentes conferem-lhe um ligeiro odor de alho ou de ovo podre. O peso do metano é pouco mais da metade do peso do ar.
PODER
CALÓRICO DO BIOGÁS |
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|
INSUMO
ENERGÉTICO |
em
JOULES/cm3 |
em
Kcal/m3 |
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|
Gàs Natural |
39
-81 |
9.300
a 9.400 |
|
|
|
Carvão |
17 -
18 |
4.000
a 4.400 |
|
|
|
Biogás (CH4) |
21 -
28 |
5.000
a 6.600 |
|
|
|
Metano |
33 -
40 |
8.000
a 9.400 |
|
|
|
Propano |
81 -
96 |
19.400
a 23.000 |
|
|
|
Lenha |
- |
3.000
a 3.300 |
|
|
|
Bagaço Cana |
- |
2.000
a 2.300 |
1 m3 de metano/1 m^3 de ar = 0,716 kg/1,293 kg = 0,554
kg
No emprego do biogás como combustível,
deve-se estabelecer entre este e o ar, uma relação que permita a combustão
integral. Quando esta se dá, a chama é forte, de coloração azul claro, e o gás
emite um assobio. Se a chama tremer, há insuficiência de ar e combustão
incompleta. Se for curta, amarela e bruxuliante, indica biogás insuficiente e
ar excessivo.
A
produção de biogás representa um importante meio de estímulo a agricultura,
promovendo a devolução de produtos vegetais ao solo e aumentando o volume e a
qualidade de adubo orgânico.
O uso do biogás na cozinha é higiênico,
não desprende fumaça e não deixa resíduos nas panelas. As donas de casa
ficam livres de pesadas tarefas domésticas, de mobilizar carvão e lenha para a
cozinha.
O próprio gás pode e deve ser utilizado para o aquecimento. Ao se utilizar um sistema de aquecimento deve-se fazer uma análise entre a quantidade de calorias gasta para elevar-se a temperatura a um certo nível e a quantidade de gás produzida pelo efeito dessa elevação de temperatura. Caso o incremento na produção de biogás seja inferior, igual ou levemente inferior às calorias gastas no processo, o sistema de aquecimento torna-se inviável.
|
QUANTIDADE
DE GÁS PARA |
|
|
|
|
FINALIDADE |
|
GÁS
NECESSÁRIO |
|
|
m3/hora |
|
|
|
ELETRICIDADE |
KWH |
0,62 |
|
|
|
LÂMPADA
100W |
|
0,13 |
|
|
|
LAMPIÃO
40W |
|
0,47 |
|
|
|
MOTOR
A COMBUSTÃO |
BIOGÁS/HP |
0,45
a 0,51 |
|
|
|
BICO
DE FOGÃO |
PESSOA/DIA |
0,34
a 0,42 |
|
|
|
DISSIPADOR DE CALOR |
1,4
a 1,8 |
Depois de passarem
no digestor, os resíduos sobrantes apresentam alta qualidade para uso como
fertilizante agrícola, devido principalmente aos seguintes aspectos: diminuição
no teor de carbono do material, pois a matéria orgânica ao ser digerida perde
exclusivamente carbono na forma de CH4 e CO2;
* aumento no teor de nitrogênio e demais nutrientes,
em conseqüência da perda do carbono;
* diminuição na relação C/N da matéria orgânica, o que melhora as condições
do material para fins agrícola;
* maiores facilidades de imobilização do biofertilizante pelos microrganismos
do solo, devido ao material já se encontrar em grau avançado de decomposição
o que vem aumentar a eficiência do biofertilizante;
* solubilização parcial de alguns nutrientes.
PRODUÇÃO de BIOGÁS de diferentes Resíduos Orgânicos |
|||
Biomassa |
Kg/dia |
Geração de gás |
Geração degás |
(SER Vivo) |
Excremento |
em Kilo |
Litros/ animal/dia |
GADO |
10,00 |
36 |
360 |
|
|
|
|
AVES |
0,18 |
62 |
11 |
|
|
|
|
SUINOS |
2,25 |
78 |
176 |
|
|
|
|
HOMEM |
0,40 |
70 |
28 |
|
|
|
|
CAVALOS |
10,00 |
35 |
350 |
|
|
|
|
OVELHAS |
2,00 |
50 |
100 |
Ex.: 5 ovelhas x 2 Kg/dia = 10Kg/dia x 50 Kg gás = 500 kg/gás/dia ou
0,5m3/dia |
DIMENSIONANDO SEU BIODIGESTOR
O volume do biodigestor é o produto da
carga diária pelo período em dias de retenção da material orgânica para
Fermentação.
VOLUME A CARREGAR P/DIA ? _ _ _ _ _
Litros. (A)
PERÍODO DE FERMENTAÇÃO ? _ _ _ _ _ Dias. (B)
VOLUME DO BIODIGESTOR ? (A) x (B) = _
_ _ _ _ _ Litros ou dividido por 1000 = _ _ _ _ m3.
Agora que você já sabe o que o quanto vai ser preciso acumular de dejetos pastosos, esta na hora de identificar o Tamanho do Reservatório!
TRATAMENTO LÍQUIDO.
Independentemente do processo de decomposição da
parte sólida dos dejetos, haverá necessidade
(pela própria legislação) de um prévio tratamento para a “água”
usada para diluição. Entendendo que esta “água” deverá ser usada para
Fertirrigação, porém deveremos eliminar os Coliformi Fecal, para não haver
contaminação dos alimentos tão pouco para contaminação do Lençol Freatico.
Como
Opção – Tanque circular
Esta opção permite instalar o tanque, o mais próximo
possível do cultivo, permitindo um melhor manejo, com menor custo tanto de
energia elétrica como da operação.
PORQUÊ ESTE PROCESSO CONSAGROU-SE.
Manta de PVC –
POSSUINDO GRANDE FLEXIBILIDADE, PERMITE-SE ALONGAR E RETRAIR SEM PERDA DA RESISTÊNCIA.
Caracteristicas do PVC (Policloreto de Vinila):
APLICAÇÃO:
Impermeabilização
CARACTERÍSTICAS
·
Não propaga
chama;
·
Amolece a 70°C; à 150°C
torna-se completamente pastoso e a 220°C,
carboniza.
RESISTÊNCIA
QUÍMICA
·
É atacado por
hidrocarbonetos aromáticos, solventes clorados, cetonas, ésteres, aminas e óleos
minerais.
·
É resistente à maioria
dos ácidos, com algumas restrições para ácidos concentrados à quente.
·
É resistente à maior
parte dos outros líquidos inorgânicos, com exceção de algumas substâncias
fortemente alcalinas.
COMPOSIÇÃO -
Laminado Sintético de Policloreto de Vinila.
Propriedade/ Característica |
Referência Normativa |
Unid./ de medida |
Valor Especificado |
1. Cor |
ME-021 |
-0- |
*CP |
2. Espessura |
MA-001 |
mm |
0.78 à 0,82 |
3. Peso Específico |
ASTM D792 Método A |
g/cc |
1,20 a 1,35 |
4. Resistência mínima à tração |
ASTM D882 |
|
|
4.1. Tensão à
ruptura – mínimo |
|
Kg/cm² |
140 |
4.2. Alongamento na
ruptura mínimo |
|
% |
325 |
4.3. Módulo a 100%
alongamento mínimo |
|
Kg/cm² |
65 |
5. Resistência ao rasgo – mínimo |
ASTM
D1004 |
Kg/cm |
45 |
6. Estabilidade Dimensional – máximo |
ASTM D1204 100°C, 15MIN. |
% |
5 |
7. Perda de voláteis |
ASTM D1203 |
% |
0,7 |
8. Resistência de solda em fábrica (alta freqüência) |
ASTM
D3083 |
Kg/cm |
9 |
9. Resistência ao enterramento |
ASTM D3083 120 DIAS |
|
|
9.1. Tensão de
ruptura |
|
% |
5 |
9.2. Alongamento na ruptura |
|
% |
20 |
9.3. Módulo a 100% alongamento |
|
% |
20 |
* CP –
Conforme Padrão
** Os valores acima citados poderão ser modificados de
acordo com as caracteristicas de projetos específicos.
ACESSÓRIOS
P/ AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE "MASSA" p/m3. | PARA LIMPEZA E HIGENIZAÇÃO DE ÁREAS |
·
Em hipótese
alguma, colocar no digestor fertilizantes fosfatados. Sob condições de total
ausência de ar, este material pode produzir fosfina, extremamente tóxica, cujo
contato será fatal.
·
ar deve
circular para que haja ventilação dentro da casa. Se alguém sentir cheiro
forte de ovo podre, abrir as portas e janelas para expelir o gás, e evitar
acender cigarro ou fósforo. Na utilização do biogás, acende-se primeiro o fósforo
e depois abre-se a válvula de gás.
·
O teor de água deve
normalmente situar-se em torno de 90% do peso do conteúdo total. Tanto o
excesso, quanto a falta de água são prejudiciais. O teor da água varia de
acordo com as diferenças apresentadas pelas matérias-primas destinadas à
fermentação.
·
Substâncias
prejudiciais Materiais poluentes, como NaCl, Cu, Cr, NH3, K, Ca, Mg e Ni, são
conciliáveis se mantidas abaixo de certas concentrações diluídas em água
·
A Impermeabilidade ao Ar -
Nenhuma das atividades biológicas dos microorganismos, inclusive, seu
desenvolvimento, reprodução e metabolismo, exigem oxigênio, que em cuja
presença são eles, de fato, muito sensíveis. A decomposição de matéria orgânica
na presença de oxigênio produz dióxido de carbono (CO2); na ausência de ar
(oxigênio) produz metano. Se o biodigestor não estiver perfeitamente vedado a
produção de biogás é inibida.
·
Temperatura adequada
- A temperatura no interior do digestor afeta sensivelmente a produção
de biogás. "Todos os microorganismos produtores de metano são muito sensíveis
a alterações de temperatura; qualquer mudança brusca que exceder a 30°C
afeta a produção. É preciso, pois, a ssegurar uma relativa estabilidade de
temperatura.
·
"É arbitrário pensar
que quanto maior o digestor mais gás produzirá". Já foi dito que "o
sucesso de um digestor depende da sua operação". No caso de um grande
digestor, se não se fizer abastecimento regular de matéria-prima e não houver
adequada manutenção, a produção de gás poderá ser inferior à de um
digestor pequeno. A noção de que é melhor possuir um grande digestor do que
um pequeno deve, pois, ser combatida. Naturalmente, o volume do digestor não
deverá ser tão pequeno que a produção de gás seja insuficiente e as
necessidades não sejam atendidas".
·
Tempo de
Retenção - Caracteriza-se como tempo de retenção o tempo que o material passa
no digestor, isto é, o tempo de entrada e saída dos diferentes materiais na
digestor. Como a água, sólidos e células.
·
Substâncias
Tóxicas - Qualquer nutriente de elemento em solução no digestor, em excesso,
pode provocar sintomas de toxidez ao meio bacteriano. Entretanto uma definição
exata da concentração em que estes elementos passam a ser nocivos é difícil,
devido à complexidade do processo. A presença de hidrocarbonetos-clorofórmio,
tetra cloreto de carbono e outro usados como inseticidas ou solventes
-industrias- constituem fortes agentes tóxicos à digestão anaeróbica. A
presença do íon amônio, em digestores com altas taxas de produção, é um
significante problema.
·
Biologia
da digestão anaeróbica - Os
principais nutrientes dos microorganismos são carbono, nitrogênio e sais orgânicos.
Uma relação específica de carbono para nitrogênio de ser mantida entre 20:1
e 30:1. A principal fonte de nitrogênio são as dejeções humanas e de
animais, enquanto que os polímeros presentes nos restos de culturas representam
o principal fornecedor de carbono. A produção de biogás não é bem sucedida
se apenas uma fonte de material for utilizada.
·
O
desenvolvimento de um programa de biogás também representa um recurso
eficiente para tratar os excrementos e melhorar a higiene e o padrão sanitário
do meio rural.
"O lançamento de dejetos humanos e animais num digestor de biogás
soluciona o problemas de dar fins aos ovos dos esquistossomos e ancilóstomos,
bem como de bactérias, bacilos desintéricos e paratíficos e de outros
parasitas.
·
30 m3 de BIOGÁS equivale a
13 Kg ou seja a um botijão de gás (GLP) de cozinha.
·
A decomposição bacteriana
de matéria orgânica sob condições anaeróbicas (sem oxigênio) é feita em
três fases: Fase de hidrólise; Fase
Ácida; Fase Metanogênica .
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