Biodigestor é uma estrutura projetada e construída de modo a produzir a situação mais favorável possível para que a degradação da biomassa seja realizada em anaerobiose (sem contato com o ar). Isso proporciona condições ideais para que certos tipos especializados de bactérias, altamente vorazes em se tratando de materiais orgânicos, passem a predominar no meio e, com isso, provocar a degradação de forma acelerada e por consequencia a liberação dos gases.
O biogás fica armazenado na área livre da cúpula do biodigestor, ou pode ir para um gasômetro, com a função de acumulação do gás.
Após o tempo de rentção hidraulica adequado para degradação da biomassa e metanogênese, o biogás pode ser canalizado para múltiplos usos como processos de aquecimento ou resfriamento, acionamento de motogeradores de energia elétrica que utilizem esse combustível, ou como combustívél automotivo após a purificação que promove a remoção do CO2 e do H2S.
Diagrama Simplificado da Produção de Biogás
De maneira objetiva o Biodigestor é um reservatório onde se coloca a biomassa misturada com água. É no seu interior que acontece a fermentação da biomassa, dando origem ao biogás. Com a crise do petróleo, na década de 70, foi trazida para o Brasil a tecnologia dos biodigestores, sendo os principais modelos implantados o Chinês, Indiano e o Canadense.
Biodigestores consistem em uma câmara fechada onde os resíduos orgânicos das produções rurais ou agrícolas são armazenados sem a presença de ar atmosférico, provocando uma fermentação através de digestão anaeróbica, produzindo biogás e biofertilizante (GASPAR, 2003).
Santos (2000) define o biodigestor como sendo um tanque fechado nos quais os microrganismos entram em contato com o resíduo em condições de ausência de oxigênio. Nestas condições os microrganismos alimentam-se da matéria orgânica consumindo os nutrientes presentes nos resíduos, obtendo-se assim, a energia e o material necessário para crescerem e se multiplicarem.
Ainda Segundo Gaspar (2003) existem vários tipos de biodigestores, porem os mais difundidos são chineses e indianos. Cada um possui sua peculiaridade, porem ambos têm como objetivo criar condição anaeróbica, ou seja, total ausência de oxigênio para que a biomassa seja completamente degradada. Sendo assim a finalidade dos biodigestores é criar um ambiente ideal para o desenvolvimento da cultura microbiana, responsável pela digestão anaeróbica da biomassa (COMASTRI FILHO, 1981).
Florentino (2003), tendo em vista a crise de energia e a consequente busca por fontes alternativas, os biodigestores têm sido um grande destaque. Os biodigestores são importantes processos de modernização da agropecuária, pois tem uma alta demanda energética e também gera resíduos animais que podem ocasionar problemas em relação a partes sanitárias.
Barrera (1993) menciona que o biodigestor, como toda grande ideia, é genial por sua simplicidade sendo basicamente composto de uma câmara fechada onde a biomassa é fermentada anaerobicamente e o biogás resultante é canalizado para ser empregado nos mais diversos fins.
Devem-se também avaliar corretamente os materiais a serem utilizados para a construção do biodigestor, pois pode ocorrer a formação de gases tóxicos e corrosivos, como o gás sulfídrico (H2S) (BRITES; GAFEIRA, 2007).
Biodigestor Indiano
Modelo Indiano – Feito de alvenaria apresenta fácil construção, porém a campânula, que é feita de metal, pode encarecer o biodigestor além de necessitar de manutenções constantes devido à oxidação do metal. Este tipo de biodigestor é o mais eficiente, pois seu modelo permite que a matéria orgânica circule por todo o seu interior e também por manter pressão do gás constante, pois, à medida que o gás é produzido e não é consumido, a campânula tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume e assim mantendo a pressão (DEGANUTTI, PALHACI, ROSSI, 2002).
Esquema construtivo de um Biodigestor Indiano (DEGANUTTI, PALHACI, ROSSI, 2002)
Onde:
H - é a altura do nível do substrato;
Di - é o diâmetro interno do biodigestor;
Dg - é o diâmetro do gasômetro;
Ds - é o diâmetro interno da parede superior;
h1 - é a altura ociosa (reservatório do biogás);
h2 - é a altura útil do gasômetro.
a - é a altura da caixa de entrada.
e - é a altura de entrada do cano com o efluente.
Biodigestor Chinês
Modelo Chinês – É inteiramente construído de alvenaria, dispensando o uso do aço, como é feito no modelo indiano, reduzindo os custos. Porém, devido aos solos encontrados no Brasil e o clima, constantemente ocorrem rachaduras em sua estrutura liberando o gás. Não é recomendado para instalações de grande porte, semelhante ao indiano o material orgânico deve ser fornecido continuamente.
Esquema construtivo de um biodigestor Chinês (DEGANUTTI, PALHACI, ROSSI, 2002)
Onde:
D - é o diâmetro do corpo cilíndrico;
H - é a altura do corpo cilíndrico;
Hg - é a altura da calota do gasômetro;
hf - é a altura da calota do fundo;
Of - é o centro da calota esférica do fundo;
Og - é o centro da calota esférica do gasômetro;
he - é a altura da caixa de entrada;
De - é o diâmetro da caixa de entrada;
hs - é a altura da caixa de saída;
Ds - é o diâmetro da caixa de saída;
A - é o afundamento do gasômetro;
Biodigestor Canadense
Modelo Canadense - O biodigestor Canadense, também conhecido como da marinha ou fluxo tubular, caracteriza-se por possuir uma base retangular onde o substrato é depositado, com a largura maior que a profundidade, fazendo com que há maior área de exposição ao sol, tornando maior a produção de biogás, seu gasômetro é feito em manta flexível de PVC, que apesar de caro é fácil no manuseio de limpeza, podendo ser retirado, infla como um balão conforme a produção do biogás. Esse modelo pode ser construído abaixo da terra ou não, sendo mais usado em regiões quentes, onde a temperatura ambiente ajuda a manter a temperatura do biodigestor em níveis adequados para a realização do processo de digestão, anaeróbia. Contendo assim o tanque de entrada, o tanque de saída, o gasômetro de PVC e a tubulação de saída de gás como os seus componentes (NISHIMURA, 2009). O biodigestor de fluxo tubular é amplamente difundido em propriedades rurais e é, hoje, a tecnologia mais utilizada dentre as demais. Neste tipo de biodigestor, o biogás pode ser enviado para um gasômetro separado, permitindo maior controle.
Esquema de construtivo de um biodigestor canadense (INSTITUTO WINROCK – BRASIL, 2008)
Embora o biodigestor descrito apresente a vantagem de ser de fácil construção, possui menor durabilidade, como no caso da lona plástica perfurar e deixar escapar gás (LUCAS JUNIOR; SOUZA, 2009). De acordo com revisão de Silva e colaboradores (2009) a opção da construção do biodigestor canadense, deve-se seguir alguns parâmetros quanto a localização do mesmo:
a. Condições locais do solo;
b. Facilidade na obtenção, preparo e armazenamento da biomassa;
c. Facilidades na remoção e utilização do biofertilizante.
Classificação dos biodigestores
Os biodigestores podem ainda ser classificados quanto ao seu sistema de abastecimento:
Sistema descontínuo (batelada) – O biodigestor de carga descontinua é um modelo simples, próprio para produções pequenas de biogás. Este tipo de digestor recebe um carregamento de matéria orgânica, que só é substituído após um período médio de 40 dias para que ocorra a biodigestão de todo o lote. Trata-se de um comumente com tanque de alvenaria, metalon fibra de vidro, o qual é carregado, fechado e, depois de em média 15 á 20 dias de fermentação (isso em função ao tamanho do biodigestor), começa a produzir biogás. Depois de usar o gás, o biodigestor de batelada é aberto, descarregado, para logo ser limpo e novamente recarregado, reiniciando o processo. É interessante e recomendável ter duas unidades. Quando um biodigestor começa a produzir, o outro é carregado, e quando acaba o biogás de um, o outro já começa a produzir. (SALOMOM – CERPCH, 2007)
Diagrama esquemático do sistema descontínuo de biodigestão (SALOMOM – CERPCH, 2007)
Sistema contínuo – Os biodigestores de carga contínua, são construídos de tal forma que podem ser abastecidos diariamente, permitindo que a cada entrada de material orgânico a ser processado exista uma saída de material já processado. Os modelos mais conhecidos de biodigestores contínuos são o Indiano e o Chinês. Ambos são construções que possuem a sua maior parte disposta abaixo do nível do solo.
Num sistema contínuo a matéria orgânica é introduzida na cuba de fermentação com uma determinada taxa de diluição (a qual depende do tipo de matéria orgânica a fermentar), onde fica retida durante vários dias. O tempo de retenção resulta de um compromisso entre o volume de gás a produzir, o grau de digestão que se pretende e a temperatura de funcionamento. Depois de carregada a cuba e iniciada a fermentação, impõe-se a estabilização do sistema. É importante a verificação de todos os parâmetros como o pH, temperatura, qualidade do efluente, produção e qualidade do gás. (SALOMOM – CERPCH, 2007)
Diagrama esquemático do sistema contínuo de biodigestão (SALOMOM – CERPCH, 2007)
Cuidados básicos com os biodigestores
- Antes de começar a construir um biodigestor é necessário avaliar o tipo de criação que há na propriedade e suas práticas de manejo, o total de dejetos, a estrutura de confinamento existente, a disponibilidade hídrica, o potencial a demanda de energia elétrica e a demanda por biofertilizante.
- Consulte sempre um profissional especializado antes de começar seu projeto para obter a melhor indicação quanto ao modelo de biodigestor a ser implantado e se o fluxo de cargo do biodigestor será contínuo ou em batelada.
- Se o estudo apontar para um biodigestor de fluxo contínuo (indiano, chinês ou tubular), lembre-se de que o abastecimento de matéria orgânica precisa ser diário, sob pena de não haver biogás disponível regularmente.
- O biodigestor precisa ser construído em local adequado que permita o fácil escoamento da mistura dejetos+água, o local precisa ser cercado para evitar o acesso de animais.
- Observe qualquer alteração no manejo dos animais que eventualmente possa impedir a utilização do esterco para obtenção de biofertilizante (aplicação de antibióticos ou outros medicamentos, por exemplo).
- Os dejetos colocados na caixa de entrada do sistema devem ter cerca de 8% de material sólido, para não entupir tubulações e para que o processo de fermentação se desenvolva corretamente.
- Para isso, o esterco é misturado com água na proporção correta e posteriormente bem homogeneizado, evitando a formação de "pelotas" no interior do biodigestor.
- O biodigestor precisa ser submetido a uma manutenção em média a cada três anos, com checagem de toda a estrutura, das geomembranas empregadas no biodigestor, repintura do gasômetro (se for metálico) e
remoção dos materiais sedimentados como a areia ingerida pelos animais junto com
capim ou rações e que é eliminada com as fezes e acaba por se concentrar no fundo do biodigestor ao longo do tempo comprometendo o processo.
Biogás
O biogás é obtido a partir da decomposição da matéria orgânica (biomassa). A biomassa é colocada dentro do biodigestor, onde através da digestão e fermentação das bactérias anaeróbicas é transformada em um gás conhecido como metano. Esse tipo de bactéria não precisa de ar para sobreviver, por isso o ambiente tem que ser o mais vedado possível. O biogás pode ser utilizado:
- em lampião;
- para aquecimento de fogões;
- como combustível para motores de combustão interna;
- em geladeiras;
- em chocadeiras e campânulas;
- em secadores de grãos ou secadores diversos;
- para a geração de energia elétrica.
O biogás é inflamável, por isso deve-se ter alguns cuidados ao fazer uso desse gás.
Biomassa
Biomassa são restos orgânicos encontrados na natureza, que podem ser usados na produção de biogás, tais como:
- excrementos ( bovino, suíno, eqüino, etc.);
- plantas aquáticas ( aguapé, baronesa, etc.);
- folhagem;
- gramas;
- restos (de rações, frutas, alimentos, etc);
- cascas de cereais (arroz, trigo, etc);
- esgotos residenciais
Biofertilizante
Após todo o processo de produção do biogás, existe uma sobra dentro do biodigestor que podemos chamar de biofertilizante.
O biofertilizante pode ser usado como adubo orgânico para fortalecer o solo e para o desenvolvimento das plantas.
Desta forma, o uso do biofertilizante apresenta algumas vantagens, como:
- não apresenta custo nenhum se comparado aos fertilizantes inorgânicos;
- não propaga mau cheiro;
- é rico em nitrogênio, substância muito carente no solo;
- a biomassa que fica dentro do biodigestor sem contato com o ar, mata todas as bactérias aeróbicas e germes existentes
nas fezes e demais matérias orgânicas;
- está livre dos parasitas da esquistossomose, de vírus da poliomielite e bactérias como a do tifo e malária;
- recupera terras agrícolas empobrecidas em nutrientes pelo excesso ou uso contínuo de fertilizantes inorgânicos, ou seja,produtos químicos;
- é um agente de combate a erosão, porque mantém o equilíbrio ecológico retendo maior quantidade de água pluvial;
- o resíduo da matéria orgânica apresenta uma capacidade de retenção de umidade pelo solo, permitindo que a planta se desenvolva durante o período de seca.
Saiba mais sobre o biogás
O que é um Biodigestor?
