MONTAGEM DE UM BIODIGESTOR ANAERÓBIO DE BAIXO CUSTO
PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS
Flávia Rosa de Andrade1, Polyana Brustolin, Haroldo Gregório de Oliveira 2
1. Bolsista do Edital 05/2015 IFC Campus Luzerna do Curso de Ensino Médio Integrado em Segurança do Trabalho, 2. Orientador
do IFC Campus Luzerna, docente EBTT, Doutor em Química
Introdução
A busca por fontes alternativas de energia tem sido uma preocupação constante, devido ao
aumento do consumo e da dependência mundial das fontes de energia “nãorenováveis” (Centro de
Gestão e Estudos Estratégicos, 2010). No Brasil este cenário não é muito diferente. Para
acrescentar, a maior fonte de energia em nosso país, a hidroelétrica, sofre variações de produção,
principalmente da região Sudeste devido à estiagem prolongada (Rosa, 2009). Este cenário
econômico, social e científico atual apresenta grande oportunidade para avaliação de outras fontes
de energia, como por exemplo, o biogás (Ereno, 2009). Santa Catarina é o estado com maior
criação de suínos no Brasil e por isso bastante promissor na produção de bioenergia através da
utilização de dejetos destes animais. O processo de biodigestão envolve diversas etapas como a
hidrólise seguida da fermentação ácida do material orgânico e finalmente a formação de gases
como CH4, H2, H2S, CO (Souza e Martins, 2011).
O processo de digestão anaeróbia é promovido por colônia de bactérias que tentam obter
uma fermentação auto-regulada através de assimilação, transformação e decomposição de matéria
orgânica residual em biogás. As bactérias promotoras da degradação anaeróbia são classificadas
em 4 grupos, as das bactérias fermentativas (Bacteroides, Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium,
Bifidobacterium e Lactobacillus), bactérias acetogênicas produtoras de hidrogênio, bactérias
homoacetogênicas (produtoras de etanol) que incluem Acetobacterium woodii e Clostridium
aceticum, e as bactérias metanogênicas (produtoras de metano), especificamente a Clostridia
(Olvera e Lopez-Lopez, 2012). De modo geral, o processo de digestão ocorre em 3 etapas: a) a
hidrólise do material orgânico a polissacarídeos, aminoácidos e glicerol; b) fermentação ácida
obtendo-se ácidos de baixo peso molecular; c) geração de gases CO2, CH4, H2, H2S, CO, N2, O2
e H2O. A produção de gás depende principalmente da temperatura e do pH do meio reacional. As
faixas de temperatura de crescimento biológico são classificadas em psicrofílicas (< 20ºC),
mesofílica (20-40ºC) e termofílicas (> 45ºC). A velocidade de reações biológicas é maior em
elevadas temperaturas, mas um máximo de produção de biogás com elevado teor de CH4 deve ser
produzido na região mesofílica. O pH ótimo para a biodigestão anaeróbia esta entre 6,8 e 7,5.
Meios ácidos reduzem a atividade enzimática e meios alcalinos favorecem a produção de anidro
sulfuroso e gás hidrogênio. O poder calorífico, ou seja, a quantidade de energia liberada na
combustão do biogás está diretamente relacionada ao teor de CH4 presente na mistura gasosa. Por
outro lado, gases como o H2S, produzido em menor quantidade são indesejáveis pois apresentam
capacidade de corrosão no ambiente onde está armazenado (Cremonez et al., 2012). O CH4
produzido pode ser aproveitado, através de tecnologias apropriadas, em microturbinas a gás e em
motores de combustão interna de ciclo Otto. Existe a possibilidade de utilização do biogás em
motores de ciclo Diesel mediante a ottolização ou a conversão de biocombustível diesel/gás
(Pereira, 2005).
Basicamente, o assunto envolve questões sobre acidez, poder calorífico dos diferentes
combustíveis e influência da temperatura nas velocidades de reação química. Desta forma, este
projeto tem a pretensão de promover o desenvolvimento de uma investigação sobre o tema
“biogás como fonte alternativa de energia” realizada por estudantes do ensino médio.
Material e métodos
Os biodigestores foram construídos com capacidades distintas. O primeiro biodigestor
construído é constituído por uma garrafa de plástico de 5 L contendo como matéria orgânica cerca
de 300 g de cascas de banana. O segundo biodigestor anaeróbico foi construído utilizando quatro
garrafas PET onde foi adicionado cerca de 1100 g de matéria orgânica (esterco bovino). O
biodigestor de 5 L de volume e o conjunto de biodigestores foram conectados por mangueiras de
plástico a um reservatório (garrafa PET de 2,5 L contendo CaO em meio aquoso) e as conexões
seladas com silicone para evitar a perda de biogás. Inicialmente, o processo de biodigestão foi
realizado a temperatura ambiente. O primeiro biodigestor não apresentou eficiência na geração de
biogás. Visando aumentar a eficiência na geração de biogás, os biodigestores foram
acondicionados em banho termostatizado (CIENTEC, Banho Maria CT-226) a 37ºC.
Resultados e discussão
Devido à baixa eficiência na geração de biogás a partir de cascas de banana foram
realizadas adaptações à metodologia inicialmente prevista o que permitiu uma reavaliação do
processo de bioconversão de dejetos em gases que podem ser utilizados como fontes energéticas.
Como previsto no projeto, foi utilizado esterco animal, com a ressalva que este foi de origem
bovina. O processo fermentativo com controle de temperatura promoveu uma maior eficiência na
produção de biogás. O controle da temperatura do biodigestor permitiu, após cerca de duas
semanas com o biodigestor acondicionado, a formação de bolhas de biogás. Após este período, foi
observada a formação de biogás a uma velocidade de aproximadamente uma bolha a cada 5
minutos.
Com o objetivo de aumentar a quantidade relativa de CH 4, o CO2 do biogás gerado foi
borbulhado em solução aquosa de CaO resultando na formação de um precipitado insolúvel de
CaCO3. O biogás gerado após este tratamento está sendo armazenado no reservatório para futuras
aplicações.
Conclusão
A construção de um biodigestor “caseiro” com materiais de baixo custo (garrafa PET) e
mangueiras de borracha, cujas conexões foram vedadas com silicone, foi bem sucedida. O sistema
de geração de biogás apresentou baixa eficiência quando foi utilizado casca de banana no
biodigestor. Mudanças realizadas no procedimento como a utilização de esterco bovino e controle
da temperatura permitiu que fosse formada uma maior quantidade de gases no reservatório.
Pretende-se utilizar um sensor de gás metano para avaliar a quantidade deste biogás gerado
durante o processo de fermentação anaeróbica. Os alunos do ensino médio integrado tiveram a
oportunidade de construir um sistema de geração de energia de baixo custo possibilitando um
primeiro contato com atividades de pesquisa durante esta etapa do processo de
ensino/aprendizagem.
Referências bibliográficas
1. Química verde no Brasil: 2010-2030 - Ed. rev. e atual. - Brasília, DF: Centro de Gestão e
Estudos Estratégicos, 2010.
2. Rosa, P. L. Perspectivas hidrelétricas no Brasil. Scientific American Brasil. V. 32, p. 36-41,
2009.
3. Ereno, D. Eletricidade do lixo. Revista FAPESP, v. 165, p. 78-79, 2009.
4. Souza, F. L.; Martins, P. (2011). Ciência e tecnologia na escola: Desenvolvendo cidadania por
meio do projeto “Biogás –Energia renovável para o futuro”. Química Nova na Escola, v. 33, p. 1924, 2011.
5. Olvera, J. R.; Lopez-Lopez, A. Biogas Production from Anaerobic Treatment of Agro-Industrial
Wastewater. Biogas. Croacia, Editora InTech,, 2012, 408 p.
6. Cremonez, P. A.; Feiden, A.; Zenatti, D. C.; Camargo, M. P.; Nadaleti, W. C.; Rossi, E.;
Antonelli, J. Biodigestão anaeróbia no tratamento de resíduos celulósicos. Revista Brasileira de
Energias Renováveis, v. 2, p. 21-35, 2013.
7. Pereira, R. H. Geração Distribuída de Energia Elétrica – Aplicação de Motores Bicombustível
Diesel/Gás Natural, In: 3º Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás, Salvador – BA, 2005.