AVALIAÇÃO DA PRÉ-HIDRÓLISE QUÍMICA E ENZIMÁTICA NO
TRATAMENTO DA BIOMASSA RESIDUAL DA SUINOCULTURA VISANDO
A OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE GERAÇÃO DE ENERGIA (PIBIC)
Engenharia Química
Dr. Jair Juarez João (Orientador), Maria Alice Prado Cechinel. (PIBIC). Curso de
Engenharia Química , Campus Tubarão.
Introdução
Avaliar a capacidade da conversão da biomassa residual proveniente da
suinocultura como fonte de geração de biogás.
Metodologia
A coleta da biomassa residual líquida e sólida (lodo) foi realizada na entrada da
estação de tratamento de efluentes na granja da empresa JCW LTDA, localizada na
cidade de Armazém/SC. Os parâmetros analisados e as metodologias utilizadas para
cada análise estão descritas na tabela 1 e tabela 2, para o efluente e o lodo,
respectivamente.
Tabela 1 – Método de análises físico-químicas do efluente de suinocultura.
Parâmetros
Metodologia
Demanda Biológica de Oxigênio
Respirométrico
Demanda Química de Oxigênio
Titrimetria de oxi-redução
Fósforo Total
Spectroquant NOVA-60-MERCK
Nitrogênio Total
Nitrogênio Kjeldhl Total
Óleos e Graxas
pH
Sólidos Fixos
Sólidos Totais
Sólidos Voláteis
Sulfato
Extrator Soxhlet
Potenciométrica
Gravimétrica
Gravimétrica
Gravimétrica
Gravimétrica, precipitação
Figura 2 – lustração de geração de
biogás em escala laboratorial.
Resultados
Os resultados obtidos para as análises físico-química do efluente e lodo da
suinocultura são mostrados na tabela 3 e tabela 4. Quanto à quantidade de biogás
gerado no processo de biodigestão, os resultados obtidos estão dispostos na Figura
3.
Tabela 4 – Análises físico-químicas do
efluente de suinocultura.
Parâmetros
Resultados
DBO5 (mg.L-1)
7811
DQO (mg.L-1)
10.240
Fósforo Total (%)
2,46
Nitrogênio Total (mg.L-1)
221,1
Óleos e Graxas (mg.L-1)
613,3
pH
6,87
Sólidos Fixos (mg.L-1)
13.985
Sólidos Totais (mg.L-1)
71.176
Sólidos Voláteis (mg.L-1)
57.191
Sulfato (mg.L-1)
0,15
3
Objetivo
Figura 1 – Ilustração do biodigestor em
escala laboratorial.
Volume de Gás (cm )
Segundo a ANEEL, biomassa é todo recurso renovável oriundo de matéria
orgânica proveniente da agricultura, da silvicultura e das indústrias conexas, como
também da fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos que pode ser
utilizada na produção de energia. Biogás é a mistura gasosa produzida por intermédio
do processo fermentativo da biomassa, “essencialmente constituída por metano (CH4)
e dióxido de carbono (CO2), estando o seu poder calorífico diretamente relacionado
com a quantidade de metano existente na mistura gasosa.” (COELHO, et al, 2006).
O acelerado avanço tecnológico, associado a um intenso processo de
urbanização, tem causado sérios problemas ambientais ao planeta, sobretudo nas
nações menos desenvolvidas ou em estágio de desenvolvimento. Em Santa Catarina,
o agronegócio promove a geração de resíduos como subprodutos, que são
classificados como biomassas residuais e podem ser convertidos em energia elétrica
produzida a partir do seu poder calorífico. Atualmente esses resíduos ainda são
subutilizados causando sérios problemas ambientais.
Atualmente, pode-se ter o aproveitamento do biogás em duas situações: o
primeiro caso consiste na queima direta e o segundo diz respeito à conversão
energética, processo que transforma um tipo de energia em outro e, no caso do
biogás, “a energia química contida em suas moléculas é convertida em energia
mecânica por um processo de combustão controlada. Essa energia mecânica ativa um
gerador que a converte em energia elétrica.” (COELHO, et al, 2006).
Tabela 5 – Análises físico-químicas do
lodo de suinocultura.
Parâmetros
Resultados
Fósforo (%)
2,50
Matéria Orgânica (g/kg)
165,88
Nitrogênio (mg/Kg)
1448,07
Óleos e Graxas (mg/Kg)
39189,6
Potássio (%)
0,71
Sódio (%)
0,12
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
(A)
(B)
(C)
(D)
0
5
10
15
20
25
Tempo (dia)
Figura 4 – Volume de gás gerado com diferentes concentrações de matéria orgânica
pelo tempo de análise
Tabela 2 – Método de análises físico-químicas do lodo de suinocultura.
Parâmetros
Metodologia
Fósforo
Gravimétrica - QUIMOCIAC
Matéria Orgânica
Gravimétrica
Nitrogênio
Nitrogênio Kjeldhl Total
Óleos e Graxas
Extrator de Soxhlet
Potássio
Absorção Atômica
Sódio
Absorção Atômica
No processo e avaliação da geração do biogás pelo efluente líquido foram
utilizadas 4 soluções com concentrações diferentes de material orgânico A, B, C e D
com valores de 6.899, 13.985, 17.306 e 19.477, respectivamente. O biodigestor de
bancada foi montado como mostra as Figuras 1 e 2. O volume de biogás gerado foi
mensurado através do seu depósito no reservatório que se equivale ao volume de
solução básica depositado na proveta. As amostras permaneceram com pH entre 6,5 e
7,5 e temperatura entre 35 e 37ºC. A coleta de dados foi realizada 11 vezes num
período de 21 dias, anotando-se os valores de volume gerado e o tempo, assim como
a temperatura ambiente nesse período.
Conclusões
Conclui-se que existe viabilidade no processo de biodigestão da biomassa de
suinocultura, visto que esta apresenta um alto teor de matéria orgânica e sólidos
biodegradáveis. A amostra contendo concentração de 13.985 mg.L-1 foi a que apresentou
melhor eficiência na produção de biogás, com valor aproximado de 800 cm³ de biogás
produzido em 21 dias de digestão. Conclui-se que, apesar de não apresentar
biodegradabilidade comparável ao efluente líquido, a biomassa residual sólida (lodo) pode
ser aproveitada na geração de biogás como elemento enriquecedor de material orgânico ao
efluente.
Bibliografia
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>. Acesso em:
05/06/2010.
CASSINI, S. T. Digestão de resíduos orgânicos e aproveitamento do biogás. Rio de Janeiro: RiMa, 2003.
COELHO, S. T. A conversão da fonte renovável biogás em energia. V CBPE - Congresso Brasileiro de
Planejamento Energético. Brasília, 2006.
LEITE, V.D. et al. Tratamento de resíduos sólidos de centrais de abastecimento e feiras livres em reator
anaeróbio de batelada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Vol. 7, nº 2. Campina Grande,
2003.
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