XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 CARACTERIZAÇÃO DE BIODIGESTORES: DESCRIÇÃO DE SEUS PROCESSOS DE RECICLAGEM DA MATÉRIA ORGÂNICA E PRODUÇÃO DE GÁS Estevão Gottlieb Gatzke (G – GEPRHEA – CCHE – UENP/CJ) Dyego Leonardo Ferraz Caetano (PG – UEL – GEPRHEA – CCHE – UENP/CJ) Luís Carlos de Pontes Silva (PG – UEL – GEPRHEA – CCHE – UENP/CJ) Dr. Laércio Ribeiro Reno (Orientador – GEPRHEA – CCHE – UENP/CJ) RESUMO Este trabalho demonstra alguns modelos de biodigestores, como o Indiano, o Chinês, o Batelada e o da Marinha, abordando seu funcionamento e descrevendo suas etapas, nas quais se dão os processos de: hidrólise, acidogênese, acetogênese, e metanogênese, resultando na produção de biogás, e biofertilizante. Agregar valores aos produtos finais decorrentes deste processo, como a utilização do biogás, empregado na geração de energia limpa e renovável, bem como a aplicação de biofertizante na recuperação do solo, devido seu alto teor de macro e micronutrientes, são perspectivas para maior abordagem em estudos futuros na área de energias renováveis e recuperação de solo. Para este fim, o biodigestor é uma alternativa como forma de reduzir os impactos ambientais causados pela dispersão do gás metano para atmosfera, e da contaminação de corpos d’água, além de empregar o resíduo sólido da biodigestão na adubação de terrenos degradados. Palavras-chave: Biodigestor. Fermentação. Decomposição. Bioenergia. 1 INTRODUÇÃO Considerando o fato de que, com exceção da energia nuclear e da energia geotérmica, todas as outras derivam do sol: combustíveis fósseis, hidrelétrica, eólica, solar, todas têm, na sua principal origem, o sol. (PECORA, 2006). Então temos uma fonte primária de energia, a qual encontra na ecoesfera os sistemas econômicos que interagem com o capital natural (ar, água, terra, etc.). E não é só isso, se pescamos demais, acabamos com a capacidade dos peixes de se reproduzirem: isso significa que os recursos renováveis foram usados além da sua capacidade de recuperação. E há exaustão de recursos não-renováveis, por exemplo, se tirarmos todo o ferro que tem no planeta, ele acaba. (YURA, 2006) O fruto do sistema econômico tem poluição e resíduo. Se propusermos um bom programa de reciclagem e reutilização, podemos devolver parte desse capital natural à 158 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 sua origem. Então deve-se tentar utilizar os resíduos para repor alguma parcela do capital natural. (BÓRIA, 2008) Cientificamente, biodigestão é o nome atribuído ao processo de transformação de polímeros em monômeros orgânico através de bactérias (NATALIE, 2007). O nome biodigestor vem da junção de dois vocábulos que um deles vem do latim: digestione, que se caracteriza em dizer digestão/decomposição; já outra parte da denominação vem do grego: bios, identificado com o significado, vida. (GASPAR, 2009). Portanto a junção desses dois termos deu origem à palavra utilizada neste trabalho, biodigestor, que é um aparato utilizado como auxiliar na degradação de material orgânico, que por sua vez levaria muito tempo a ser destruído e redistribuído sob forma de nutrientes ao solo onde seria o local de sua reutilização pelo ambiente natural. No rearranjo residual ocorrido em tal processo para que se tenham os nutrientes novamente nas formas absorvíveis pelos vegetais, também formam o metano. Este é objeto de estudos, apontado como um ótimo combustível renovável a ser utilizado em motores de ciclo Otto. (DEGANUTTI et al., 2008) Para este fim, o biodigestore é uma alternativa como forma de reduzir os impactos ambientais causados pela dispersão do gás metano para atmosfera, e da contaminação de corpos d’água, além de empregar o resíduo sólido da biodigestão na adubação de terrenos degradados. (NATALIE, 2007) O objetivo deste trabalho foi descrever modelos de biodigestores e suas partes, para que se possa compreender seu funcionamento e dessa forma citar os processos sofridos pela matéria orgânica depositada em seu interior, a fim de proporcionar estudos que agregue mais eficiência em seus processos, e também em sua construção, utilização. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 HISTÓRICO DO BIOGÁS A descoberta do biogás, denominado gás dos pântanos, foi atribuída a Shirley em 1667. No entanto em 1776, Alessandro Volta reconheceu a presença de metano no gás dos pântanos. Já no século XIX o aluno de Louis Pasteur Ulysse Grayon realizou a fermentação anaeróbia (decomposição sem presença de oxigênio) de uma mistura de estrume e água, a 35ºC, obtendo então 100 litros de gás/m³ de matéria. No ano de 1884, ao apresentar os trabalhos do seu aluno à Academia das Ciências, Louis Pasteur considerou que a fermentação podia construir uma fonte de aquecimento e iluminação. (FIGUEIREDO, 2007) 159 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Nas décadas de 50 e 60, Índia e China foram os primeiros países a utilizar o processo de biodigestão, desenvolvendo seus próprios modelos de biodigestores. (MASSOTTI, 2009) Assim como o Brasil, desde a crise do petróleo da década de 1970, diversos países buscaram alternativas para a diversificação de sua matriz energética, acarretando um grande impulso na obtenção de energia gerada pelos processos de tratamento anaeróbio. Porém, as soluções aos problemas de desenvolvimento, devem ser apropriadas às necessidades, capacidades e recursos humanos, recursos financeiros e cultura. Deste modo, o impulso recebido durante a crise não chegou a substituir os recursos não renováveis por fontes renováveis. (BÓRIA, 2008) Tanto na geração de energia, como na propulsão de veículos que ainda são prioritariamente abastecidos com subprodutos de petróleo e da cana de açúcar, o motor de ciclo Otto pode ser empregado com muita facilidade, pois se regulado funciona perfeitamente com o produto resultante do processo, o biogás ou gás metano. (YURA, 2006) A biodigestão vem sendo utilizada como forma de evitar a contaminação de lençóis freáticos por efluentes de granjas de suínos e aves, bem como no início do processo de utilização destes dejetos na geração de energia na região oeste do estado do Paraná. (PARANÁ, 2010) 2.2 CARACTERIZAÇÃO DO BIODIGESTOR O biodigestor compõe-se, de uma câmara fechada na qual a biomassa é fermentada anaerobicamente, (sem a presença de ar). Como resultado desta fermentação ocorre à liberação de metano ou biogás, e a produção de biofertilizante. É possível, portanto, definir biodigestor como um aparelho destinado a decompor a biomassa e em conseqüência desta reação produzir biogás. Tal aparelho, contudo, não produz o biogás, uma vez que sua função é fornecer as condições propícias para que um grupo especial de bactérias, as metanogênicas, degrade o material orgânico, com a conseqüente liberação do gás metano. (YURA, 2006) O principal componente do biogás é o metano representando cerca de 60 a 80% na composição do total de mistura. O metano é um gás incolor, altamente combustível, queimado com chama azul lilás, sem deixar fuligem e com um mínimo de poluição. (BARBOSA, 2003) Em função da porcentagem com que o metano participa na composição do biogás, o poder calorífico deste pode variar de 5.000 a 7.000 kcal por metro cúbico. Esse 160 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 poder calorífico pode chegar a 12.000 kcal por metro cúbico uma vez eliminado todo o gás carbônico da mistura. (FIGUEIREDO, 2007) Traduzindo em termos práticos, uma relação comparativa de equivalência de 1 metro cúbico de biogás com os combustíveis usuais temos: 3 DESCRIÇÃO DOS MODELOS MAIS UTILIZADOS 3.1 BIODIGESTOR MODELO INDIANO Este modelo de biodigestor caracteriza-se por uma unidade denominada gasômetro, a qual se destina com função de retenção do gás obtido através dos processos de degradação da matéria orgânica, a mesma está mergulhada sobre a biomassa em fermentação, ou em um selo d’água externo, e também é composto de uma parede central que divide o tanque de fermentação em duas câmaras. (ROMA, 2003) A parede que divide a área interna do biodigestor faz com que o material circule por todo o interior da câmara de fermentação. O modelo indiano possui pressão de operação nivelada, ou seja, à medida que o volume de gás produzido não é consumido de imediato, o gasômetro tende a deslocar-se verticalmente, com o acumulo de gás aumentando o volume deste, portanto, mantendo a pressão no interior deste constante. (GASPAR, 2009) O fato de o gasômetro estar disposto ou sobre o substrato ou sobre o selo d’água reduz as perdas durante o processo de produção do gás. O resíduo a ser utilizado para alimentar o biodigestor indiano, deverá apresentar uma concentração de sólidos totais não superiores a 8%, para facilitar a circulação do resíduo pelo interior da câmara de fermentação e evitar entupimentos dos canos de entrada e saída do material. (SANTOS, 2007) O abastecimento deverá ser contínuo, ou seja, geralmente é alimentado por dejetos bovinos, suínos, ou outro tipo de material orgânico, que apresentam certa regularidade no fornecimento desse material. Do ponto de vista de montagem, apresenta-se de fácil construção, contudo o gasômetro de metal pode encarecer o custo final, e também à distância da propriedade pode dificultar e encarecer o transporte inviabilizando a implantação deste modelo de biodigestor conforme mostra a figura 01. 161 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Figura 01 Biodigestor do modelo Indiano. (DEGANUTTI et al., 2008) 3.2 BIODIGESTOR MODELO CHINÊS Formado por uma câmara cilíndrica para a fermentação, com teto abobadado, impermeável, com função de armazenamento do biogás. Este biodigestor funciona com base no princípio de prensa hidráulica, de modo que aumentos de pressão em seu interior como conseqüência do acúmulo de biogás resultara no deslocamento do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em sentido contrário quando ocorre descompressão. O modelo Chinês é constituído quase que totalmente em alvenaria, dispensando o uso de gasômetro, reduzindo os custos, contudo podem ocorrer problemas com vazamento do biogás caso a estrutura não esteja bem impermeabilizada. (DEGANUTTI et al., 2008) Neste tipo de biodigestor uma parcela do gás formado na caixa de saída é liberado para a atmosfera, reduzindo parcialmente a pressão interna do gás, por este motivo as construções de biodigestor do tipo chinês não são utilizadas para instalações de grande porte. Semelhante ao modelo indiano, o substrato deverá ser fornecido continuamente, com a concentração de sólidos totais em torno de 8%, para evitar entupimentos do sistema de entrada e facilitar a circulação do material, conforme mostra figura 02. (MIRKO et al, 2006) 162 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Figura 02 Biodigestor do modelo Chinês. (DEGANUTTI et al., 2008) 3.3 BIODIGESTOR MODELO BATELADA Trata-se de um sistema mais simples e de pouca exigência operacional. Sua instalação poderá ser construída de apenas um tanque anaeróbio, ou vários tanques em série. Esse tipo de biodigestor é abastecido de uma única vez, no entanto não é um biodigestor contínuo, mantendo-se em fermentação por um período conveniente, sendo que o material descarregado após o término do período eficaz de produção de biogás. Enquanto, o modelo chinês e indiano presta-se para atender propriedades em que a disponibilidade de biomassa ocorre em períodos curtos, como exemplo aquelas que recolhem o gado duas vezes ao dia para ordenha, permitindo coleta diária de biomassa, que deve ser encaminhada ao biodigestor, o modelo em batelada adapta-se melhor quando essa disponibilidade acontecer em períodos mais longos, como ocorre em granjas avícolas de corte, cuja a biomassa fica a disposição após a venda dos animais e limpeza do galpão. Conforme mostra figura 03 (MASSOTTI, 2009) 163 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Figura 03 Biodigestor do modelo Batelada. (DEGANUTTI et al., 2008) 3.4 BIODIGESTOR MODELO DA MARINHA O modelo da marinha é do tipo horizontal, tendo a sua largura maior que a profundidade, assim aumentando a superfície de contato da biomassa ficando mais exposto ao sol, o que acarreta uma maior produção de gás. Sua cúpula é de plástico maleável (PVC), colocada sobre a biomassa de forma que sua borda fique presa nas caneletas d’água ao redor do reservatório, para que não haja vazamento. Essa cúpula infla como um balão, de acordo com a quantidade de gás produzido. Lembrando que a fim de ajudar a dar pressão ao gás, para que possa ser extraído de dentro do biodigestor, normalmente são utilizados sacos de areia ou pneus velhos sobre a cúpula, aumentando a pressão do gás. Conforme mostra figura 04. (OLIVER, 2008). 164 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Figura 04 Biodigestor modelo da Marinha. (OLIVER, 2008) Vejamos de que forma agem as bactérias que compõem os processos de degradação da matéria orgânica. 4 DIGESTÃO ANAERÓBICA A digestão ou fermentação proporcionada pelos biodigestores, objetiva basicamente à redução ao mínimo do poder poluente e dos riscos sanitários dos dejetos, resíduos e lixos, tendo ao mesmo tempo, como subproduto deste processo o biogás, que pode ou não ser aproveitado e o biofertilizante com várias aplicações práticas. (CARDOSO, 2001) Pode ser comparada a um ecossistema onde diversos grupos de microrganismos trabalham interativamente na conversão da matéria orgânica complexa em metano, gás carbônico, água, gás sulfídrico e amônia, além de novas células bacterianas. (YURA, 2006) Os microrganismos que participam do processo de decomposição anaeróbia podem ser divididos em três importantes grupos: O primeiro deles é o grupo das bactérias hidrolíticas fermentativas, responsáveis pela quebra das moléculas de polímeros em monômeros, o segundo grupo responsável pela fase de acidificação e 165 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 oxidação do composto é o das bactérias fermentativas acidogênicas, e as bactérias acetogênicas, e por fim as árqueas metanogênicas que por sua vez degradam compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono. (OLIVER, 2008) As fases da digestão anaeróbia, e os microrganismos envolvidos em cada etapa do processo: a) Hidrólise Enzimática – Primeira fase do processo de degradação anaeróbia (podendo haver presença de bactérias anaeróbias facultativas, devido à presença de oxigênio), consiste na hidrólise de materiais particulados complexos (polímeros), em materiais dissolvidos mais simples (moléculas menores) essa conversão é conseguida através da ação de enzimas excretadas pelas bactérias hidrolíticas fermentativas. (SGANZERLA,1983) b) Acidogênese – Os produtos solúveis provenientes da fase de hidrólise são metabolizados no interior das células das bactérias fermentativas, sendo convertidos em compostos mais simples, os quais são excretados pelas células. Os compostos produzidos incluem ácidos graxos voláteis, alcoóis, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio, além de novas células bacterianas. Como os ácidos voláteis são o principal produto dos organismos fermentativos, estes são usualmente designados de bactérias fermentativas acidogênicas. (GASPAR, 2003) c) Acetogênese – As bactérias acetogênicas responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica, em substratos apropriados para as árqueas metanogênicas. Os produtos gerados pelas bactérias acetogênicas são o hidrogênio, o dióxido de carbono e o acetato. De todos os produtos metabolizados pelas bactérias acidogênicas, apenas o hidrogênio e o acetato podem ser utilizados diretamente pelas metanogênicas. Porém pelo menos 50% da demanda química de oxigênio biodegradável é convertida em propionato e butirato, os quais são posteriormente decompostos em acetato e hidrogênio pela ação das bactérias acetogênicas. (FILHO, 2001) d) Metanogênese – A etapa final do processo de degradação anaeróbia de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono é efetuada pelas árqueas metanogênicas. As metanogênicas utilizam somente um limitado número de substratos, compreendendo ácido acético, hidrogênio/dióxido de carbono, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono. Em função de sua afinidade por substrato e magnitude de produção de metano, as metanogênicas são divididas em dois grupos principais, um que forma metano a partir de ácido acético ou metanol (metanogênicas acetoclásticas), e o segundo que produz metano a partir de hidrogênio e dióxido de carbono (metanogênicas metanogênicas sejam normalmente os hidrogenotróficas). capazes de formar microrganismos Embora poucas metano partir do predominantes 166 apenas na digestão espécies de acetato, estas são anaeróbia e são XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 responsáveis por cerca de 60 a 70% de toda produção de metano, a partir do grupo metil do ácido acético. E ao contrário das acetoclásticas, praticamente todas as espécies conhecidas de árqueas metanogênicas são capazes de produzir metano a partir de hidrogênio e dióxido de carbono. (ALVES, 2000) Tanto as metanogênicas acetoclásticas quanto as hidrogenotróficas são muito importantes na manutenção do curso da digestão anaeróbia, uma vez que estas são responsáveis pela função essencial de consumir o hidrogênio produzido nas fases anteriores. Com isso, é propiciado o abaixamento da pressão parcial de hidrogênio no meio, tornando possíveis as reações de produção das acidogênicas e acetogênicas, que são inibidas com pressões parciais de hidrogênio acima de 10-4 atm. Caso o substrato contenha sulfatos ou compostos de enxofre ocorrerá a sulfetogênese. A produção de sulfetos é um processo no qual o sulfato e outros compostos a base de enxofre são utilizados como aceptores de elétrons durante a oxidação de compostos orgânicos. Durante esse processo, sulfato, sulfito, e outros compostos sulfurados são reduzidos a sulfeto, através da ação de um grupo de bactérias anaeróbias estritas, denominadas bactérias redutoras de sulfato (ou bactérias sulforredutoras). As bactérias sulforredutoras dividem-se em dois grandes grupos. (SGANZERLA,1983) e) Bactérias sulforredutoras que oxidam seus substratos de forma incompleta até o acetato. f) Bactérias sulforredutoras que oxidam seus substratos completamente até o gás carbônico. Na ausência de sulfato, o processo de digestão anaeróbia ocorre de acordo com as seqüências metabólicas e com a presença de sulfato na água residual, muito dos compostos intermediários formados através dessas rotas metabólicas passam a ser utilizados pelas bactérias sulforredutoras, provocando uma alteração das rotas metabólicas. Dessa forma, as bactérias sulforredutoras passam a competir com as bactérias fermentativas, acetogênicas e com as árqueas metanogênicas pelos substratos disponíveis. (FILHO, 2001) 5 BIOFERTILIZANTE O desenvolvimento do conhecimento sobre a digestão anaeróbia é um dos mais promissores no campo da biotecnologia, isto porque ele é muito importante para promover a degradação dos resíduos orgânicos que são gerados em grandes quantidades nas modernas atividades rurais e industriais. (SOUZA et al., 2005) 167 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Os resíduos de origem animal contêm elevada proporção de biomassa, e sua utilização em sistemas de reciclagem é de extrema importância. Ressaltando os benefícios econômicos e ambientais, ainda comentam da grande importância desses dejetos, onde encontram-se macro e micronutrientes, oferecem água, abrigo e temperatura, e por esse motivo, acabam sendo preferidos por inúmeros micro e macrovetores de grande importância sanitária, como nicho ecológico. (AMARAL et al., 2004) Para Oliveira et al. (2007) o emprego de biofertilizantes é uma prática que tem se mostrado útil e de baixo custo, fato que tem promovido o crescimento de sua utilização no Brasil. Segundo Medeiros et al. (2007), os biofertilizantes são fáceis de obter, isto decorre do fato de que geralmente são compostos de excrementos de animais e encontrados sem dificuldade. Um dos muitos usos dos biofertilizantes é na recomposição de áreas de solo degradado, com a incorporação de matéria orgânica que melhora a retenção de umidade e fornece macro e micronutrientes Buscando amenizar esses problemas na agricultura, os insumos comerciais podem ser substituídos por fertilizantes orgânicos, o que beneficia principalmente os pequenos produtores, mas também a população em geral. (SANTOS & RODELLA, 2007) Depois de passarem no biodigestor, os resíduos resultantes 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 de carbono; • Diminuição na relação carbono nitrogênio da matéria orgânica, o que melhora as condições do material para fins agrícolas; • Solubilidade parcial de alguns nutrientes facilitando a utilização do biofertilizante pelos microorganismos do solo em virtude do material já se encontrar em grau avançado de decomposição, proporcionando maior eficiência do biofertilizante. (PAULO, 2003) Em todos os parâmetros analisados (matéria seca acumulada, área foliar e produtividade), quando utiliza-se o biofertilizante, obtem-se melhores resultados que na utilização de fertilizantes minerais. Em relação às épocas de aplicação, os resultados não se mostram-se altamente diferenciados. Os benefícios e conveniências do biofertilizante, mostram que a utilização 168 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 de efluente de biodigestor na adubação do solo para o cultivo, é uma alternativa que apresenta maiores vantagens. (COSTA, 2002) Existe, atualmente, um esforço para que todas as cidades realizem o tratamento de todo o lixo doméstico, uma vez que a legislação assim o exige, e que as indústrias tratem de seus próprios rejeitos, antes de descartá-los nos corpos d’água ou no solo. (ALVES, 2000) Embora tanto os aterros sanitários, como as granjas de avicultura e suinocultura, e os lixões sejam fontes geradoras de gás metano, este pode ser devidamente coletado, queimado e até utilizados. (PECORA, 2006) Para este fim, o biodigestore é uma alternativa como forma de reduzir os impactos ambientais causados pela dispersão do gás metano para atmosfera, e da contaminação de corpos d’água, além de empregar o resíduo sólido da biodigestão na adubação de terrenos degradados. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Devido à variação nos modelos de biodigestores aqui citados, pode-se perceber a facilidade de adaptação deste aparato em todas as regiões do país, facilitando assim, agregar valor a geração de energia renovável e a produção de biofertilizante, fazendo com que tanto a geração de energia seja mais expressiva, como a recuperação do solo acabe sendo agregada por conseqüência da utilização do biofertilizante, estas são perspectivas para maior abordagem em estudos futuros na área de energias renováveis e recuperação de solo. No Paraná os biodigestores vêm sendo mais utilizado em regiões onde se tem a implantação de granjas de suinocultura, devido ao alto nível de matéria orgânica disponível. Portanto ainda se faz necessário uma maior abordagem deste método para utilização do aparato em regiões com significativa demanda de granjas empregadas a avicultura, devido ser sabido que neste setor a demanda de matéria orgânica também é alta e tem grande potencial para geração de biogás e biofertizante. Nos modelos de biodigestores citados, nota-se que cada modelo tem uma utilização pratica. a) O modelo indiano mostra-se mais apropriado para instalação em pequenas propriedades onde as temperaturas são mais amenas, e onde se tenha fluxo freqüente de material orgânico. b) O modelo chinês apresenta-se com boa utilização para a obtenção de biofertilizante, devido a não existência de campânula para retenção do biogás. 169 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 c) O modelo batelada mostra-se muito funcional quando se diz respeito à degradação de carcaças animais, e material orgânico em propriedades onde o fluxo desta matéria é obtida através de uma periodicidade mais longa, devido ao modelo permitir a retirada do material degradado somente no final do processo, após ter-se esgotado toda produção de biogás, uma vez que a campânula deve ser removida completamente para retirada do material degradado. d) Por fim o modelo da marinha se mostra bastante adequado para propriedades onde a insolação e as temperaturas altas são mais constantes, devido este propiciar maior superfície de exposição da matéria orgânica a irradiação solar decorrente de sua construção, que é feita de forma a deixar o aparato mais raso e com maior área horizontal. 7 REFERÊNCIAS ALVES, J. W. S. Diagnóstico técnico institucional da recuperação e uso energético do biogás gerado pela digestão anaeróbia de resíduos. (Dissertação de Mestrado). Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000. BORBA M. O Uso de Resíduos Sólidos Municipais para Produzir Energia. Institute of Electrical And Electronic Engeneers – IEEE Cidade ano BÓRIA J. et al Impactos Ambientais Relacionados com a Geração de Gás Metano em Aterros Sanitários. Universidade São Carlos-SP Junho / 2002. ______ Impactos Ambientais Relacionados com a Geração de Gás Metano em Aterros Sanitários. Universidade São Carlos – SP, 2008. CHICONATO D. A.; et al Emprego de Biodigestores no Gerenciamento de Resíduos a União das Instituições Educacionais do Estado de São Paulo (UNIESP) – Faculdade de Taquaritinga, Fazenda Contendas, s/nº - Caixa Postal 171, Taquaritinga, Brasil. b Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n, 14884-900, Jaboticabal, Brasil. COELHO, S. T.; et al Estado da arte do biogás. Relatório de acompanhamento. CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa. São Paulo, 2001. COSTA, D. F. Biomassa como fonte de energia, conversão e utilização. (Monografia).Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002. DEGANUTTI R.; et al Biodigestores Rurais: Modelo Indiano, Chinês e Batelada Departamento de Artes e Representação Gráfica, FAAC - Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação, UNESP - Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho. CEP 17033360, Bauru, 170 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 FIGUEIREDO N. J. V. Utilização do Biogás de Aterro Sanitário para Geração de Energia Elétrica e Iluminação a Gás – Estudo de Caso. Universidade Presbiteriana Mackensie. São Paulo, 2007. FILHO, L. F. B., Estudo de gases em aterros de resíduos sólidos urbanos. (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2005. FILHO, E. P. C. Fatores que influenciam na digestão anaeróbia de efluentes líquidos. Sem publicação. CETESB, 2001. FONSECA A. L. F. et al Resíduos Sólidos do Esgoto Sanitário e Impactos Ambientais Universidade De São Paulo Centro De Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada Programa De Pós - graduação em Ciências da Engenharia Ambiental. São Paulo, 2003. GASPAR R. M. B. L. Utilização de Biodigestores em Pequenas e Médias Propriedades Rurais, Com Ênfase na Agregação de Valor: Um Estudo de Caso na Região de Toledo-PR Universidade Federal De Santa Catarina - Programa De Pós graduação em Engenharia De Produção E Sistemas. FLORIANÓPOLIS-SC, 2003. http://www.paginarural.com.br/noticia/57276/parana-parceria-cooperativistaviabiliza-construcao-de-biodigestor 11/11/2010 LIMA, F. P. Energia no tratamento de esgoto: Análise tecnológica e institucional para conservação de energia e uso do biogás. (Dissertação de Mestrado). Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005. MASSOTTI Z. Viabilidade Técnica e Econômica do Biogás a Nível de Propriedade. Epagri. Concórdia, SC. 2009 MIRKO V. et al Estudo da Viabilidade de um Biodigestor no Município de Dourados. Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS. Mato Grosso, 2006. OLIVER A. de P. M. Manual de Treinamento em Biodigestores, (Instituto Winrock – Brasil) cidade Fevereiro/ 2008, PECORA, V., Implantação de uma unidade demonstrativa de geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento do esgoto residencial da USP – Estudo de Caso (Dissertação de Mestrado). Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. ROMA P. H. de S. Biodigestor: Alternativa Para o Manejo do Lixo em Áreas Ecoturísticas Universidade de Brasília Centro de Excelência em Turismo. Brasília DF, 2003. SGANZERLA, E. Biodigestores: uma solução. Porto Alegre. Agropecuária, 1983. YURA, D.; TURDERA, M. V. Estudo da viabilidade de um biodigestor no município de Dourados. (Trabalho de pesquisa). Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, UEMS, 2006. 171 XI C ON G R ES SO D E E D U C AÇ Ã O DO NORT E PI ON EI R O Educar para a Emancipação: a Reorganização da Escola e do Espaço Pedagógico U E NP -C C H E -C L C A– C A M PU S J A C AR E ZI N HO A N AI S – 2 0 1 1 I SS N – 1 8 0 8 -3 5 7 9 Para citar este artigo: GATZKE, Estevão Gottlieb et al. Caracterização de biodigestores: descrição de seus processos de reciclagem da matéria orgânica e produção de gás . In: XI CONGRESSO DE EDUCAÇÃO DO NORTE PIONEIRO Jacarezinho. 2011.Anais...UENP – Universidade Estadual do Norte do Paraná – Centro de Ciências Humanas e da Educação e Centro de Letras Comunicação e Artes. Jacarezinho, 2011. ISSN – 18083579. p. 158 – 172. 172