PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE DEJETOS ANIMAIS

UNIVERSIDADE FEDERAL FRONTEIRA SUL  

CAMPUS CERRO LARGO  

CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA

MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

PROF. DR. DANIEL J. DAROIT

 

 

  MIQUEIAS C. SILVA 

 

 

PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE DEJETOS ANIMAIS

 

 

 

 

  

 

 

  

 

 

CERRO LARGO/RS 

2023

INTRODUÇÃO

As indústrias bovinocultura, suinocultura e avicultura brasileira são extremamente produtivas e crescem a cada ano. Sabendo desse nível de produção em larga escala os desafios de se manter um controle em toda produção de fezes que estes animais geram é um problema ambiental que devem ter remediações imediatas que possam evitar danos catastróficos ao meio ambiente.

As práticas de produção animal são as que mais causam impacto ao meio ambiente, de acordo com órgãos competentes é uma área que mais causam resíduos que impactam severamente os recursos hídricos (Gaspar, 2003). Ao direcionar esses resíduos as alternativas viáveis de produção de gás, dar-se utilidade ao que antes era apenas descartado tanto para as indústrias quanto para as unidades rurais.

         A utilização do biodigestor anaeróbico é uma alternativa econômica que gera energia e degradação destes resíduos corretamente. Além de gerar o que pretende eficientemente os biodigestores geram também como produto do processo final das reações que ocorrem dentro do sistema, substratos que podem ser utilizados como biofertilizantes (Antunes, 2019).

        Os desejos desses animais, sendo os fezes e urinas, quando confinados às condições anaeróbicas durante o confinamento, os processos químicos geram gás metano. Este processo é indicado quando se há uma quantidade expressiva de animais que geram quantidades extremas de excrementos (Zanette, 2009).

        A produção de biogás pode ser obtida tanto a partir dos resíduos agrícolas quanto dos animais. Este gás obtém em sua composição por gás metano, dióxido de carbono, gás amônia, sulfeto de hidrogênio e nitrogênio, e pode substituir com a mesma eficiência o gás natural devido a extração está se tornando dificultosa (Souza et al., 2005).

BIODIGESTOR ANAERÓBIO

O biodigestor/biorreator pode-se definir como uma câmara de fermentação onde se põe e confina material orgânico para decompor, a decomposição dessa matéria ocorre em condições anaeróbia, sem ar atmosférico no meio, essas condições permitem que os microrganismos presente nessa matéria possam degradá-la resultando na formação de gases e biofertilizantes ao final desse processo (Oliver et al., 2008).

        Esse processo que ocorre dentro do biodigestor depende diretamente de ação bacteriana que acontece em três etapas: hidrólise (que reduz o tamanho das moléculas), produz ácidos orgânicos e produz o gás metano. Sendo o metano a principal composição do biogás, gás incolor e inodoro (Oliver et al., 2008).

        Existem muitos modelos de biodigestores que em sua maioria são compostos por um tanque que armazena a biomassa e que ocorre as transformações químicas e um gasômetro para armazenar o biogás. Os modelos mais conhecidos são: o chinês, indiano, canadense, alemão todos possuem estruturas diferentes, mas com o mesmo propósito que é gerar biogás a partir dos desejos de animais como suínos, bovinos e aves.

        Mas qual biodigestor é mais adequado? A escola está na particularidade de cada resíduo particulado que for usado como matéria prima. Entender o processo que ocorre dentro do sistema, em como tudo ocorre na biodigestão anaeróbica. Basicamente ter conhecimento nos três principais tipos de biodigestores e as condições que permitem seu funcionamento para ter uma boa eficiência: tempo de retenção de microrganismo (TRM); tempo de retenção hidráulica (TRH); tempo de retenção e sólidos (TRS), conforme Fukayama (2008).

        Os tempos em que o microrganismo permanece no sistema são TRM e TRS, no TRH está o intervalo de tempo que o efluente necessita para ocorrer a biodigestão. Mas esses períodos são em dias, pois a alta produção de metano ocorre no TRM e TRS, em sistema batelada só o TRH que se considera (Fukayama, 2008).

        Como dito anteriormente os processos que ocorrem basicamente dentro do biodigestor anaeróbico levando em consideração de cada etapa temos:

• Hidrólise: nesta fase ocorre a fragmentação das moléculas mais complexas (carboidratos, proteínas e lipídios), são reduzidas a moléculas menores por meio da ação de bactérias que excretam enzimas que dissolvem as moléculas maiores. Proteínas são reduzidas a peptídeos, carboidratos em açúcares, lipídios em ácidos graxos de longas cadeias e glicerol. Dependendo do tipo de matéria orgânica pode tornar a hidrólise lenta e limitar todo o processo (Aquino; Chernicharo, 2005).
• Acidogênese: fase em que os produtos gerados na fase de hidrólise a microbiota no sistema (as acetanogênicas) os transformam em ácido acético, dióxido de carbono, hidrogênio e ácidos orgânicos como o propiônico e butírico que serão convertidos em ácido acético (Tietz et al., 2013).
• Metanogênese: esta é a última fase do sistema anaeróbio que degrada compostos orgânicos onde as bactérias metanogênicas transformam os produtos das fases anteriores em metano e dióxido de carbono. Estas bactérias utilizam uma quantidade limitada de substrato, sendo ácido acético, hidrogênio, dióxido de carbono, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono. Elas possuem dois processos: uma que transforma ácido acético ou metanol em metano, e outro que transforma hidrogênio e dióxido de carbono em metano (Antunes, 2019).

        As etapas desse processo pode ser melhor visualizada no esquema abaixo:

Figura 1 – Processos do biodigestor anaeróbio.

[pic 1]

Fonte: Hepp, (2016).

FATORES QUE INFLUENCIAM NO BIODIGESTOR ANAERÓBIO

Fatores que podem influenciar diretamente no processo de biodigestão anaeróbia são a temperatura, pH, composição do substrato, faixas de crescimento e declínio da microbiota. A velocidade do metabolismo das bactérias é influenciada pela temperatura, que também afeta no equilíbrio iônico e solubilidade dos substratos (Orrico Junior, 2007). Sendo que a maioria das bactérias da fase metanogênica são mesófilas.

A acidez (pH) o ponto ideal de acidez varia para cada grupo bacteriano, os valores ideias nas fases hidrolíticas e acidogênicas estão entre 5,2 e 6,3 e na fase metanogênese  o valor ideal do pH é entre 6,5 e 8 (Antunes, 2019).