Um biodigestor é um equipamento utilizado para a produção de biogás a partir da decomposição de matéria orgânica, como restos de comida, fezes de animais e resíduos agrícolas. Este processo de decomposição é feito por bactérias anaeróbias, que transformam a matéria orgânica em biogás, composto principalmente por metano e gás carbônico.
Existem diferentes tipos de biodigestores, como os biodigestores de batelada, contínuos, plug flow e biodigestores de alta taxa, cada um com suas particularidades e formas de operação. As vantagens do uso de biodigestores incluem a produção de biogás como fonte de energia renovável, redução de resíduos orgânicos, produção de biofertilizante e redução de emissão de gases de efeito estufa.
No entanto, também existem algumas desvantagens no uso de biodigestores, como a necessidade de manutenção constante, custos de instalação e operação, e a necessidade de um espaço adequado para a construção do equipamento. Apesar disso, os benefícios ambientais e econômicos proporcionados pelo uso de biodigestores fazem com que eles sejam uma opção sustentável e viável para o tratamento de resíduos orgânicos.
Prós e contras do biodigestor: saiba as vantagens e desvantagens dessa tecnologia sustentável.
Os biodigestores são sistemas que convertem resíduos orgânicos em biogás e biofertilizante por meio da fermentação anaeróbica. Essa tecnologia sustentável tem se tornado cada vez mais popular devido aos seus diversos benefícios ambientais e econômicos. No entanto, como qualquer outra tecnologia, os biodigestores também possuem vantagens e desvantagens que devem ser consideradas antes de sua implementação.
Para que serve o biodigestor e quais são seus tipos?
O biodigestor serve para aproveitar resíduos orgânicos, como restos de alimentos, esterco animal e esgoto, transformando-os em biogás (uma mistura de metano e gás carbônico) e biofertilizante (rico em nutrientes). Existem diferentes tipos de biodigestores, como os de modelo indiano, chinês, batelada, contínuo e plug-flow, sendo que cada um possui características específicas de operação e eficiência.
Vantagens do biodigestor
Uma das principais vantagens do uso de biodigestores é a produção de biogás, uma fonte de energia renovável que pode ser utilizada para cozinhar, gerar eletricidade e até mesmo como combustível veicular. Além disso, o biofertilizante gerado no processo é um excelente adubo orgânico, reduzindo a necessidade de fertilizantes químicos e contribuindo para a saúde do solo.
Desvantagens do biodigestor
Por outro lado, os biodigestores também apresentam algumas desvantagens. Um dos principais desafios é a necessidade de um investimento inicial relativamente alto para a construção e manutenção do sistema. Além disso, a complexidade do processo de fermentação anaeróbica pode exigir conhecimentos técnicos específicos para o seu funcionamento adequado.
Portanto, é importante avaliar cuidadosamente os prós e contras antes de implementar um sistema de biodigestão em sua propriedade.
Tipos de biodigestores: conheça as diferentes opções para produção de energia sustentável.
O biodigestor é uma tecnologia que transforma resíduos orgânicos em biogás e adubo orgânico, promovendo a produção de energia de forma sustentável. Existem diferentes tipos de biodigestores, cada um com características específicas que se adaptam a diferentes necessidades e condições. Vamos conhecer alguns deles.
Um dos tipos mais comuns de biodigestor é o biodigestor anaeróbico, que é utilizado para a produção de biogás a partir da decomposição de resíduos orgânicos em ausência de oxigênio. Este tipo de biodigestor é indicado para pequenas propriedades rurais e pode ser construído de forma simples e econômica.
Outro tipo de biodigestor é o biodigestor aeróbico, que utiliza oxigênio para acelerar o processo de decomposição dos resíduos orgânicos. Este tipo de biodigestor é mais eficiente na produção de biogás, mas também é mais complexo e requer um investimento maior em sua construção.
Além disso, existem os biodigestores de fluxo contínuo e os biodigestores de batelada, que se diferenciam pela forma como os resíduos orgânicos são adicionados e processados no sistema. Os biodigestores de fluxo contínuo são mais indicados para grandes propriedades rurais, enquanto os biodigestores de batelada são mais adequados para pequenas produções.
Cada um deles apresenta vantagens e desvantagens, e a escolha do tipo de biodigestor mais adequado deve levar em consideração as características do local, a quantidade de resíduos orgânicos disponíveis e a demanda de energia da propriedade.
Por fim, é importante ressaltar que os biodigestores são uma alternativa sustentável e eficiente para a produção de energia a partir de resíduos orgânicos, contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa e para a promoção da economia circular.
Qual a finalidade de um biodigestor na produção de energia sustentável?
Um biodigestor é um sistema que tem como finalidade principal a produção de energia sustentável por meio da decomposição de matéria orgânica. Esse processo gera biogás, uma mistura de gases composta principalmente por metano e dióxido de carbono, que pode ser utilizado como fonte de energia para diversas finalidades.
Existem diversos tipos de biodigestores, sendo os mais comuns os biodigestores anaeróbicos, que funcionam na ausência de oxigênio. Eles podem ser de diferentes tamanhos e formatos, desde pequenos sistemas domésticos até grandes unidades industriais.
As vantagens do uso de biodigestores na produção de energia sustentável são inúmeras. Além de gerar energia limpa e renovável, o processo de biodigestão também contribui para a redução do impacto ambiental, uma vez que evita a emissão de gases de efeito estufa provenientes da decomposição da matéria orgânica em aterros sanitários.
No entanto, é importante ressaltar que existem algumas desvantagens associadas ao uso de biodigestores, como a necessidade de manutenção constante, o tempo de retorno do investimento e a dependência da disponibilidade de matéria orgânica para manter a produção de biogás.
Locais de aplicação possíveis para o biodigestor: onde ele pode ser utilizado?
Os biodigestores são equipamentos que podem ser utilizados em diversos locais para o tratamento de resíduos orgânicos e a produção de biogás. Eles podem ser aplicados em propriedades rurais, fazendas, indústrias, restaurantes, supermercados, hospitais e até mesmo em residências.
Nas propriedades rurais, os biodigestores são utilizados para o tratamento dos dejetos animais, como esterco, e a produção de biogás para a geração de energia. Nas indústrias, eles podem ser empregados no tratamento de efluentes líquidos e na produção de energia a partir dos resíduos orgânicos gerados no processo produtivo.
Em restaurantes e supermercados, os biodigestores são utilizados para o tratamento dos resíduos orgânicos provenientes da cozinha, reduzindo assim a geração de lixo e contribuindo para a sustentabilidade do negócio. Já nos hospitais, eles são empregados no tratamento dos resíduos biológicos e na produção de biogás para o aquecimento de água e geração de energia.
Por fim, os biodigestores também podem ser instalados em residências, permitindo o tratamento dos resíduos orgânicos domésticos e a produção de biogás para o uso no fogão ou aquecedor. Com isso, é possível reduzir a quantidade de resíduos destinados aos aterros sanitários e promover a sustentabilidade ambiental.
Biodigestor: para que serve, tipos, vantagens, desvantagens
Um biodigestor é um tanque fechado onde o gás metano e o fertilizante orgânico são gerados a partir da fermentação anaeróbica da matéria orgânica. A base biológica é a decomposição da matéria orgânica pela ação das bactérias através da hidrólise, acidificação, acetanogênese e metanogênese.
O biodigestor fornece as condições controladas necessárias para o processo de biodigestão. Após esse processo, biogás (metano, dióxido de carbono, nitrogênio e sulfeto de hidrogênio), biosol (fertilizante sólido) e biol (fertilizante líquido) são obtidos como produtos finais.
A operação básica começa com a adição de resíduos orgânicos e água a um recipiente hermético, no qual é gerado o processo de fermentação anaeróbica. O biogás é então extraído para armazenamento, uso direto ou como fertilizante.
Os três tipos básicos de biodigestores de acordo com seu sistema de carregamento são descontínuos, semicontínuos e contínuos. Os biodigestores descontínuos são carregados com resíduos orgânicos apenas uma vez em cada processo de produção e, em seguida, o fertilizante é extraído para iniciar outro ciclo.
As cargas semi-contínuas são carregadas em períodos regulares extraindo a quantidade de fertilizante equivalente ao volume carregado. Sistemas contínuos são plantas industriais com carga permanente de matéria orgânica, bem como a extração de biogás e fertilizantes.
Entre as vantagens dos biodigestores estão a gestão adequada dos resíduos orgânicos, a reciclagem e a redução dos riscos ambientais. Além disso, são produzidos energia (biogás) e fertilizantes orgânicos, o que gera um valor econômico e ambiental.
No entanto, existem também algumas desvantagens, como o consumo de água, a dificuldade de manter os níveis ideais de temperatura e a presença de substâncias nocivas (sulfeto de hidrogênio, siloxenos). Também destaca o acúmulo de matéria-prima próxima à área e os riscos de explosões.
Você pode construir um biodigestor caseiro com custo relativamente baixo e processar resíduos orgânicos de cozinha. Para isso, é necessária apenas uma tampa estanque e alguns materiais de encanamento (tubos de PVC, torneiras, entre outros).
Em uma escala maior, em casas nas áreas rurais, o sistema de construção mais econômico e relativamente fácil é a linguiça. Este sistema consiste basicamente em um saco poli selado e as conexões correspondentes.
Para que serve
– Tratamento e reciclagem de resíduos orgânicos
Os biodigestores são alternativas tecnológicas muito úteis da perspectiva do gerenciamento sustentável de resíduos orgânicos e da produção de energia renovável. Por exemplo, eles fornecem uma alternativa para a reciclagem de resíduos orgânicos sólidos e líquidos, que são transformados em matéria-prima para o biodigestor.
A reciclagem de resíduos orgânicos dessa maneira reduz seu impacto poluidor e gera economia em seu gerenciamento. Os biodigestores são usados para tratamento de águas residuais, processamento de resíduos orgânicos urbanos sólidos e resíduos agrícolas e de gado.
– Produção de biogás e biofertilizantes
O processo de digestão anaeróbica gera como biogás e produtos fertilizantes orgânicos.
Biogás
O biogás possui cerca de 60% de gás metano, que é um combustível altamente calórico e pode ser usado para produção de energia. Pode ser usado para cozinhar, gerar eletricidade (turbinas a gás), mover motores ou aquecer.
Biofertilizantes
Os biofertilizantes resultantes dos biodigestores são obtidos no estado (biosol) e líquido (biol) com altos níveis de macro e micronutrientes. A partir do biol, os macronutrientes básicos (fósforo, nitrogênio e potássio) podem ser obtidos isoladamente através de processos de ultrafiltração e osmose reversa.
Biol contém quantidades significativas de hormônios do crescimento úteis para o desenvolvimento de plantas, como ácido indolacético, giberelinas e citocininas, entre outros.
Como funciona
O biodigestor atua gerando um processo de biogásificação através da digestão anaeróbica, a partir da decomposição da matéria orgânica hidratada e na ausência de ar. Isso ocorre através de um processo de fermentação cujos principais produtos são gás metano (CH 4 ) e dióxido de carbono (CO 2 ).
– Carga e agitação do biodigestor
É realizado através do tanque de carregamento, que consiste em um tanque no qual a matéria orgânica é preparada para ser adicionada pelo tubo de carregamento ao biodigestor.
Processamento e carregamento de matéria orgânica
O biodigestor deve ser alimentado periodicamente com matéria orgânica e água suficientes para sua capacidade de transporte. Nesse sentido, 25% do volume de biodigestor livre deve ser deixado para a acumulação do gás produzido.
Por sua vez, o tipo e a qualidade da matéria orgânica também influenciarão a produtividade e o uso ou não de resíduos sólidos e líquidos como fertilizantes. Alguns resíduos orgânicos podem causar problemas no processo de fermentação, como resíduos de frutas cítricas que podem acidificar demais o ambiente.
O material deve ser triturado ou reduzido ao menor tamanho possível e para facilitar a fermentação e a mistura deve conter 75% de água e 25% de matéria orgânica. Deve ser agitado periodicamente para garantir a homogeneidade do processo de fermentação na mistura.
Temperatura e tempo de retenção
O tempo de retenção da matéria orgânica no biodigestor para atingir sua fermentação total dependerá do seu tipo e temperatura. Quanto mais alta a temperatura ambiente, mais rápida será a fermentação (por exemplo, a 30 ° C, pode demorar cerca de 20 dias para recarregar o biodigestor).
– Digestão anaeróbica
No processo, bactérias que requerem condições ambientais adequadas, como ausência de ar, temperaturas acima de 20 ° C (ideal 30-35 ° C) e um ato médio não muito ácido. Sob essas condições, três fases se desenvolvem:
Hidrólise
Bactérias hidrolíticas que secretam enzimas extracelulares atuam nesse processo. Portanto, as cadeias complexas de carboidratos, proteínas e lipídios são divididas em pequenos pedaços solúveis (açúcares, aminoácidos e gorduras).
Acidificação ou estágio de fermentação
Os compostos solúveis da fase anterior são fermentados em ácidos graxos voláteis, álcoois, hidrogênio e CO2.
Acetanogênese
Bactérias acetogênicas que oxidam ácidos orgânicos como fonte de carbono entram em jogo. Geram ácido acético (CH 3 COOH), hidrogénio (H 2 ) e dióxido de carbono (CO 2 ) e odores desagradáveis são causadas pela presença de sulfureto de hidrogénio.
Metano ou formação de fases metanogênicas
Na última fase, as bactérias metanogênicas agem que decompõem os produtos da acetanogênese, gerando metano. Na natureza, essas bactérias atuam em pântanos, ambientes aquáticos e no estômago de ruminantes.
No final desta fase, a mistura contém metano (45 a 55%), dióxido de carbono (40 a 50%), nitrogênio (2 a 3%) e sulfeto de hidrogênio (1,5 a 2%).
– Descarga de biodigestores
A taxa de produção de biogás e fertilizante depende do tipo de biodigestor, da matéria orgânica que o alimenta e da temperatura. O biogás se acumula na parte superior do digestor e é extraído através de tubos para tanques de armazenamento.
Terminada a fermentação, o lodo (uma mistura de sólidos e líquidos) é extraído através de tubos. A descarga é produzida pelo princípio de vasos comunicantes, ou seja, ao carregar novo material, a pressão faz o excedente fluir do lado oposto.
A relação entre a quantidade de matéria introduzida (resíduos orgânicos e água) e o produto final (biosol e biol) é quase 1: 0,9. Isso é equivalente a um rendimento de 90%, onde a maior proporção corresponde ao biol (líquido).
– Biogás: purificação
O gás produzido deve ser purificado para eliminar ou diminuir o conteúdo de sulfeto de hidrogênio e água usando armadilhas para prender os dois compostos. Isso é necessário para reduzir o risco de danos ao equipamento devido ao poder corrosivo desses componentes.
Armadilha de água
A água transportada pelo biogás precipita quando o tubo é aberto para um espaço maior e o gás continua por outra constrição. Esse tubo flui para um recipiente grande e hermético para reter a água que é subsequentemente extraída por uma válvula de purga na parte inferior.
Armadilha de sulfeto de hidrogênio
O processo de extração de sulfeto de hidrogênio do biogás é semelhante ao da armadilha de água, mas a armadilha intercalada no caminho do tubo deve conter aparas ou esponjas de ferro. Quando o biogás passa pelo leito de ferro, o sulfeto de hidrogênio reage com ele e precipita.
– Fertilizantes: separação e compostagem
A mistura de biosol e biol é submetida a um processo de decantação para separar os dois componentes. O biosol pode ser usado sozinho ou seguir um processo de mistura com compostagem para uso posterior como fertilizante sólido.
O Biol é usado como fertilizante foliar líquido ou adicionado à água de irrigação, por isso é muito útil em sistemas hidropônicos.
Tipos
Os biodigestores são classificados de acordo com sua periodicidade de carga e forma estrutural. Devido à sua periodicidade de carregamento, temos:
– descontínuo
O lote ou sistema de lotes consiste em um tanque hermético que está totalmente carregado e não recarregado até que pare de produzir biogás. O gás se acumula em um coletor flutuante acoplado ao topo do tanque (gasômetro).
Esse tipo de biodigestor é usado quando a disponibilidade de resíduos orgânicos é intermitente.
– Semi-contínuo
Diferentemente do sistema descontínuo, as cargas e descargas são feitas dentro de certos períodos durante o processo de produção de biogás. De acordo com seu sistema de construção, existem três tipos básicos:
Biodigestor de balão ou salsicha
É também chamado de taiwanês e consiste em um poço plano coberto de concreto onde está instalado um saco ou cilindro de polietileno. Este saco deve ser instalado com conexões para a entrada de resíduos orgânicos e a saída de biogás.
O cilindro é preenchido com água e ar e, subsequentemente, a carga de resíduos orgânicos é adicionada.
Biodigestores de domo fixo
É o chamado biodigestor chinês e consiste em um tanque subterrâneo construído em tijolo ou concreto. O tanque é um cilindro vertical com extremidades convexas ou arredondadas e possui um sistema de carga e descarga.
O biogás se acumula em um espaço estabelecido para esse fim sob a cúpula superior. O biodigestor trabalha com uma pressão variável de biogás de acordo com sua produção.
Biodigestor de cúpula flutuante
Nomeado biodigestor hindu, consiste em um tanque cilíndrico subterrâneo com sistema de carga e descarga. É construído em tijolo ou concreto e em sua parte superior é um tanque flutuante (gasômetro) no qual o biogás se acumula.
O gasômetro de fibra de vidro revestido com plástico ou aço inoxidável flutua na mistura, graças ao biogás acumulado. Tem a vantagem de manter uma pressão constante de gás.
Posteriormente, o gasômetro sobe e desce, dependendo do nível de mistura e quantidade de biogás. Portanto, são necessários trilhos laterais ou uma haste guia central para evitar esfregar as paredes.
– Contínuo
Nesse caso, a carga e descarga do biodigestor é um processo contínuo, por isso requer disponibilidade permanente de resíduos orgânicos. São grandes sistemas industriais geralmente usados para o processamento de águas residuais das comunidades.
Para isso, são utilizados sistemas de tanques de coleta, bombas para transferência para biodigestores e extração de fertilizantes. O biogás é submetido a um sistema de filtragem e distribuído por compressão para garantir sua distribuição aos usuários.
Vantagens
Reciclagem e poluição
A instalação de um biodigestor permite a reciclagem de resíduos orgânicos, reduzindo a poluição ambiental e a obtenção de produtos úteis. No caso do ambiente rural, é particularmente importante para o manejo de excrementos de animais nos sistemas pecuários.
Obtenção de biogás
O biogás representa uma fonte de energia eficiente e econômica, principalmente em áreas onde a disponibilidade de outras fontes de energia não é acessível. Nas áreas rurais de países economicamente deprimidos, é cozido com lenha, o que afeta o meio ambiente.
A disponibilidade de biogás pode ajudar a reduzir a demanda por lenha e, portanto, ter um impacto positivo na conservação da biodiversidade.
Produção de fertilizantes
Através dos biodigestores, são obtidos fertilizantes orgânicos sólidos (biosol) e líquidos (biol). Esses fertilizantes têm um menor impacto ambiental e reduzem os custos da produção agrícola.
Saúde
Ao permitir o gerenciamento adequado de resíduos orgânicos, os riscos que eles representam para a saúde são reduzidos. Foi determinado que 85% dos patógenos não sobrevivem ao processo de biodigestão.
Por exemplo, os coliformes fecais a 35 ° C são reduzidos em 50 a 70% e os fungos em 95% em 24 horas. Portanto, ser um processo fechado reduz maus odores.
Desvantagens
Disponibilidade de água
O sistema é exigente em termos de disponibilidade de água, pois é necessária uma mistura. Por outro lado, o biodigestor deve estar próximo da fonte de matéria-prima e do local de consumo de biogás.
Temperatura
O biodigestor deve manter uma temperatura constante próxima a 35 ° C e dentro de uma faixa entre 20 e 60 ° C. Portanto, pode ser necessária uma entrada de calor externa.
Subprodutos nocivos
Pode ser produzido sulfeto de hidrogênio (H2S), que é tóxico e corrosivo, e siloxenos derivados de silicone contidos em produtos cosméticos e na mistura de resíduos orgânicos. Esses siloxenos geram SiO2 (dióxido de silício), que é abrasivo para máquinas e componentes.
A presença e concentração desses subprodutos depende da matéria-prima utilizada, proporção de água e substrato sólido, entre outros fatores.
Acumulação de resíduos
É necessário acumular resíduos próximo ao biodigestor, o que traz consigo problemas logísticos e de saúde que devem ser abordados.
Perigos de explosão
Sendo um sistema de geração de gás combustível, implica um certo risco de explosões se as precauções adequadas não forem tomadas.
Custos
Embora a manutenção e o gerenciamento do digestor sejam relativamente baratos, os custos iniciais de instalação e construção podem ser relativamente altos.
Como fazer um biodigestor caseiro
Um biodigestor exige como elementos básicos e um tanque para fermentação, carga e descarga de tubos com seus respectivos batentes. Além disso, são necessários depósitos para biogás e fertilizantes.
É importante ter em mente que todo o sistema deve ser hermético para evitar vazamentos de gás. Por outro lado, o sistema deve ser construído com materiais inoxidáveis como PVC ou aço inoxidável para evitar danos causados pela água e sulfeto de hidrogênio.
– Tanque de fermentação
Um barril ou tanque de plástico pode ser usado, cuja capacidade depende da quantidade de lixo orgânico a ser processado. Este tanque deve ter uma tampa hermética ou, na sua falta, a tampa deve ser selada com cola plástica resistente a altas temperaturas.
O tanque deve ter quatro orifícios e todas as instalações feitas nele devem ser vedadas com silicone de alta temperatura.
Tampa de carregamento
Esse orifício fica no centro da tampa do tanque, deve ter pelo menos 10 cm e um bujão sanitário com rosca deve ser instalado. Este plugue será conectado a um tubo de PVC de 4 polegadas que entrará no tanque verticalmente até 10 cm antes do fundo.
Esta entrada será usada para carregar resíduos orgânicos previamente triturados ou triturados.
Orifício de drenagem de efluentes 1
É importante lembrar que 25% do espaço do tanque deve ser deixado livre para o acúmulo de gás; portanto, um orifício na parte lateral deve ser aberto nesse nível. Nesta perfuração, será instalado um adaptador de tanque com um segmento de tubo de PVC de 2 polegadas com 15 cm de comprimento e uma torneira.
Esse dreno tem a função de permitir que o sobrenadante biol saia assim que o tanque for recarregado através da tampa de carregamento. O biol deve ser armazenado em recipientes adequados para uso posterior.
Orifício de drenagem de efluentes 2
Esse segundo dreno deve ir para o fundo do tanque para extrair a parte mais densa do produto fermentado (biosol). Da mesma forma, será utilizado um segmento de tubo de PVC de 2 polegadas e 15 cm de comprimento com torneira.
Saída de biogás
Um orifício de 1/2 polegada será aberto na tampa do tanque para instalar um tubo de PVC do mesmo diâmetro usando um adaptador de tanque. Este tubo terá uma torneira na saída.
– Sistema de saída e purificação de biogás
O tubo de saída de biogás deve ter pelo menos 1,5 m de comprimento, para intercalar os sistemas de extração de água e ácido sulfídrico-hidrogênio em sua trajetória. Esse tubo pode ser estendido, se necessário, para mover o gás para o local de armazenamento ou uso.
Extração de água
Para drenar a água, o tubo deve ser interrompido a 30 cm para inserir um recipiente de plástico ou vidro com uma tampa bem fechada. O tubo de transferência de gás deve ter uma ramificação por meio de uma conexão em T, para que o gás entre no recipiente.
Dessa maneira, o gás enche o recipiente, a água se condensa e o gás continua seu caminho através do tubo.
Extração de sulfeto de hidrogênio
Após o coletor de água, nos próximos 30 cm, um segmento de tubo de 10 cm é inserido através das reduções correspondentes. Este segmento deve ser preenchido com aparas de ferro ou esponjas de metal comerciais.
O sulfeto de hidrogênio reagirá com o metal e precipitará, enquanto o biogás continuará a jornada para o recipiente de armazenamento ou local de uso.
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