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Imagem de biodigestor com vaca ao lado e indicando economia - Ilustração Kah Magalhães: 1qdk.com.br

Biodigestores veja como funcionam, suas aplicações e todos os benefícios que essas maravilhas nos proporcionam

A história dos biodigestores

Os biodigestores existem graças ao processo de digestão anaeróbia realizado por micro-organismos na ausência de oxigênio. Esses micro-organismos são os responsáveis por converter os resíduos orgânicos em biogás e em compostos orgânicos simples. Esse processo hoje em dia já é bem conhecido.  Mas você conhece a história dos biodigestores? Você sabe como tudo começou até chegarmos nos modernos biodigestores de hoje? Nesse post você verá a história dos biodigestores, quem foram os principais pesquisadores pioneiros desse setor do biogás, suas diferentes aplicações e os bons retornos financeiros.
desenho linha do tempo biodigestor
A história dos biodigestores
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A história dos biodigestores começou com o pesquisador pioneiro Jan Batista Helmont. Esse grande pesquisador analisou e correlacionou o decaimento da matéria orgânica com a formação de gases inflamáveis. Ou seja, Helmont observou que à medida que a matéria orgânica diminuía, os gases inflamáveis eram produzidos. Essa correlação entre o decaimento da matéria orgânica e a produção de gases inflamáveis é exatamente o princípio de uma digestão anaeróbia.
Jan Batista Belmont
Jan Batista Helmont
Atualmente, sabemos que a digestão anaeróbia é um processo bioquímico, realizado pela combinação de alguns micro-organismos anaeróbios e diversas enzimas, em um ambiente sem oxigênio. É exatamente esse processo anaeróbio que ocorre no interior de um biodigestor e é o grande responsável por converter a matéria orgânica em biogás. Ou seja, há 300 anos estava descoberta a digestão anaeróbia que está cada vez mais presente em nossas vidas. Pelo menos deveria estar cada vez mais presente, através dos biodigestores.

A descoberta do metano

O metano é um gás incolor, inodoro e inflamável. Esse gás é um hidrocarboneto simples cuja fórmula química é o CH4 (ou seja, 4 hidrogênios ligados a 1 carbono, formando o CH4). Esse gás metano possui um elevado poder calorífico, da ordem de 34 MJ/Nm3.
Toda essa energia pode e é convertida em energia elétrica, permitindo abastecer nossas casas, roças, empresas e até municípios. Em 1808 o Sr. Humphry Davy determinou a presença do metano nos gases produzidos a partir da digestão anaeróbia de resíduos da criações de gado. Aproximadamente 50 anos depois, por volta de 1860, a primeira planta de digestão anaeróbia foi construída em Bombay na Índia.
Foto de Humphry Davy
Humphry Davy
Pintura de Alessandro Volta
Alessandro Volta
Em 1776, o físico italiano Alessandro Volta, inspirado nos estudos e trabalhos sobre gases inflamáveis do pesquisador americano Benjamin Franklin, descobriu o gás metano. Essa descoberta foi no lago Moggiore localizado entre a Itália e a Suíça. Por volta de um ano depois, o próprio Alessandro Volta conseguiu isolar o gás metano. Volta também demonstrou que esse gás poderia entrar em combustão com uma faísca elétrica.

Digestão anaeróbia pelo mundo e pelo Brasil

No final do século XIX a digestão anaeróbia já era utilizada na Inglaterra para produção de energia em lâmpadas de rua a partir do tratamento de esgoto. Devidas às facilidades de operação das plantas de digestão anaeróbia, sua aplicação se tornou popular por toda Europa logo no início dos anos de 1915. Durante a segunda guerra mundial, a digestão anaeróbia foi ainda mais aplicada e útil. Durante as guerras, o fornecimento de energia era comprometido. Visando suprir esse abastecimento de energia elétrica de alguns pontos da Europa, a digestão anaeróbia, ou seja, os biodigestores foram mais uma vez utilizados e aplicados. Somente a partir de 1960, a digestão anaeróbia passou a ser pesquisada e avançar ainda mais rápida com caráter mais científico.
Nessa década, tivemos grandes progressos quanto à compreensão dos fundamentos do processo e do desenvolvimento de equipamentos auxiliares visando maximizar o processo. Por volta de 1970 com o avanço da tecnologia, as plantas de digestão anaeróbia estavam cada vez mais desenvolvidas na Europa. Eventualmente, por aqui na américa latina começavam as primeiras instalações. Ainda nessa década de 1970, foram instaladas as primeiras plantas de digestão anaeróbia no Brasil. Já por volta de 1982, o governo federal começou com alguns incentivos como por exemplo a Criação do Programa Mobilização Energética (PME). Em suma, o PME possui incentivos para o desenvolvimento do biogás como alternativa para produção de energia.

Biodigestores nos dias atuais

Os biodigestores podem produzir energia elétrica para minha casa e para meus negócios? Acima de tudo, os biodigestores modernos possuem várias tecnologias sofisticadas, que integradas permitem uma operação mais automatizada do processo e assim proporciona ótimos retornos. Em síntese, as etapas de pré-tratamento dos resíduos também foram adicionadas com o objetivo de tornar os resíduos mais biodegradáveis. Assim é possível alcançar maiores conversão da matéria orgânica em biogás e, consequentemente, maiores rendimentos na produção de energia elétrica. Por fim, com toda essa combinação tecnológica é possível alcançar biogás com até, aproximadamente, 96% de CH4 em sua composição.
Além disso, através do processo de purificação é possível retirar os demais gases como: umidade, CO2, gases sulfídricos e obter assim o biometano. Esse biogás purificado e concentrado em metano, denominado, biometano é um excelente combustível para alimentar os modernos motores geradores e assim produzir energia elétrica durante 24 horas por dia e 365 dias por ano. Alguns motores permitem a produção da energia elétrica combinado com o aproveitamento da energia térmica, tornando essa solução ainda mais atrativa e sustentável.

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Como os biodigestores funcionam

Gráfico financeiro com biodigestor
Agora que você já está por dentro da história dos Biodigestores, vamos avançar. Veja a seguir como funciona, realmente, um biodigestor. Conheça as etapas presentes nessa solução tecnológica sustentável capaz de produzir energia elétrica a partir de resíduos orgânicos. Se você tem o interesse em aprender ainda mais sobre os famosos e tradicionais biodigestores, as vantagens e benefícios de possuir essa solução sustentável em sua propriedade, confira esse post até o final.
Os biodigestores são reatores biológicos utilizados como destino adequado e inteligente para aproveitar os resíduos orgânicos (cujo termo correto aqui é matéria-prima). Os principais componentes presentes em um projeto de um biodigestor cujo objetivo é converter os resíduos orgânicos em energia elétrica e biofertilizante são, resumidamente, os seguintes:
  1. Tanque de alimentação (recebimento do material orgânico);
  2. Pré-tratamento;
  3. Biodigestor;
  4. Tanque de armazenamento da matéria orgânica estabilizada;
  5. Unidade de purificação do biogás;
  6. Conjunto motor gerador de energia elétrica.
Como já mencionado, os responsáveis pela degradação da matéria orgânica nos biodigestores e sucesso desse processo são os micro-organismos anaeróbios. Esses micro-organismos na forma de um combinado (consórcio microbiano) consomem os resíduos orgânicos que estão dissolvidos. A degradação da matéria orgânica na ausência de oxigênio, é denominada degradação anaeróbia. A degradação anaeróbia dos resíduos ocorre no interior dos biodigestores e é dividida nas quatro seguintes etapas:
  1. Hidrólise
  2. Acidogênese
  3. Acetogênese
  4. Metanogênese

Como melhorar a eficiência dos biodigestores

No final dessas etapas tem-se como principais produtos: o biogás (que está presente na fração gasosa) e uma matéria orgânica estabilizada (presente na fração líquida). Para maximizar a eficiência de um biodigestor, ou seja, elevar ao máximo a conversão dos resíduos em biogás é necessária realizar uma caracterização prévia minuciosa dos resíduos. Através dessa caracterização é possível conhecer a composição de cada resíduo. Assim é possível aproveitá-los da melhor maneira possível para produção de energia elétrica. Uma etapa de pré-tratamento é acrescentada com o objetivo de tornar o resíduo ainda mais biodegradável e assim facilitar seu aproveitamento no biodigestor. Com certeza é uma maneira inteligente de maximizar a eficiência desse processo.
Exemplos de pré tratamentos físicos utilizados no mercado são as tecnologias de trituração e moagem, as quais visam diminuir a granulometria dos resíduos e aumentar a solubilização. Além desses, existem as tecnologias químicas e oxidativas que tem como objetivo remover compostos de difícil degradação e tantas outras. Após essa etapa de pré-tratamento, a matéria orgânica é conduzida para os biodigestores. É no interior dos biodigestores onde é convertida a matéria orgânica em biogás e biofertilizante pelos micro-organismos anaeróbios, que são os verdadeiros heróis nesse processo.
Em função das características, composições e complexidade de cada tipo de resíduo, esse material permanece por tempos diferentes no interior do biodigestor, podendo variar, de 30 a 90 dias, aproximadamente. Quanto mais complexo for o resíduo, maior o tempo que permanecerá no interior dos biodigestores. Mas tudo tem limite. Matéria orgânica de difícil degradação biológica não deve ser direcionada para os biodigestores sem pelo menos passar por uma boa combinação de pré-tratamento.
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Monitoramento dos biodigestores

Para um bom funcionamento de um biodigestor e maximizar a produção de metano, além da presença de uma etapa de pré-tratamento, alguns parâmetros significativos devem ser controlados. Para obter esse controle o segredo é um minucioso monitoramento e claro, através de um sistema operacional adequado. O tempo de detenção hidráulico (TDH) é um dos parâmetros que devem ser monitorados. É ao longo desses dias (TDH) que o resíduo é convertido em biogás e em biofertilizante. Vale destacar que somente os resíduos orgânicos biodegradáveis podem ser destinados aos biodigestores. E somente os resíduos orgânicos biodegradáveis dissolvidos, serão consumidos pelos micro-organismos e convertidos a biogás. Confira a seguir os demais parâmetros de monitoramento para obter os melhores resultados possíveis com seu biodigestor.

Parâmetros operacionais de monitoramento

  • Vazão de entrada do resíduo no sistema;
  • Carga orgânica aplicada;
  • pH;
  • Temperatura;
  • Relação C:N;
  • Relação demanda química de oxigênio (DQO) e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO);
  • E alguns outros como a presença de micronutrientes.
Vale frisar que todos esses parâmetros são influentes na eficiência do processo de digestão. Por isso esses parâmetros também devem ser monitorados por profissionais treinados e especializados.
Por fim, além da necessidade de um projeto personalizado para construção de um biodigestor, realizar uma operação diária atenta, com um rigoroso monitoramento são as chaves para obter os melhores resultados de um biodigestor.

Biodigestores e biogás

O biogás é o principal produto da degradação da matéria orgânica realizada pelos micro-organismos anaeróbios. Destaco que o principal constituinte desse biogás é o gás metano. Dentro de um biodigestor, a concentração de metano pode atingir, aproximadamente, 60% da composição do biogás. Enfatizo que os biodigestores bem operados possuem o biogás com as maiores concentrações de metano.
O metano é uma molécula orgânica simples que possui alto poder calorífico (34,5 MJ/Nm). Por isso deve ser aproveitado corretamente, como por exemplo na produção de energia elétrica. Isso sim é um luxo, literalmente. Após a produção do biogás, é necessária realizar a etapa de purificação, visando remover, principalmente, a umidade e outros componentes gasosos como CO2 e os gases sulfídricos (H2S).
Estrutura química do gás metano (um carbono ligado a 4 hidrogênio formando uma estrutura tetraédrica (CH4)
Estrutura química do gás metano (CH4)
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Após essa etapa de purificação, o biogás está enriquecido em metano (CH4) e pronto para ser aproveitado. Esse biometano (> 96% CH4) é queimado em um motor-gerador adaptado para esse tipo de biocombustível e assim produz energia térmica e elétrica. A geração de energia elétrica pode ser aproveitada no mesmo local, conforme a necessidade do consumidor. Ou pode ser injetada na rede de distribuição, para ser utilizada em outra unidade consumidora. Dessa maneira, o biodigestor tem a capacidade técnica de converter a matéria orgânica em energia elétrica de forma sustentável.

Biodigestores e biofertilizante

A matéria orgânica gerada nos biodigestores é constituída basicamente de micro-organismos inativos e substâncias de baixa complexidade. Por isso é considerada uma matéria orgânica simples, ou seja, uma matéria orgânica estabilizada. Esse substrato pode ser aproveitado como biofertilizante e ser aplicado como, por exemplo, no setor agrícola em solos e em plantações. Vale apena reforçar que para a correta utilização desse material, estudos de caracterização são necessários, visando conhecer a real composição do resíduo bruto e do biofertilizante formado no final do processo.

Quais são as vantagens e os benefícios dos biodigestores

A principal vantagem dos biodigestores é sua grande versatilidade para serem empregados no tratamento e aproveitamento dos resíduos orgânicos de diferentes origens para produção de energia elétrica. Vale evidenciar alguns exemplos de resíduos que podem ser aproveitados através da implementação de um biodigestor como: resíduos de atividades agropecuárias e agroflorestais, esgoto sanitário, chorume de aterro sanitário e diversos efluentes industriais que possuem elevada carga orgânica biodegeradável.
Por consequência dessa facilidade, a utilização de um biodigestor pode proporcionar diversas vantagens para o tratamento e aproveitamento desses resíduos. Listamos para você as principais vantagens de se utilizar um biodigestor para o tratamento e aproveitamento dos seus resíduos orgânicos. Isso mesmo, vantagens e benefícios de tratar e aproveitar os seus resíduos orgânicos. Ou vai me falar que só você não produz resíduo? Exatamente, você também gera resíduos e muitos. Basta pensar em suas atividades diárias em sua casa (cozinha e banheiro), empresa (refeitório e banheiros) e todas outras.

Confira as vantagens de utilizar um biodigestor para aproveitar seus resíduos orgânicos e sair dessa situação:

 

1)         Redução dos impactos ambientais negativos;

2)         Melhor aproveitamento dos resíduos;

3)         Produção de energia elétrica de forma sustentável;

4)         Produção de biofertilizante;

5)         Independência energética de até 100%;

6)         Redução da emissão de gases do efeito estufa;

7)         Diversificação da matriz energética brasileira.

 

Essas são, com certeza, as principais vantagens e benefícios que os biodigestores podem proporcionar. Por isso são considerados um investimento seguro e com bons retornos para produção de energia elétrica a partir do aproveitamento de resíduos. Vale destacar que para aproveitar todas essas vantagens e tornar esse tipo de investimento atrativo com os melhores retornos financeiros do mercado, seu biodigestor e todo o sistema devem ser personalizados.

Diversidade de aplicação dos biodigestores

Com toda essa tecnologia, a versatilidade dos biodigestores torna-se ainda maior e diversos tipos de resíduos orgânicos tornam-se matérias-primas para essa tecnologia. Veja as principais aplicações dos biodigestores atualmente: tratamento de esgoto sanitário, chorume de aterro, criações de bovinos, suínos e de aves, além de diversos resíduos de atividades agrícolas, resíduos sólidos orgânicos urbanos e vários outros. Vale destacar que todos esses resíduos podem ser aplicados em um biodigestor com produção de energia elétrica e um biofertilizante. Após uma avaliação prévia, esse biofertilizante pode ser aproveitado no solo e em plantações. Ou seja, mais uma vez na história dos biodigestores é demonstrado as inúmeras vantagens e benefícios de se utilizar um biodigestor para destinação correta dos nossos resíduos orgânicos.
Você tem interesse em instalar um biodigestor na sua propriedade? Saiba ainda mais sobre como transformar passivo ambiental em dinheiro no seu bolso!

Exemplos de aplicações

Exemplos da aplicação dos biodigestores podem ser vistos em empresas, fábricas e áreas rurais. A implementação desse sistema permite ao empresário e ao produtor rural produzir sua própria energia elétrica e reduzir, drasticamente, os impactos ambientais com os resíduos gerados. Portanto, a produção de energia elétrica utilizando-se um biodigestor é um processo sustentável e renovável extremamente inteligente. Uma vez que aproveita os resíduos para a produção de um biocombustível (que é o biometano), do biofertilizante e reduz o descarte de resíduos de forma incorreta.

Aplicações dos biodigestores em Minas Gerais

Ao invés de descartar esses resíduos causando um impasse ambiental, os orgânicos podem ser convertidos em energia elétrica e biofertilizante. Práticas como essas já são realidades no Brasil. Exemplos de aplicação desses biodigestores, bem como o aproveitamento dos produtos são vistos em algumas frotas de veículos (ex. carro, caminhão, ônibus e maquinários rurais) que são movidas com o metano produzido a partir de resíduos orgânicos urbanos e rurais.
Dr Diego Sousa Lima em biodigestor instalado em Minas Gerais
Em Minas Gerais, existem inúmeros criadores de animais confinados (por exemplo criação de bovinos, suínos e aves) que já são abastecidas através da energia elétrica produzida pelo aproveitamento de seus dejetos. Os resíduos orgânicos são destinados aos sistemas e convertidos em energia elétrica e biofertilizante para os produtores rurais. Além dos biodigestores proporcionarem elevadas produções de energia elétrica, permite construir uma rede trifásica.
Práticas como essa de implementação dos biodigestores contribui, diretamente, com a redução das despesas fixas como as contas de luz e fertilizantes. Além desses benefícios para o produtor rural, implantar um biodigestor contribui para uma diversificação da matriz energética brasileira, colaborando com nossa economia e preservando ainda mais nossos recursos naturais. A utilização do biodigestor ou de quaisquer outros métodos e ferramentas sustentáveis são imprescindíveis para diminuição dos gastos com a conta de energia. Principalmente em um país como o Brasil, onde a tarifa energética sofre constantes aumentos. Isso sem contar a aplicação do sistema de bandeiras tarifárias (bandeira vermelha), que é responsável pela sobretaxa em tempos de baixa incidência de chuva.

E aí, curtiu ficar ainda mais por dentro dos biodigestores?!

Por fim, a correta implementação e operação de um biodigestor pode promover economias significativas nas despesas de um empreendimento, através da produção da energia elétrica, térmica e do biofertilizante. Todos esses benefícios tornam o biodigestor um ótimo investimento e uma tecnologia que contribui para a redução de impactos e danos ao meio ambiente.
Essas são as principais características dos biodigestores e espero que você tenha compreendido como funcionam, bem como todas as vantagens e benefícios de você atuar com vendas dessa tecnologia personalizada. Não se esqueça, para fazer boas vendas de biodigestores, apresente para seu cliente uma solução personalizada. Torne seus clientes mais sustentáveis, transforme resíduos em bons investimentos e fature sua independência financeira no mercado de energias renováveis.
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