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APOIO PROMOÇÃO
Os modelos de biodigestores e bases
para seu dimensionamento
Ricardo Steinmetz
Conceitos de processo
Conteúdo de matéria seca: ≤ 13% 20 a 35%
Número de estágios: Digestão em fase única Digestão em duas fases
Digestão líquida Digestão em fase sólida
Único reator Reator múltiplos estágios
HidróliseAcidogêneseAcetogênese
Metanogênese
Reator 1
Reator 2
Engenharia de processo de produção de biogás
Conceitos de processo
Alimentação: Contínua Descontínua
Descarte: Contínuo Descontínuo Descontínuo
Exemplos: “fluxo pistonado” “semi-batelada” “batelada”
Engenharia de processo de produção de biogás
Conceitos de processo
Aquecimento:
Engenharia de processo de produção de biogás
Conceitos de processo
Tipo de tanque: Vertical Horizontal
Engenharia de processo de produção de biogás
Conceitos de processo
Agitação:Mecânica
Bomba
Biogás
Biogás
Biogás
Hidráulica
Soprador
Biogás
Pneumática
Biogás
Engenharia de processo de produção de biogás
Tipos de biodigestores – “Chinês”
Tipos de biodigestores – “Indiano”
Co-digestão:Produtividade pode alcançar valores maiores
Parâmetros de processo
Padronização de parâmetros
TRH = Tempo de retenção hidráulico
COV = Carga orgânica volumétrica
Produtividade
Rendimento
Padronização de parâmetros
Potencial de produção de biogás/metano
Potencial ≠ Produção
Base no BMP
Condições ótimas
Produção “máxima”
Valor medido
Sofre influência das condições de
projeto e operação
m3/d
TRH – Tempo de retenção hidráulico
𝑇𝑅𝐻 =𝑄
𝑉
Q = vazão alimentação (m3/d)V = volume do biodigestor (m3)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
10 20 30 40 50 60 70
Tota
l M
eth
an
e P
roduction (
m3/d
ay)
Volatile Solids (kgm-3)
TRH 14 dias
TRH 30 dias
TRH 22 dias
Influência direta na produção de biogás
Padronização de parâmetros
Exemplo 2
TRHdias
Volume biodigestorm3
Fator de rendimento
%
Produção de biogásm3/dia
22 367 78,5 247
30 501 85,3 269
45 752 91,1 287
60 1002 94,2 297
Potencial - 100 315
Simulação da influência do TRH para UPD de ~1000 matrizesB0 = 0,315 m3
biogás/(animal.dia)Volume de dejetos = 16,7 m3/diaTipo = BLCTemperatura = ambiente
COV – Carga orgânica volumétrica
𝐶𝑂𝑉 =𝑄. 𝑆
𝑉
COV = carga orgânica volumétrica [kgSV/(m3.d)]Q = vazão alimentação (m3/d)V = volume do biodigestor (m3)S = concentração de substrato (kgSV/m3)
Padronização de parâmetros
Rendimentos do biodigestor
𝑅𝐵 =𝑃𝑟𝐵
𝑉
RB = rendimento de biogás (m3/kgSV)*PrB = produção de biogás (m3/d)COV = carga orgânica volumétrica [kgSV/(m3.d)]*
𝑅𝑀 =𝑃𝑟𝑀
𝑉
RM = rendimento de metano (m3/kgSV)*PrM = produção de biogás (m3/d)COV = carga orgânica volumétrica [kgSV/(m3.d)]*
* Pode ser usado como base a carga aplicada e/ou removida
Padronização de parâmetros
Produtividades do biodigestor
𝑃𝑑𝐵 =𝑃𝑟𝐵
𝑉
PdB = Produtividade de biogás [m3/(m3.d)]PrB = Produção de biogás (m3/d)V = volume do biodigestor (m3)
𝑃𝑑𝑀 =𝑃𝑟𝑀
𝑉
PdM = Produtividade de metano [m3/(m3.d)]PrM = Produção de metano (m3/d)V = volume do biodigestor (m3)
Padronização de parâmetros
Sorte Teórico Escala Piloto Escala Plena
$$$$$$
Incertezas
Laboratório
Qual risco?
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
28,0 78,0 128,0 178,0 228,0
CO
V (
kgSV
/(m
3 .d
))
Pro
du
tivi
dad
e d
e B
iogá
s (L
N/(
L rea
tor.
d))
Tempo de operação (Dias)
R2
COV
✓ Verificação de processos (downscale)✓ Simulação de partida de reatores✓ Diferentes configurações de reatores
Testes piloto para validar índices de processo
Obrigado!
