Minicurso biogás

Engº. Agrº. M.Sc. Sebastião P. do Engº. Agrº. M.Sc. Sebastião P. do NascimentoNascimento

Corrente, PI – 21 de setembro de Corrente, PI – 21 de setembro de 20112011

BIOGÁS:

1. Histórico

2. Conceitos

3. Fontes e Processo de Obtenção

4. Composição e Características

5. Usos e Benefícios

6. Balanço Energético

BIOGÁS:

1. Histórico

2. Conceitos

3. Fontes e Processo de Obtenção

4. Composição e Características

5. Usos e Benefícios

6. Balanço Energético

SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO

BIOGIGESTOR:

1. Histórico

2. Conceito

3. Modelos

4. Custos de produção

(Fabricação)

5. Viabilidade socioeconômico

BIOGIGESTOR:

1. Histórico

2. Conceito

3. Modelos

4. Custos de produção

(Fabricação)

5. Viabilidade socioeconômico

SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

AgriculturaAgricultura

Os dez maiores problemas para a Os dez maiores problemas para a humanidade nos próximos 50 anos ?humanidade nos próximos 50 anos ?

1. Energia 6. Educação

2. Água 7. Democracia

3. Alimentos 8. População

4. Meio ambiente 9. Doenças

5. Pobreza 10. Terrorismo & guerra

Elaboração: D. L. Gazzoni - Dados da FAO

População Mundial

População Mundial

População BrasileiraPopulação Brasileira

Fonte: ONU

Fonte: ONU

UrbanaUrbana

RuralRural

População Urbana e Rural: Mundo

População Urbana e Rural: Mundo

Fonte: ONU

Esperança de Vida

Esperança de Vida

Austrália, Islândia, Nova Zelândia, Japão, Suécia,

Austrália, Islândia, Nova Zelândia, Japão, Suécia,

Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2004”

Demanda Mundial de Energia

Demanda Mundial de Energia

**

* * Gigatoneladas de óleo equivalente Gigatoneladas de óleo equivalente

Consumo per capita de energia

Consumo per capita de energia

Fonte: BPStatistical Review of World Energy Elaboração: GV Agro

Região Tropical: favorável à produção de Energia Renovável

Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2006”

Matriz Energética Mundial

Matriz Energética Mundial

Fóssil

Fóssil

Fonte: BEM / EPE / MME

Matriz Energética Brasileira

Matriz Energética Brasileira

46,3%46,3% 53,7%53,7%

O mundo consome cerca de 320 mil milhões de Kilowatts/hora de electricidade por dia.

Equivalente ao consumo ininterrupto de cerca de 22 lâmpadas de 100 watts por pessoa.

Nos próximos 100 anos, gastaremos 3 vezes mais…

CONSIDERAÇÕES CONSIDERAÇÕES

À medida que os combustíveis fósseis “limpos” (gás e À medida que os combustíveis fósseis “limpos” (gás e petróleo) se esgotam, passaremos a consumir os “sujos”: petróleo) se esgotam, passaremos a consumir os “sujos”: carvão, xistos petrolíferos e por fim areias betuminosas. A carvão, xistos petrolíferos e por fim areias betuminosas. A rentabilidade será menor e a nossa civilização desmoronar-rentabilidade será menor e a nossa civilização desmoronar-se-á…Mas há alternativas. No limite, dispomos de 50 anos se-á…Mas há alternativas. No limite, dispomos de 50 anos para reconstruir o mundo. para reconstruir o mundo.

PARTE 01 - BIOGÁSPARTE 01 - BIOGÁS

BIOGÁSBIOGÁS

1. Histórico

1. Histórico

1667: descoberto por Shirley;

Um século depois: descoberta da presença de metano no gás;

Século XIX: Ulysse Gayon realiza a fermentação anaeróbia;

1884: Louis Pasteur – biogás = fonte de aquecimento e iluminação;

BIOGÁSBIOGÁS

1. Histórico

1. Histórico 1859: utilização de biogás numa

colônia de leprosos, na Índia;

1895: primeira experiência européia;

Redução da exploração do biogás;

1940: 2a Guerra Mundial;

1950-60: abundância de fontes de energia;

1970:biogás volta a despertar interesse.

BIOGÁSBIOGÁS

2. Conceitos

2. Conceitos É um combustível gasoso, com um

conteúdo energético elevado, semelhante gás natural, composto principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear.

BIOGÁSBIOGÁS

2. Conceitos2. Conceitos

Também é conhecido como gás dos pântanos

Resultado da decomposição de matéria orgânica

Só acontece em meio anaeróbio, através de bactérias metanogênicas

BIOGÁSBIOGÁS

3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção

BIOGÁSBIOGÁS

3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção Formação comum na natureza: pântanos,

lamas escuras, locais onde a celulose sofre decomposição

Resultante da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, em condições controladas de temperatura, água, alcalinidade, pH e ausência de oxigênio

BIOGÁSBIOGÁS

3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção Como acontece: Através de complexo de

culturas mista de microorganismos, que metablizam materiais orgânicos complexos, tais como carboidratos, lipídios e proteínas

Substancias Organicas Complexas (Polimeros)

Ácidos Orgânicos

Hidrogênio

Acetato

MetanoMetano

(CH(CH44))

MetanoMetano

(CH(CH44))76%

20%

4 %

CO2

24%

52%

SO4= H2SH2S

CO2CO2

Sulfato Redutoras - BRS

Hidrólise e Acidogénese

Fases I e II

Acetogénese Metanogênese

Fase III Fase IV

Digestão Anaeróbia de Resíduos Sólidos Orgânicos

BIOGÁSBIOGÁS

BIOGÁSBIOGÁS

4. Composição e Características4. Composição e Características

• CHCH44 – 55 a 80% – 55 a 80%

• COCO22 – Restante – Restante

• Ar (NAr (N22 + O + O22) – Contaminante) – Contaminante

• HH22S – de 1000 a 15000 ppm (0,01 a S – de 1000 a 15000 ppm (0,01 a

0,15%)0,15%)

• HH22O – saturadoO – saturado

BIOGÁSBIOGÁS


"O Biogás é um gás inflamável produzido "O Biogás é um gás inflamável produzido

por microorganismos, quando matérias por microorganismos, quando matérias

orgânicas são fermentadas dentro de orgânicas são fermentadas dentro de

determinados limites de temperatura, teor determinados limites de temperatura, teor

de umidade e acidez, em um ambiente de umidade e acidez, em um ambiente

impermeável ao ar”.impermeável ao ar”.

BIOGÁSBIOGÁS


Baixa densidade e incompressibilidade

Odor desagradável pela presença dos contaminantes, principalmente o gás sulfídrico

Presença de componentes corrosivos,

principalmente água e H2S

BIOGÁSBIOGÁS

5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios

Conversão em Energia Elétrica

Queima direta em processos que

necessitem calor (conforto térmico,

cozinha, iluminação, refrigeração)

Exemplos: Refrigeradores, secadores de grãos, chocadeiras, fogão doméstico, lampião, caldeiras

BIOGÁSBIOGÁS


Motor combustão interna adaptado para

gás

Uso local ou até uns 15 km

O uso em pequena escala em áreas

urbanas permite a reciclagem da água e

seu uso econômico para reuso no sistema

sanitário e/ou em irrigação

BIOGÁSBIOGÁS


Produção de biofertilizante de alta qualidade: sem metais pesados, sem vidros

Economia de energia em sistemas produtivos como laticínios, criação de porcos, etc

Eliminação de agentes patogênicos

Diminui os custos de tratamento de esgotos

BIOGÁSBIOGÁS


Eliminação dos custos com transportes

Preservação da natureza

Uso na cozinha é higiênico

Não polui

Geração de energiaelétrica e térmica Fertilizante

liquidoComposto

Gás veícular GNVGás natural GN

BIOGÁSBIOGÁS


BIOGÁSBIOGÁS


Organismo T ºCTRH

Dias% de redução

Salmonella spp

Salmonella typhosa

Ascaris lumbricoides

Cistos de parasitas

30

30

29

30

6-20

6

15

10

82-98

99

90

100

TRH Tempo de Retenção Hidráulica

Eliminação de patogêniosEliminação de patogênios

BIOGÁSBIOGÁS

6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético

Fonte:Manual de Biodigestão Winrock International Brasil.

Quadro comparativo do potencial de produção de biogás a partir de dejetos

BIOGÁSBIOGÁS


0

50

100

150

200

250

300

350

400

800

Milh

o

Lixo

org

an.

dom

éstic

o

Resíd

uos

orgâ

nico

s

Dejet

os d

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Lodo

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esgo

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Ren

d.E

spec

.Bio

gás

[Nm

³/t

de r

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uos]

BIOGÁSBIOGÁS


1 m3 Metano

1.71 l Prod. Metilados 9.7 k W/h eleticidade

1.3 kg of carvão

1.15 l of petroleo1 l oleo comb2.1 kg Madeira (seca)

0.94 l Gas Natural

BIOGÁSBIOGÁS


NecessidadesNecessidades diárias diárias família 5 pessoasfamília 5 pessoas

BIOGÁSBIOGÁS


100 – 150 Nm3 Biogás(equivalente a 60-100 l. Gasolina)

0,5 t. Composto

300 l. Fertilizante líquido

1 t. Resíduos Orgânicos

Qual é a autonomia de um veículo movido a combustível produzido em 1 ha?Biogás (Brasil / Europa: milho, girassol)

72.000 km

Biodiesel23.000 km

(Europa: canola, girassol)

Biodiesel11.500 km

(Brasil: soja, mamona, dendê)

Bioetanol 43.000 km

(Brasil: cana de açucar)

Bioetanol 26.000 km

(Europa: trigo, beterraba, milho)

BIOGÁSBIOGÁS

PARTE 02 - BIODIGESTORPARTE 02 - BIODIGESTOR

BIODIGESTORBIODIGESTOR

Equipamento destinado a produzir biogás;

Constitui-se de uma câmara fechada, onde é colocado material orgânico, em solução aquosa, onde sofre decomposição, gerando o biogás, que irá se acumular na parte superior da câmara;

Primeira instalação: 1857, na Índia, nas proximidades de Bombaim;

Instalação do primeiro digestor no Brasil: 1949;

Em 1980 – instalação na Granja do Torto(Brasília);


TIPOSTIPOS

a) Modelo Indiano:

• Desenvolvido na China – pouco espaço físico: enterrado;

• Parede central;

• Cúpula móvel - Campânula em aço como gasômetro – pressão constante;

• Concentração de sólidos não superior a 8% - entupimentos;

• Alimentação contínua de dejetos.Fig. – Biodigestor modelo indiano.

Fig. – Biodigestor modelo indiano construído em ferro e cimento artesanalmente.


TIPOSTIPOS

b) Modelo Chinês:

•Cúpula fixa, de alvenaria;

•Tanque de armazenamento - Pressão variável;

•Sistema de controle – pressão constante;

•Baixos custos de construção – não possuem partes móveis e partes metálicas;

•Maior durabilidade;

• Enterrados, ocupando pouco espaço e protegidos contra variações climáticas;

Fig. – Biodigestor modelo chinês.


TIPOSTIPOS

c) Modelo Balão ou da Marinha:

•Baixo custo de implantação;

•Facilidade de transporte;

•Construção diretamente sobre o terreno ou profunda;

•Fácil limpeza, descarga e manutenção;

•Curta vida útil: ~ 5 anos;

•Muito utilizado em áreas onde o lençol freático é muito superficial ou há afloramento de rochas;

•Cúpula de plástico maleável – infla com a produção de gás

Fig. – Biodigestor modelo de Marinha.

Fig. – Biodigestor modelo Plastisul


Escolha do tipo de biodigestor:

Condições locais;

Disponibilidade de substrato;

Experiência e conhecimento do construtor;

Investimento envolvido;


Instalação de um biodigestor:

Localização: Localização:

condições locais de solo;

facilidades na obtenção, preparo e armazenamento de biomassa: até 20m do ponto de coleta do substrato;

facilidades na remoção e utilização do biofertilizante;

distância de utilização do biogás;


Segurança:Segurança:

Área onde será instalado o biodigestor deve ser considerada como uma região inflamável;

Área cercada, não permitindo o acesso de animais;

Dispositivos de segurança ao longo do sistema de distribuição de gás;

Colocação de uma tela de arame de malha fina no interior do cano de distribuição, próximo do ponto de consumo de biogás, de forma a evitar que o fogo propague-se até o biodigestor.


• Divulgação de um insumo energético ecologicamente correto – queima do metano e substituição de lenha ou algum derivado do petróleo;

• Possibilidade a ser utilizada no meio rural – utilização de esterco animal;

• Contribuição para a disponibilidade energética ao homem do campo;

• Viabilidade técnica do uso de biodigestores para a geração de biogás – simplicidade de operação;

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

• melhoria na limpeza interna da granja, redução de odores, menor quantidade de vetores (principalmente moscas)

• redução nos microorganismos patogênicos e,

• os efeitos benéficos do uso do Biofertilizante na agricultura

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”

Gilberto Gil

Eng. Agrônomo: Sebastião Pereira do NascimentoEmail: [email protected]@ifpi.edu.br

Education

Minicurso biogás