Introdução a Produção e Manejo de Digestato

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TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE 
BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE 
 
 
 
Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 
 
 
 
 
Projeto “Aplicações do Biogás na Agroindústria Brasileira” (GEF Biogás Brasil) 
Este documento está sob licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 
4.0 International License. 
 
O GEF Biogás Brasil permite a citação deste material, desde que a fonte seja citada. 
Contato: contato@gefbiogas.org.br 
COMITÊ DIRETOR DO PROJETO 
 
Global Environment Facility 
 
Organização das Nações Unidas para o 
Desenvolvimento Industrial 
 
Ministério da Ciência, Tecnologia, 
Inovações e Comunicações 
 
Ministério da Agricultura, Pecuária e 
Abastecimento 
 
Ministério de Minas e Energia 
 
Ministério do Meio Ambiente 
 
Centro Internacional de Energias Renováveis 
 
Itaipu Binacional 
PARCEIROS 
Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e 
Pequenas Empresas 
Associação Brasileira de Biogás 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome do produto: 
Tecnologia de Produção de Biogás e Biofertilizante 
Componente Output e Outcome: 
Componente 2.1.4 
Publicado pela entidade: 
Organização das Nações Unidas para o 
Desenvolvimento Industrial - UNIDO 
Entidade(s) diretamente envolvida(s): 
Centro Internacional de Energias Renováveis 
Biogás – CIBiogás 
Universidade Federal do Oeste da Bahia - UFOB 
Autores e coautores: 
Higor Eisten Francisconi Lorin – CIBiogás 
Jéssica Yuki de Lima Mitto – CIBiogás 
Leonardo Pereira Lins - CIBiogás 
Revisão Técnica: 
Maico Chiarelloto - UFOB 
Coordenador: 
Felipe Souza Marques 
Coordenação Pedagógica: 
Iara Bethania Rial Rosa 
Data da publicação: 
Setembro, 2020. 
 
 
FICHA TÉCNICA 
Ficha catalográfica elaborada por: 
mailto:contato@gefbiogas.org.br
 
 
O Projeto “Aplicações do Biogás na 
Agroindústria Brasileira” (GEF Biogás Brasil) 
reúne o esforço coletivo de organismos 
internacionais, instituições privadas, entidades 
setoriais e do Governo Federal em prol da 
diversificação da geração de energia e de 
combustível no Brasil. A iniciativa é 
implementada pela Organização das Nações 
Unidas para o Desenvolvimento Industrial 
(UNIDO) e conta com o Ministério da Ciência, 
Tecnologia e Inovações (MCTI) como 
instituição líder no âmbito nacional. O objetivo 
principal é reduzir a dependência nacional de 
combustíveis fósseis através da produção de 
biogás e biometano, fortalecendo as cadeias 
de valor e de inovação tecnológica no setor. 
 
A conversão dos resíduos orgânicos 
provenientes da agroindústria e da fração 
orgânica do lixo urbano, muitas vezes 
descartados de forma insustentável, pode se 
tornar um diferencial competitivo para a 
economia brasileira, além de reduzir a emissão 
de gases de efeito estufa nocivos à camada de 
ozônio e ao meio ambiente. 
 
O biogás e o biometano podem ser utilizados 
para a geração de energia elétrica, energia 
térmica ou combustível renovável para 
veículos, e seu processamento resulta em 
biofertilizantes de alta qualidade para uso 
agrícola. Os benefícios se estendem tanto ao 
produtor agrícola, que reduz os custos de sua 
atividade com o reaproveitamento de resíduos 
orgânicos, quanto ao desenvolvimento 
econômico nacional, já que um setor produtivo 
mais eficiente ganha competitividade frente à 
concorrência internacional. Indústrias de 
equipamentos e serviços, concessionárias de 
energia e de gás, produtores rurais e 
administrações municipais estão entre os 
beneficiários do projeto, que conta com US 
$ 7,828,000 em investimentos diretos. 
 
Com abordagem inicial na região Sul do Brasil 
e no Distrito Federal, a iniciativa pretende 
impactar todo o país. Entre seus resultados 
previstos estão a compilação e a divulgação de 
dados completos e atualizados sobre o setor, a 
oferta de serviços e recursos para capacitação 
técnica e profissional, a criação de modelos de 
negócio e de pacotes tecnológicos inovadores, 
a produção de Unidades de Demonstração 
seguindo padrões internacionais, a 
disponibilização de serviços financeiros 
específicos para o setor, a ampliação da oferta 
energética brasileira, e articulações 
estratégicas entre a alta gestão governamental 
e entidades setoriais para a modernização da 
regulamentação e das políticas públicas em 
torno do tema, deixando um legado positivo 
para o país. 
APRESENTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tecnologia de Produção de Biogás e 
Biofertilizante 
 
 
 
Aula 2 – Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 
 
Data da Publicação: 
 
Setembro/2020 
 
 
Sumário 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 10 
2. DIGESTATO E BIOFERTILIZANTE – CONCEITOS E DEFINIÇÕES ........ 11 
2.1. Produção do Digestato.................................................................................. 12 
2.2. Características Físico-Química do Digestato ............................................. 17 
2.2.1. pH ................................................................................................................ 17 
2.2.2. Condutividade elétrica ............................................................................... 18 
2.2.3. Alcalinidade ................................................................................................ 18 
2.2.4. Nitrogênio amoniacal ................................................................................. 18 
2.2.5. Temperatura ............................................................................................... 19 
2.2.6. Ácidos Orgânicos Voláteis ........................................................................ 19 
2.2.7. Relação C/N ............................................................................................... 20 
2.2.8. Fitotoxicidade.............................................................................................. 20 
2.2.9. Coliformes termotolerantes ....................................................................... 20 
2.2.10. Fatores Inibitórios ................................................................................... 21 
2.3. Armazenamento do Digestato na Unidade Produtiva ................................ 21 
2.4. Mecanismos de Agitação em Biogestores .................................................. 23 
3. CONCLUSÃO .................................................................................................... 26 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 27 
 
 
 
 
Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 
 
Lista de Figuras 
 
Figura 1 - Manejo de um sistema de digestão anaeróbia .................................... 10 
Figura 2 - Esquema simplificado do processo de digestão anaeróbia (DA). ..... 13 
Figura 3 - Tipos de biorreatores: (a) mecanicamente agitados; (b) coluna de 
bolhas; (c) fluxo de aspersão ascendente; (d) fluxo pistonado; (e) células 
imobilizadas – leito fixo; (f) células imobilizadas – leito fluidizado; (g) reator com 
membranas planas; (h) fibras ocas. ....................................................................... 15 
Figura 4 - A: Corte transversal de um digestor modelo CSTR; B: Planta de 
Biogás em escala plena. ......................................................................................... 16 
Figura 5 - A: Corte transversal de um digestor modelo lagoa coberta; B: 
Digestor lagoa coberta em larga escala. ............................................................... 17 
Figura 6 - Modelos de armazenamento do digestato ........................................... 22 
Figura 7 - Dinâmica do nitrogênio na forma amoniacal ao decorrer do tempo. . 23 
Figura 8 - Exemplo de um reator mecanicamente agitado .................................. 24 
Figura 9 - Reator hidraulicamente agitado ............................................................25 
Figura 10 - Sistema simplificado de recirculação de biogás ................................ 25 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 8 
Apresentação do Curso 
Olá! Seja bem-vindo a mais um módulo do nosso curso de biogás. Após um 
conhecimento prévio dos principais substratos e seu potencial de utilização no setor, o 
presente material tem por finalidade avançar um pouco mais dentro da cadeia produtiva 
do biogás, abordando agora, questões um pouco mais técnicas. 
Com o incentivo pelo desenvolvimento de tecnologias limpas e não 
dependentes de fontes fósseis, muito se tem investido em tecnologias voltadas a cadeia 
produtiva do biogás. O aprimoramento de sistemas de biodigestão e controles 
operacionais tem contribuído muito para o avanço e difusão desse biocombustível por 
todo o mundo. Conhecer os principais tipos de tecnologias disponíveis no mercado, 
assim como os fatores que afetam o processo como um todo são de fundamental 
importância. 
Diante disso, esse curso foi dividido em duas aulas, sendo elas: 
1ª aula: Digestores e fatores de controle operacional. 
2ª aula: Introdução à produção e manejo de digestato. 
Na primeira aula abordaremos os conceitos dos principais modelos de 
biodigestores empregados no tratamento de efluentes agroindustriais, para o cenário 
regional, indicando seus princípios de funcionamento, técnicas de dimensionamento, 
potencial de produção de biogás, vantagens e desvantagens, além de suas principais 
aplicações. E os principais fatores que afetam o processo de digestão anaeróbia, formas 
de monitoramento e controle, além de tomadas de decisão para o aumento da eficiência 
do processo. 
Na segunda aula abordaremos a produção do digestato, qual a sua composição, 
do que ele é feito, qual a sua aparência. Utilizando alguns critérios e parâmetros como 
temperatura, “acidez” e a presença de microrganismos benéficos ou não benéficos no 
digestato, poderemos manejá-lo de uma forma mais adequada. 
O curso proporcionará ao aluno conhecimentos específicos para que possa 
apoiar e participar efetivamente na elaboração e implantação de projetos e plantas de 
biogás. 
Esperamos que você consiga se desenvolver ao máximo durante o curso. Bons 
estudos e qualquer auxílio que necessite referente as dúvidas, nossa equipe estará à 
disposição. 
 
 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 9 
Desenvolvimento Proporcionado 
Este módulo traz conteúdo base e de extrema importância para o profissional 
que visa atuar direta ou indiretamente na cadeia produtiva do biogás. Nesta aula será 
proporcionado o desenvolvimento de conhecimentos e habilidades que poderão ser 
colocados em prática por você ao longo do curso e após a finalização das atividades 
propostas: 
 
COMPETÊNCIAS: 
1. Identificar e definir modelos de biodigestores; 
2. Aprender novos conceitos, princípios e vocabulários acerca da 
introdução à produção e manejo de digestato. 
 
HABILIDADES: 
1. Discernimento; 
2. Senso crítico; 
3. Criatividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
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1. INTRODUÇÃO 
De maneira geral, podemos dizer que digestato é, nada mais nada menos, que 
o produto resultante do processo de digestão anaeróbia (DA). Este produto geralmente 
possui um aspecto líquido e pode ser definido como o efluente (fluido que sai) de 
biodigestores (Kunz et al., 2019). 
Dentro de um biodigestor as condições são de anaerobiose. É justamente por 
isso, que ocorre o processo de DA, devido à ausência ou baixíssima concentração de 
oxigênio. Nesse ambiente favorável (temperatura, pressão e disponibilidade nutricional) 
vivem microrganismos que são responsáveis por utilizar o material orgânico disponível 
e transformá-lo, por meio de processos bioquímicos, em digestato e/ou biofertilizante, 
água, gases (biogás), como gás carbônico, metano (gás inflamável com potencial 
energético) e demais compostos (Figura 1) (LI et al., 2018a). 
Figura 1 - Manejo de um sistema de digestão anaeróbia 
 
É importante lembrar que todo material orgânico sofrerá um processo de 
decomposição/degradação devido a ação microbiológica. Isso é, as frações orgânicas 
complexas vão sendo degradadas e transformadas em substâncias mais simples e em 
frações minerais. Porém, essa degradação da matéria orgânica poderá ocorrer de duas 
maneiras, aeróbia (na presença de oxigênio) como é caso da compostagem, por 
exemplo, ou anaeróbia (na ausência de oxigênio) como acontece dentro de um 
biodigestor. 
O processo de DA ocorre de forma natural em alguns seres vivos, no trato 
gastrointestinal de ruminantes ou então, em ambientes que apresentem deposição de 
material orgânico e baixa concentração de oxigênio, como pântanos, lagos com grande 
profundidade, sob formações geológicas e até no subsolo marinho (VASCO-CORREA 
et al., 2018). 
A ausência de oxigênio pode ocorrer ainda de forma proposital, por meio de 
atividades antrópicas em aterros sanitários, cultivos agrícolas inundados (cultivo de 
arroz), sistemas de tratamento de efluentes líquidos domésticos, industriais e 
agroindustriais, acúmulo de dejetos de animais em sistemas de produção agropecuário, 
dentre outros. 
As transformações que acontecem durante o processo de DA têm por 
consequência a estabilização dos compostos orgânicos que entraram no sistema. Isto 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 11 
significa que, quando conduzido de maneira adequada, materiais orgânicos com 
potencial poluidor, como dejetos de animais, resíduos orgânicos, efluentes líquidos 
agroindustriais ou agropecuárias diminuem expressivamente sua capacidade poluente. 
Esta consequência do processo de DA passa a ser de extremo interesse quando deseja-
se realizar o tratamento desses resíduos orgânicos, pois ao final do processo obtém-se 
produtos de importância econômica, o biogás e o digestato. 
Uma vez que se tem o interesse de controlar o processo de DA, estabilizando 
o resíduo orgânico ou então utilizando-se dos subprodutos (biogás e o digestato) para 
fins energéticos ou agrícolas (fertilização do solo), deve-se realizar a gestão adequada 
do processo para que o ciclo ordenado do material orgânico seja encerrado, ou próximo 
disso. Desta maneira, o processo de DA acarretará um manejo ambientalmente correto 
e não provocará problemas ambientais. 
Deve-se atentar sempre para a realidade e situação socioeconômica em que 
se deseja desenvolver o processo de digestão anaeróbia. A partir de então, torna-se 
mais fácil realizar o estudo, planejamento, implantação e operação da planta de biogás 
responsável por receber e tratar o material orgânico em questão. 
2. DIGESTATO E BIOFERTILIZANTE – CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
As descrições de digestato e biofertilizante possuem relação quanto à temática 
da DA, porém possuem significados diferentes. Abaixo veremos melhor essas 
definições. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Partindo das definições citadas anteriormente, entende-se que todo 
biofertilizante pode ser considerado um digestato, porém nem todo digestato pode ser 
considerado um biofertilizante. Em determinadas regiões, países ou blocos econômicos, 
existem legislações, portarias, normativas que auxiliam na caracterização e 
enquadramento do digestato como um insumo com propriedades fertilizantes. 
 
Definição 
Digestato: Todo material orgânico, residual ou não, submetido 
à digestão anaeróbia, com o intuito de tratar, estabilizar ou 
aproveitar os subprodutos resultantes deste bioprocesso. 
Biofertilizante: Considerado um digestato com características 
fertilizantes de interesse agronômico. Pode ser aplicado em 
cultivos agrícolas, uma vez que apresente concentrações 
convenientes de macro e micronutrientes, elementos traço, 
metais e microrganismos que atuem em harmonia com os 
organismos já existentes no solo, bem como, com a cultura 
vegetal. 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 12 
 
2.1. Produçãodo Digestato 
Devido às diversas possibilidades de produção e utilização do digestato, 
sugere-se a realização de um estudo (planejamento) prévio com um profissional 
especializado, levantando as problemáticas técnicas e operacionais, a viabilidade do 
projeto, a infraestrutura disponível, ou não, dentre outros fatores que influenciam na 
tomada de decisão do investidor. 
Inicialmente deve-se atentar à origem do material orgânico (animal ou vegetal) 
que será tratado ou estabilizado, uma vez que sua composição inicial influenciará nas 
características físico-químicas do digestato obtidas ao final do processo ou de sua 
cadeia produtiva. Cada substrato exibe uma composição diferenciada, necessitando-se 
um preparo direcionado e específico, a fim de converter o material com a melhor 
eficiência possível. 
Quadro 1 - Exemplos de materiais orgânicos de acordo com suas origens 
 
Vegetal 
 
Animal 
 
● Culturas energéticas (biomassa de 
planta inteira, grãos de cereais, 
legumes, tubérculos, raízes) 
 
● Resíduos de processamento agrícola 
ou agroindustrial (cascas, restos de 
raízes, restos de grãos, palhadas, 
resíduos lignocelulósicos, águas de 
lavagem, cozimento, beneficiamento) 
 
● Resíduos orgânicos de CEASA 
 
● Efluentes líquidos de agroindústrias 
 
● Resíduos de poda urbana 
 
● Dejeções provenientes da pecuária 
(fezes e urina) 
 
● Resíduos agropecuários (carcaças, 
ração, camas, água para 
dessedentação, água residuária e de 
limpeza) 
 
● Resíduos agroindustriais (peles, 
ossos, pelos, penas, dejeções, águas 
residuárias, lodos, aparas de carne e 
membros, eviscerações, gordura 
 
Para saber mais: 
Legislações nacionais e internacionais: 
- DECRETO Nº 4.954/2004 (Brasil) 
- IN 11 Fatma-SC, 2014 (Brasil) 
- Quality Protocol – Anaerobic Digestate NIEA, 2014 (Reino 
Unido) 
- British Standards Institution - PAS 110:2014 (Reino Unido) 
- Animal By-Products Regulation (EC) Nº 1069/2009 (União 
Européia) 
- Fertiliser Regulation (EC) Nº 2003/2003/EC (União Européia) 
- RAL-GZ 245/246 - German Institute for Quality Assurance 
and Certification (Alemanha) 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 13 
Sugere-se que algumas questões sejam analisadas, com o intuito de ajudar na 
visualização de um cenário futuro do gerenciamento do substrato de interesse. Por 
exemplo: Qual o objetivo principal do projeto? Produção de biogás? Ou é o tratamento 
de águas residuárias? Tratar um resíduo semissólido agroindustrial ou um efluente de 
uma estação de tratamento de esgoto? Após tratamento, irá descartar o efluente em 
corpos hídricos? Deseja-se estabilizar os resíduos agropecuários e utilizar o digestato 
no sistema produtivo na forma de adubação? Destinação do digestato à uma unidade 
de refinaria a fim de recuperar e transformar parte deste substrato em organominerais? 
Pois bem, vimos que ao produzir o digestato, é importante definir qual será o 
destino de todos os subprodutos (biogás, digestato, lodo) gerados durante o processo 
de digestão anaeróbia (Figura 2). 
Figura 2 - Esquema simplificado do processo de digestão anaeróbia (DA). 
 
Conjuntamente ao aproveitamento do digestato, existe ainda a possibilidade da 
utilização do biogás. Este por sua vez pode ser convertido em energia térmica 
(diretamente pela queima), elétrica (por meio de motogeradores), ou a produção do 
biometano (biogás purificado) que pode ser injetado na rede de distribuição de gás 
natural ou então convertido em combustível veicular. 
É possível misturar mais de um substrato e/ou resíduos para alimentar um 
biodigestor. Esse procedimento de mistura é denominado como codigestão anaeróbia 
(MAO et al., 2015). Quando possível, sugere-se a utilização de estratégias com o intuito 
de otimizar o processo de DA, tais como realizar a mescla de substratos a fim de suprir 
com nutrientes ou balancear a concentração de algum componente no meio reacional 
que possa implicar em distúrbios no sistema ou em problemas operacionais futuros. 
Haverá situações em que o substrato a ser introduzido no sistema de DA, 
apresentará características recalcitrantes, podendo retardar o processo ou então 
ocupar volume útil do biodigestor. 
 
 
 
 
 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para os substratos, com características mais recalcitrantes, aplica-se técnicas 
de pré-tratamento para proporcionar uma melhora e eficiência no processo de digestão 
e de geração de biogás. Utilizam-se metodologias que envolvem o manejo de 
temperatura, a inserção de reagentes ácidos ou alcalinos, a adição de extratos 
enzimáticos, dentre outras, a fim de catalisar as etapas posteriores do processo de DA. 
Utilizam-se ainda de técnicas operacionais que possibilitam a separação das 
principais fases da DA (hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese). Neste 
caso, o bioprocesso pode ser separado, por exemplo, em duas etapas/reatores 
diferentes. 
Contudo, para que a DA ocorra de forma adequada, alguns parâmetros devem 
ser atendidos. É preferível que as reações bioquímicas sejam conduzidas em ambientes 
hermeticamente fechado, denominados de reatores anaeróbios, biorreatores ou 
biodigestores. Estes compartimentos auxiliam no controle e monitoramento de algumas 
variáveis e tornam-se fundamentais, influenciando diretamente o processo de DA. 
A fim de entender e visualizar alguns modelos e configurações de reatores 
existentes, cada um com sua finalidade específica, segue a Figura 3. 
Definição 
Frações Recalcitrantes: São materiais de difícil degradação. A 
decomposição realizada por meio de microrganismos se torna mais difícil 
e consequentemente mais demorada. Vejam abaixo onde podemos 
encontrá-los: 
 
Materiais 
Gordurosos 
Materiais 
Fibrosos 
Materiais 
Inertes 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 15 
Figura 3 - Tipos de biorreatores: (a) mecanicamente agitados; (b) coluna de bolhas; (c) fluxo de 
aspersão ascendente; (d) fluxo pistonado; (e) células imobilizadas – leito fixo; (f) células 
imobilizadas – leito fluidizado; (g) reator com membranas planas; (h) fibras ocas. 
 
Fonte: Schmidell (2001, P. 184). 
Os reatores mecanicamente agitados (CSTR) e os reatores de fluxo 
semelhante ao pistonado (lagoa coberta) (Figura 3 – “a” e “d” respectivamente), são os 
exemplos mais utilizados no meio agrícola e agropecuário, devido aos tipos de 
substratos e materiais disponíveis no cenário nacional atual. 
A alimentação/inserção dos substratos orgânicos nos biodigestores ocorrem 
principalmente por 3 técnicas operacionais diferentes (Quadro 2). 
 
 
 
 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 16 
Quadro 2 - Diferentes configurações de reatores. 
 
Batelada 
 
Semi-Contínua 
 
Contínua 
O material orgânico é 
introduzido e em seguida o 
reator é selado. A partir 
deste momento, não há 
entrada ou saída de material. 
Quando o tempo de retenção 
hidráulica do substrato é 
atingida, o compartimento é 
aberto, o digestato é 
removido, realiza-se um 
processo de higienização do 
reator para que, por fim, 
inicie-se uma nova batelada. 
A alimentação (batelada 
alimentada) é realizada de 
forma intermitente, até que 
se atinja o volume útil de 
trabalho do reator. Pode 
haver entrada e saída de 
digestato durante o 
andamento do processo. 
 
O volume de entrada 
(alimentação) é equivalente 
ao volume de saída do 
digestato do reator, sob um 
fluxo constante. O tempo 
pode ser desconsiderado 
uma variável do processo. 
 
 
Em plantas de biogás que possuem agitação mecânica, visualiza-se, após o 
processo de DA e ao lado do reator, uma lagoa (coberta ou não) ou um reservatório 
responsável por armazenar o digestato produzido, viabilizando sua posterior utilização 
ou descarte. Quando coberto, o reservatório tende a conservar o digestato, impedindo 
que suas características físico-químicas sejam significativamente alteradas,possibilitando sua utilização futura em lavouras ou em refinarias. Porém o custo 
financeiro dispendido com materiais para sua estrutura e cobertura é oneroso e pode 
dificultar a viabilidade do projeto (Figura 4). 
Figura 4 - A: Corte transversal de um digestor modelo CSTR; B: Planta de Biogás em escala 
plena. 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 17 
Em contrapartida, os digestores tipo lagoa coberta, devido à sua maior 
capacidade de volume e maiores escalas, possibilitam integrar o armazenamento do 
digestato e realizar o processo de DA simultaneamente (Figura 5). A implementação e 
construção do reservatório é semelhante ao digestor lagoa coberta, existe a 
movimentação de terraplanagem, o revestimento com membranas impermeáveis e de 
alta resistência, e inserção de dutos de entrada e de saída. 
Figura 5 - A: Corte transversal de um digestor modelo lagoa coberta; B: Digestor lagoa coberta 
em larga escala. 
 
2.2. Características Físico-Química do Digestato 
Para que o processo de biodigestão ocorra sem adversidades, é necessário 
que algumas variáveis e parâmetros sejam verificados, pois, os microrganismos devem 
ser mantidos de forma que suas necessidades metabólicas sejam atendidas. Diversos 
problemas operacionais podem surgir durante a DA levando à inibição parcial ou 
colapso do sistema. Estas interferências podem influir na qualidade do digestato 
produzido e na estabilidade e tempo de processo. 
Quando evidenciamos as características físicas de um digestato como o teor 
de sólidos totais (%ST), por exemplo, podemos classificá-lo entre os tipos de DA. Ao 
quantificar este parâmetro (%ST) (matéria seca), podemos enquadrar o digestato, como 
DA seca ou de fase sólida (%ST ≥ 15), semi-sólida (10 ≤ % ST < 15) e a líquida (%ST 
< 10) (LI et al., 2011). 
Assim como o teor de sólidos (totais, voláteis e fixos), outros parâmetros podem 
ser medidos no digestato durante e/ou após o processo de digestão, como o pH, 
condutividade elétrica, alcalinidade, nitrogênio amoniacal, temperatura, ácidos 
graxos (orgânicos) voláteis (AGV), relação C/N, fitotoxicidade, coliformes, amônia 
(NH3), concentração de macro e micro nutrientes e elementos metálicos. 
2.2.1. pH 
O potencial hidrogeniônico (pH) influencia diretamente nas atividades 
metabólica dos microrganismos existentes no processo de digestão anaeróbia, pois, 
cada espécie possui uma faixa de pH ideal de atuação. As arqueas metanogênicas, por 
exemplo, são sensíveis a variações bruscas de pH, enquadrando-se num valor entre 
6,5 e 7,5 (LI et al., 2019). Em contrapartida, as demais bactérias são mais tolerantes, 
podendo se desenvolver em intervalo de pH de 4,0 e 8,5. Em situações que se 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 18 
encontrem valores mais baixos, a tendência de produzir uma elevada quantidade de 
ácidos no sistema é maior. 
Valores acima de 8, evidencia-se a volatilização e o aumento da concentração 
de amônia livre, componente considerado tóxico por sua permeabilidade em 
membranas celulares (MAO et al., 2015). 
2.2.2. Condutividade elétrica 
A condutividade elétrica (CE) de um digestato está relacionada ao grau de 
mineralização do substrato que foi processado, desde sua composição inicial (material 
orgânico bruto), passando por processos de degradação bioquímicos, até finalmente 
sua disponibilização como material solúvel mineral, que pode ser prontamente 
absorvido e assimilado por um vegetal. 
Este parâmetro (unidade de medida Siemens por metro – S / m) possui relação 
à quantidade de sais minerais presentes no digestato que podem facilitar a troca de íons 
entre os microrganismos e suas reações metabólicas. Logo, quanto maior o valor de CE, 
maior a quantidade de íons dissolvidos no meio aquoso. 
2.2.3. Alcalinidade 
O efeito tampão ou alcalinidade do sistema é um parâmetro que indica a 
acumulação de ácidos orgânicos voláteis (AOV) mais eficiente quando comparada ao 
pH, pois esse aumento de concentração, consome primeiramente a alcalinidade e, 
posteriormente, altera o potencial hidrogeniônico. 
2.2.4. Nitrogênio amoniacal 
O nitrogênio amoniacal é considerado uma importante fonte de nutriente, pois 
atua no desenvolvimento fisiológico dos microrganismos. O monitoramento de sua 
concentração no digestato é necessário, pois, em elevadas concentrações pode se 
tornar um fator de inibição (YUAN; ZHU, 2016). 
A aferição dos ácidos produzidos durante os ensaios é determinada por meio 
da relação alcalinidade intermediária/alcalinidade parcial (AI/AP), uma vez que a AP 
infere na medida indireta da acumulação de ácidos (BJÖRNSSON et al., 2001). Na 
Tabela 1, são exibidos os cenários e as tomadas de decisão relacionadas à uma planta 
de biogás em escala plena, operando com dejeções animais, efluentes agropecuários e 
agroindustriais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 19 
Quadro 3 - Cenários e medidas relacionadas à relação AI/AP durante a DA. 
Relação 
AI/AP 
 
Situações 
 
Ações Corretivas 
> 0,6 Adição de elevadas cargas de substrato Cessar adição de substrato 
0,5 – 0,6 Entrada excessiva de substrato Adicionar menos substrato 
0,4 – 0,5 Saturação do reator Monitorar cuidadosamente o reator 
0,3 – 0,4 Máxima produção de biogás Manter a constância de entrada de 
substrato. 
0,2 – 0,3 Insuficiência de substrato Aumentar lentamente a entrada de 
substrato 
< 0,2 Alimentação muito escassa do substrato Aumentar rapidamente a entrada de 
substrato 
Fonte: Adaptado de Mézes et al. (2011). 
2.2.5. Temperatura 
A temperatura pode influenciar tanto nas características físico-químicas de um 
determinado composto orgânico, quanto na velocidade metabólica e de crescimento dos 
microrganismos. O aumento da temperatura pode aumentar as atividades metabólicas, 
elevar as velocidades de crescimento, melhorar a eficiência de eliminação de patógenos, 
assim como maior produção de biogás (KHAN et al., 2016). 
A DA pode ocorrer em duas principais faixas de temperatura: a mesofílica e a 
termofílica. Os organismos mesofílicos se desenvolvem e realizam o processo de 
digestão em valores de 25 a 35 ºC, enquanto os termofílicos podem atingir temperaturas 
que variam de 50 a 55 ºC (LIN et al., 2016). 
Esse parâmetro pode ser um fator limitante para o aumento da concentração 
de amônia (regimes termofílicos), deixando o sistema tóxico a organismos mais 
sensíveis, como as arqueas, afetadas tanto pela elevada concentração de ácidos, 
quanto pela toxicidade da amônia livre dissolvida no meio (JAIN et al., 2015). 
2.2.6. Ácidos Orgânicos Voláteis 
Os ácidos acético, propiônico, butírico e o valérico encontram-se entre os 
principais ácidos graxos voláteis (AGV’s ou ácidos orgânicos voláteis (AOV’s)) 
produzidos durante o processo da DA. A alteração de alguns parâmetros como o 
aumento da carga orgânica volumétrica ou a temperatura podem elevar a produção de 
AGV’s, influenciando diretamente na velocidade das reações metabólicas realizadas 
entre os microrganismos produtores e consumidores de ácidos presentes no meio. 
Deve-se atentar para o controle da entrada de material orgânico, uma vez que 
os AGV’s são provenientes da conversão deste substrato. Partindo do pressuposto que 
esses ácidos são mais rapidamente produzidos do que consumidos, a alimentação 
excessiva do sistema poderia aumentar as concentrações de AGV’s, consumindo a 
maioria da alcalinidade presente no digestato, em seguida, reduzindo significativamente 
o pH e por fim, colapsando e comprometendo todo o processo de DA (ZHANG et al., 
2013). 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 20 
2.2.7. Relação C/N 
A relação C/N está diretamente associada à proporção de Nitrogênio e Carbono 
do composto em questão. Uma relação ótima no processo de DA encontra-se na faixa 
de 20 a 35 (MAO et al., 2015). Baixas concentração de amônia e nitrogênio amoniacal 
total, implicam em altas relações C/N,evitando problemas relacionados a inibições 
relacionadas à elevadas concentrações de amônia livre. Porém, a insuficiência de 
nitrogênio no sistema pode dificultar a incorporação da biomassa celular microbiana, 
além de resultar em uma baixa produção de biogás (PUÑAL et al., 2000; SIDDIQUE & 
AB. WAHID, 2018). 
Atenta-se ainda que cada digestato pode apresentar uma relação C/N ideal 
diferente, dependendo de seus materiais orgânicos originários e o manejo recebido. 
Uma sugestão para que a relação C/N seja readequada e atinja uma estabilidade 
durante o processo é realizar a codigestão anaeróbia, ou seja, inserir um substrato que 
compense o déficit de carbono ou de nitrogênio (MAO et al., 2015). 
2.2.8. Fitotoxicidade 
A fitotoxicidade é um fenômeno que pode ser evidenciado nas diversas etapas 
do desenvolvimento de um vegetal, geralmente causada por substâncias denominadas 
fitotoxinas encontradas em sais, metais, defensivos agrícolas, demais compostos 
químicos orgânicos e inorgânicos. 
A fim de expressar a qualidade dos digestatos, testes de germinação têm sido 
utilizados com o intuito de determinar a fitotoxicidade ou então o efeito fitoestimulante 
por meio da confecção de um Índice de Germinação. 
De acordo com o Decreto Legislativo 75/2010 da legislação italiana (ITÁLIA, 
2010), os valores de IG ≥ 60% são considerados aceitáveis para digestatos (não 
fitotóxicos). Índices abaixo desse limite podem apresentar toxicidade para as culturas 
(ROS et al., 2018). Os possíveis motivos encontrados para a fitotoxicidade em 
digestatos podem relacionar-se à elevada concentração de sais ou à acidez volátil, 
observadas em decorrência de altos valores de condutividade elétrica e baixos valores 
pH, respectivamente (SOLÉ-BUNDÓ et al., 2017; DAMACENO et al., 2019). 
2.2.9. Coliformes termotolerantes 
Os coliformes termotolerantes são bactérias encontradas no trato 
gastrointestinal de humanos e na maioria dos demais animais endotérmicos (de sangue 
quente). 
A Escherichia coli (E. coli) é uma espécie de bactéria termotolerante também 
encontrada no intestino humano. Apesar de algumas de suas linhagens possam ser 
consideradas patogênicas (infecciosas), a maioria de suas cepas não apresentam risco 
à saúde pública. Esses tipos de microrganismos patogênicos entéricos originário de 
resíduos animais podem sobreviver durante longos períodos em diferentes biomas, 
principalmente nos próprios substratos orgânicos (CHEN et al., 2011). 
Devido à presença em grande quantidade de E. coli no trato intestinal de seres 
humanos e de demais animais inseridos em cadeias produtivas agropecuárias, esta 
bactéria pode ser utilizada como bioindicador de contaminação fecal (NAG et al., 2019). 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 21 
Quando houver a presença de E. coli em digestatos, sua utilização será permitida 
apenas após o atendimento dos limites estabelecidos pela legislação vigente (MAPA, 
2016). Estes tratamentos podem ser térmicos ou químicos (ex: Pasteurização ou 
calagem), dependendo sempre da utilização que será dada ao digestato, disposição na 
lavoura, tratamento e lançamento em corpo hídrico. 
2.2.10. Fatores Inibitórios 
Existem diversas variáveis que podem interferir negativamente na produção de 
biogás, na estabilidade do sistema e na qualidade do digestato. Alguns compostos 
podem diminuir a eficiência ou então retardar a DA, geralmente quando suas 
concentrações se encontram acima de valores conhecidos e previamente estipulados. 
Ao esgotar ou saturar o sistema com essas substâncias, o nível de toxicidade 
pode ocasionar a interrupção do procedimento. A alimentação do reator com substratos 
deve ser controlada, a fim de se evitar a sobrecarga orgânica. O material de entrada 
pode conter patógenos, solventes, antibióticos, enzimas, herbicidas, sais, metais 
pesados e demais substâncias capazes de influenciar negativamente no metabolismo 
da biota microbiana (FRIEHE et al., 2010; AMHA et al., 2018). 
Na Tabela 2, são apresentados alguns dos principais inibidores durante a DA 
e suas possíveis concentrações limites de toxicidade. 
Quadro 4 - Inibidores em processos de digestão anaeróbia 
 
Inibidor 
 
Concentração de Inibição 
 
Observação 
 
Oxigênio >0,1 mg/L 
Inibição das arqueas metanogênicas 
anaeróbias obrigatórias. 
Sulfeto de Hidrogênio >50 mg/L H2S 
Quanto menor o pH, maior o efeito 
inibitório. 
Ácidos orgânicos 
voláteis 
>2.000 mg/L HAc (pH = 7,0) 
Quanto menor o pH, maior o efeito 
inibitório. Alta adaptabilidade das 
Bactérias. 
Nitrogênio amoniacal >3.500 mg/L NH4
+ (pH=7,0) 
Quanto maiores o pH e a temperatura, 
maior o efeito inibitório. Alta 
adaptabilidade das bactérias. 
Metais pesados 
Cu>50 mg/L 
Zn>150 mg/L 
Cr>100 mg/L 
Só metais dissolvidos apresentam efeito 
inibidor. 
Descontaminação pela precipitação de 
sulfeto. 
Desinfetantes e 
antibióticos 
NE Efeito inibitório varia com o composto. 
Fonte: Adaptado de Friehe et al. (2010). 
* NE =Não especificado. 
2.3. Armazenamento do Digestato na Unidade Produtiva 
A utilização do digestato como biofertilizante, devidamente tratado, pode 
favorecer/completar o ciclo de nutrientes e de carbono ou então reduzir a utilização de 
fertilizantes inorgânicos, atitude esta que impactaria na redução de custos na 
propriedade agrícola ou agropecuária. 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 22 
Dispõem-se ainda métodos que possibilitam aproveitar os nutrientes e minerais 
presentes no digestato mediante utilização de soluções ácidas extratoras e demais 
reagentes, para então possibilitar sua futura utilização na lavoura após diminuir a 
concentração de contaminantes ou utilizar apenas o composto desejado extraído. Essas 
técnicas permitem agregar valor econômico à um subproduto de um resíduo 
anteriormente considerado um problema ambiental. 
Após passar pelo processo de DA deve-se prezar por uma unidade de 
armazenamento do digestato para sua futura utilização agronômica ou então pós-
tratamento e disposição final adequada. Em caso de um sistema de tratamento 
apresentar indisposição à utilização agrícola do digestato, deve-se dimensionar um 
armazenamento de acordo com o volume de produção de digestato, levando ainda em 
consideração a próxima etapa de tratamento. 
Visando o uso agrícola do digestato, deve-se atentar ao volume de produção e 
à demanda de utilização do biofertilizante. Recomenda-se que o reservatório de 
armazenamento possua o tempo de retenção hidráulica (TRH) mínimo proporcional ao 
respectivo reator acrescido de um fator de segurança correspondente ao volume de 
trabalho. 
Existem opções de manejo desse digestato a fim de melhorar o seu 
armazenamento e acondicionamento, sendo algumas opções: separação de frações 
sólido/líquida, secagem e peletização. A fase líquida pode ser extraída por meio de 
aquecimento, decantação/precipitação, filtros prensas ou então por meio de membranas 
filtrantes, dependendo do posterior interesse de sua utilização. 
Cada modelo de reator possui uma forma de armazenamento, devido suas 
configurações técnicas e operacionais, Figura 6 – “A”. Em situações em que o 
reservatório seja descoberto e exposto (Figura 6 – “B”) pode haver intempéries 
ambientais, , por exemplo, a evaporação de compostos como o nitrogênio (amônio), 
antes incorporado ao digestato, devido à incidência de radiação solar e aumento de 
temperatura (LI et al., 2018). A perda deste macronutriente com características 
fertilizantes e valor econômico agregado, pode ser uma desvantagem ao produtor rural 
que investiu anteriormente em um sistema de tratamento do material orgânico de sua 
propriedade. Há caso em que a remoção de nitrogênio é necessária, por características 
de relevo e limitação de área para aplicação. 
Figura 6 - Modelos de armazenamento do digestato 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 23 
A ausência de cobertura do reservatório possibilita aindao aumento do teor de 
água correspondente à incidência da pluviosidade, comprometendo o volume útil do 
reservatório. Por outro lado, existe a possibilidade de evaporação da água do digestato 
e consequentemente a redução de massa e, por conseguinte, a concentração de 
matéria orgânica, nutrientes e metais pesados (Figura 7) (LI et al., 2018b). 
Figura 7 - Dinâmica do nitrogênio na forma amoniacal ao decorrer do tempo. 
 
Fonte: Adaptado de Li et al. (2018) 
2.4. Mecanismos de Agitação em Biogestores 
Baseando-se nos modelos de reatores exibidos anteriormente na Figura 3 e 
atentando-se para a origem do material orgânico que será manejado de acordo com 
suas características físico-químicas previamente exemplificadas no item 2.1 deste 
material, podem-se definir modelos e mecanismos de agitação para um determinado 
tipo de reator. 
O revolvimento do substrato, no interior dos biodigestores, auxilia no 
desprendimento de gases, na mistura e aumento do contato de diferentes materiais 
orgânicos, no controle do gradiente de temperatura, no impedimento da criação de 
caminhos preferenciais ou “zonas mortas” no meio, possibilitando maior contato entre 
as diferentes espécies de microrganismos, na otimização das reações bioquímicas 
(aumento da produção de biogás e melhor estabilização do substrato), na viabilização 
de sistemas de alimentação por meio de recirculação do digestato e proporciona o 
contato de digestatos de diferentes fases (caso os digestores sejam dispostos em 2 ou 
mais fases) (KUCZMAN et al., 2017; LINDMARK et al., 2014). 
Em contrapartida, os mecanismos de agitação implicam no aumento do 
investimento financeiro na planta de biogás. Caso mal planejados e manejados, pode-
se ocasionar a perda de importantes microrganismos por wash-out 1 , ou então a 
movimentação de elevada intensidade do digestato pode causar rompimento das 
células da microbiota supracitada. 
Os sistemas de agitação são responsáveis por grande parte do consumo de 
energia de uma planta de biogás e por esse motivo, estudos prévios, pilotos e 
 
1 Descarga indevida de lodo (biomassa), efluentes ou águas residuais provenientes de digestores e 
sistemas de tratamento 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 24 
laboratoriais devem ser desenvolvidos com o intuído de realizar um planejamento 
adequado e eficiente para o cenário que se deseja aplicar em escala plena 
(KOWALCZYK et al., 2013). 
O mecanismo de revolvimento é projetado de acordo com a composição do 
substrato sob tratamento e sua agitação pode ser contínua, intermitente ou então 
ausente. Dentre os sistemas de agitação, existem três que são mais conhecidos e 
difundidos no mercado, falaremos deles abaixo. 
O sistema de agitação mecânica, utiliza-se de aletas, defletores, pás e 
hélices ligadas a eixos e motores, para otimizar a mistura do digestato (Figura 8). 
Figura 8 - Exemplo de um reator mecanicamente agitado 
 
Fonte: Advanced Green Energy Solutions (2020). 
Os exemplos de biodigestores com agitação hidráulica podem ser 
evidenciados com mais frequência em sistemas de tratamento de esgotos. Devido à 
composição físico-química diferenciada da alimentação de entrada (afluente), permite-
se que a injeção do fluído orgânico seja feita por bombeamento. 
Sistemas hidráulicos de agitação são compostos por bombas de recalque 
responsáveis por injetar ou então recircular o substrato do próprio reator. Essa 
configuração de mistura permite ainda integrar o sistema de alimentação (entrada de 
substrato orgânico) ao sistema de agitação (Figura 9). 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 25 
Figura 9 - Reator hidraulicamente agitado 
 
Existem também os sistemas pneumáticos de agitação, que possibilitam que 
o biogás produzido no próprio reator, seja reinjetado no substrato por meio de difusores 
instalados na parte inferior dos digestores ou plantas de biogás. Outros gases, como o 
gás carbônico (CO2), podem ser inseridos com o intuito de influenciar uma fase 
específica da DA. O fluxo de alta pressão de biogás evita a separação de fases 
(decantação e sedimentação) do digestato e ainda pode otimizar reações bioquímicas 
juntamente com o crescimento celular de microrganismos (FAGBOHUNGBE et al., 2015; 
ANGELIDAKI et al., 2018) (Figura 10). 
Figura 10 - Sistema simplificado de recirculação de biogás 
 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 26 
3. CONCLUSÃO 
O processo de digestão anaeróbia resulta em dois produtos, o biogás e o 
digestato. O biogás pode ser utilizado na geração de energia elétrica e térmica e na 
produção de biometano, já o digestato, dependendo de suas características físico-
químicas e desde que atenda as questões agronômicas pode ser utilizado para 
adubação ou correção do solo. 
Porém para que se tenha o biogás e o biofertilizante com quantidade e 
qualidade são necessários conhecimentos específicos de construção, armazenamento, 
agitação, técnicas de controle e aprimoramento do biodigestor, e análise de parâmetros 
de operação. Todos esses fatores juntos, resultarão em uma operação e produção 
controlada e eficiente. 
 
 Introdução a Produção e Manejo de Digestato 
 27 
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