Digestão anaeróbica

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FUNDAMENTOS DA DIGESTÃO 
ANAERÓBIA DE SUBSTRATOS 
AGROINDUSTRIAIS 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, 
Principais Fontes e Etapas da Produção de Biogás 
 
 
 
 
 
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: 
Fundamentos da Digestão Anaeróbia de Substratos 
Agroindustriais 
Componente Output e Outcome: 
Componente 2.1.4 
Publicado pela entidade: 
Organização das Nações Unidas para o 
Desenvolvimento Industrial - UNIDO 
Entidades diretamente envolvidas: 
Centro Internacional de Energias Renováveis 
Biogás – CIBiogás 
Universidade Tecnológica Federal do Paraná - 
UTFPR 
Autores e coautores: 
Thiago Edwiges – UTFPR 
Ricardo Muller – UNIDO|CIBiogás 
Daiana Gotardo Martinez – UNIDO|CIBiogás 
Revisão Técnica: 
Leonardo Pereira Lins – CIBiogás 
Coordenador: 
Felipe Souza Marques 
Coordenação Pedagógica: 
Iara Bethania Rial Rosa 
Data da publicação: 
Agosto, 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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fundamentos da Digestão Anaeróbia de 
Substratos Agroindustriais 
 
 
 
Aula 1 – Digestão Anaeróbica: Características do 
Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
Data da Publicação: 
 
Agosto/2020 
 
 
Sumário 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 12 
2. CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE DIGESTÃO ANAERÓBIA........ 13 
2.1. Etapa 1 (Hidrólise) ......................................................................................... 14 
2.2. Etapa 2 (Acidogênese).................................................................................. 16 
2.3. Etapa 3 (Acetogênese) ................................................................................. 17 
2.4. Etapa 4 (Metanogênese) .............................................................................. 18 
3. TIPOS DE SUBSTRATOS E DEGRADAÇÃO DOS COMPOSTOS 
QUÍMICO .................................................................................................................. 19 
3.1. Carboidratos ................................................................................................... 20 
3.2. Proteínas ........................................................................................................ 22 
3.3. Lipídeos .......................................................................................................... 23 
3.4. Lignocelulose ................................................................................................. 25 
3.5. Principais Fontes de Biomassa no Setor Agroindustrial ............................ 26 
3.5.1. Dejetos Animais ......................................................................................... 26 
3.5.2. Abatedouros ............................................................................................... 30 
3.5.3. Laticínios ..................................................................................................... 31 
3.5.4. Cervejarias .................................................................................................. 33 
4. CONCLUSÃO .................................................................................................... 34 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 35 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 
Lista de Figuras 
 
Figura 1 - Principais etapas da degradação da matéria orgânica para a 
produção de biogás. ................................................................................................ 14 
Figura 2 - Representação esquemática da quebra de uma molécula de celulose 
em moléculas de glicose a partir a enzima celulase produzida pela bactéria 
celulomona................................................................................................................ 16 
Figura 3 - Esquema da formação de sub-produtos oriundos do pré-tratamento 
térmico a partir de biomassa lignocelulósica. Adaptado de Rabii et al. (2019). 19 
Figura 4 - Exemplo de formação de um triglicerídeo a partir de três ácidos 
graxos. ....................................................................................................................... 24 
Figura 5 - Potencial de geração de biogás na pecuária paranaense................. 29 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 
Lista de Equações 
 
Equação 1 ................................................................................................................. 17 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 
Lista de Quadros 
 
Quadro 1 - Exemplos de reações da fase acetogênica. ...................................... 17 
Quadro 2 - Principais monossacarídeos (açúcares simples) .............................. 21 
Quadro 3 - Principais dissacarídeos ...................................................................... 21 
Quadro 4 - Aminoácidos usualmente digeridos em um reator anaeróbio .......... 23 
Quadro 5 - Exemplos de ácidos graxos de cadeia longa (mais de 12 unidades 
de carbono) ............................................................................................................... 24 
Quadro 6 - Teor de lignocelulose em diferentes substratos em base seca ....... 26 
Quadro 7 - Composição química média de diferentes tipos de dejetos animais
 ................................................................................................................................... 27 
Quadro 8 - Degradabilidade e pH dos dejetos animais ........................................ 27 
Quadro 9 - Potencial metanogênico de diferentes dejetos animais. ................... 28 
Quadro 10 - Características físico-químicas de diferentes resíduos do processo 
de abate .................................................................................................................... 30 
Quadro 11 - Potencial metanogênico de diferentes resíduos do processo de 
abate. ......................................................................................................................... 31 
Quadro 12 - Principais características físico-químicas do soro do leite ............. 32 
Quadro 13 - Principais características físico-químicas do efluente de cervejarias
 ................................................................................................................................... 33 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 10 
Apresentação do Curso 
Seja bem-vindo ao nosso Curso de Fundamentos da Digestão Anaeróbia de 
Substratos Agroindustriais. Nosso objetivo é oferecer a você aluno, o conhecimento de 
uma forma geral, a respeito das etapas da produção de biogás, as características da 
degradação do substrato, parâmetros que influenciam diretamente na produção de 
biogás e um panorama do setor com normativas especificas que fazem do biogás um 
produto promissor para as energias renováveis em nosso país. 
Diante disso, esse curso foi dividido em três aulas, sendo elas: 
1ª Aula: Digestão anaeróbica: características do substrato, principais fontes 
e etapas da produção de biogás; 
2ª Aula: Parâmetros operacionais para produção de biogás e tipos de 
reatores; 
3ª Aula: Aspectos introdutórios sobre o setor energético e político. 
Na primeira aula será apresentado ao aluno os conceitos das etapas para 
produção de biogás, as características e os principais substratos que que possuem 
potencial para produção de biogás. 
Na segunda aula o aluno verá além dos conceitos de pré-tratamentos para os 
substratos, os parâmetros internos e externos que influenciam diretamente na operação 
dos reatores anaeróbicos e na produção de biogás, além dos tipos de reatores 
existentes. 
Na terceira aula será apesentado o panorama do setor de biogás, com 
normativas, leis e resoluções que atualmente auxiliam no desenvolvimento do produto 
biogás. 
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. 
 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 11 
Desenvolvimento Proporcionado 
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. Conhecimento básico de digestão anaeróbica; 
2. Identificação de processos e etapas para produção de biogás; 
3. Noção de resíduos líquidos, sólidos e gasosos; 
4. Identificação de atividades agroindustriais. 
 
HABILIDADES: 
1. Iniciativa; 
2. Percepção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 12 
1. INTRODUÇÃO 
A preocupação com o cenário energético é tema constante em debates 
especializados no cenário nacional e internacional. A dependência do petróleo, os 
impactos ambientais causados pela queima dos combustíveis fósseis e a centralização 
da produção são demandas que fazem com que novas alternativas energéticas sejam 
desenvolvidas. 
Aliada a questão energética, existem ainda problemas ambientais causados 
pelo gerenciamento inadequado de resíduos orgânicos gerados na agricultura, pecuária 
e nas agroindústrias, visto que estas são atividades de relevância no contexto 
econômico do País, especialmente na região sul do Brasil. A falta de tratamento 
adequado para a significativa quantidade de matéria orgânica gerada diariamente 
nestas atividades contribui para o aumento da poluição, eutrofização de corpos hídricos 
e emissão de gases de efeito estufa (GEE), especialmente o metano (CH4) e o dióxido 
de carbono (CO2). 
A digestão anaeróbia vem sendo estudada e aplicada ao tratamento de 
diversos tipos de resíduos orgânicos em todo o mundo. As principais vantagens deste 
tratamento se concentram na baixa demanda por energia, menores requisitos de 
nutrientes e menor geração de lodo quando comparado aos sistemas aeróbios. O 
metano gerado pelo biogás pode ser aproveitamento como fonte de energia elétrica, 
térmica ou ainda convertido em biometano para ser utilizado como gás veicular. Além 
disso, o efluente final do processo (digestato) tem potencial para ser aproveitado como 
biofertilizante em plantas de biogás alimentadas com a maioria dos tipos de resíduos 
rurais e agroindustriais, permitindo a reciclagem de nutrientes a partir da incorporação 
do solo. 
Porém para se ter uma eficiência no sistema de tratamento, bem como 
viabilidade econômica da planta de biogás, o planejamento e o conhecimento das 
etapas de produção de biogás são de extrema importância. 
O conhecimento técnico-científico do processo de digestão, das características 
físico-químicas dos substratos, dos requisitos operacionais dos diferentes tipos de 
reatores anaeróbios, bem como dos efeitos sinérgicos destes fatores é fundamenta para 
a estabilidade do sistema ao longo do tempo, a maximização da produção de biogás e 
a geração de renda a partir da comercialização de sub-produtos de qualidade. 
As diversas atividades produtivas realizadas em propriedades rurais e 
agroindústrias geram uma gama de resíduos orgânicos com características distintas, 
que podem tanto inibir a atividade biológicas dos microrganismos envolvidos na 
produção de biogás, como maximizar a eficiência da geração a partir da co-digestão, ou 
seja, uma mistura de substratos com o objetivo de favorecer as reações bioquímicas 
durante o processo. 
As etapas envolvidas na produção de biogás, como ocorre a degradação dos 
compostos químicos, além da identificação das principais fontes de biomassa do setor 
agroindustrial, poderão ser vistos ao longo desta aula. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás13 
2. CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE DIGESTÃO ANAERÓBIA 
A digestão anaeróbia (D.A.) é uma tecnologia de tratamento aplicada a uma 
ampla variedade de substratos orgânicos. Estes substratos são, em sua maioria, 
resíduos provenientes de processos produtivos tais como os dejetos da produção de 
animais, efluentes líquidos e resíduos sólidos das agroindustriais e resíduos da 
agricultura. Dependendo do contexto local e da legislação pertinente, podem ainda ser 
aproveitadas as culturas energéticas, que são espécies vegetais cultivadas 
especificamente para a geração de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O biogás é um subproduto gasoso resultante da D.A. destes substratos e é 
composto por metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e uma série de outros 
componentes em menores quantidades, como gás sulfídrico (H2S), amônia (NH3), 
umidade (H2O). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Além do biogás, um subproduto líquido também é gerado durante a D.A. que é 
chamado de digestato. O digestato contém uma série de nutrientes que estavam 
presentes nos substratos como nitrogênio, fósforo, potássio e uma série de outros 
minerais que dependendo das suas condições (concentração dos nutrientes, 
Atenção: 
Neste material adotaremos o termo 
‘substratos’ para toda fonte de matéria 
orgânica aproveitada no processo de 
digestão anaeróbia. A principal fonte de 
substratos são os resíduos orgânicos. 
Porém, como vimos acima, nem todo 
substrato é um resíduo, como é o caso das 
culturas energéticas. 
 
Para fixar: 
Dentre os componentes gasosos, o metano (CH4) é o 
mais atrativo pois pode ser aproveitado para a geração 
de energia em substituição às fontes convencionais 
(carvão, petróleo, gás natural) e em diferentes formas, 
como elétrica, energia térmica e combustível utilizado 
em veículos. 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 14 
temperatura e ausência de organismos patogênicos por exemplo), podem ser 
aproveitados como biofertilizante na agricultura. A reciclagem de nutrientes é mais uma 
das vantagens da D.A. 
O processo biológico de degradação da matéria orgânica presente nos 
substratos em biogás é complexo, pois envolve uma série de microrganismos que 
operam em sinergia dentro dos reatores e desempenham funções diferentes durante 
cada etapa (Figura 1). Cada tipo de microrganismo requer condições ambientais 
específicas como temperatura, pH, tempo, concentração de matéria orgânica e presenta 
de nutrientes. De forma geral, as reações que ocorrem durante a D.A. podem ser 
divididas em quatro etapas: hidrólise, acidogênese, acetogênse e metanogênese. 
Figura 1 - Principais etapas da degradação da matéria orgânica para a produção de biogás. 
 
Os compostos químicos produzidos em uma etapa são chamados de 
metabólitos intermediários e são aproveitados como substrato pelos microrganismos 
da etapa posterior. 
2.1. Etapa 1 (Hidrólise) 
A hidrólise (hidro = água e lysis = quebra) é a primeira etapa da D.A. Durante 
esta etapa, os componentes químicos mais complexos (polímeros) presentes nos 
substratos são degradados em meio aquoso e convertidos em moléculas menores 
(monômeros), que são então consumidos durante as etapas posteriores. 
A matéria orgânica é composta principalmente por carboidratos, proteínas e 
lipídeos (as características de cada um deles serão discutidas no item 3 deste material). 
Estes compostos químicos possuem elevado número de átomos de carbono em suas 
moléculas e, por estarem na forma particulada, são insolúveis em água e não 
conseguem ser consumidos de forma direta pelos microrganismos como fonte de 
energia e de nutrientes durante o processo de D.A. 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 15 
Durante a hidrólise os polímeros são convertidos em compostos menores por 
meio de enzimas excretadas pelas bactérias hidrolíticas, ou seja, a degradação neste 
estágio inicial ocorre fora das células dos microrganismos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com poucos átomos de carbono em suas moléculas (monômeros) os 
metabólitos intermediários gerados após a etapa de hidrólise tornam-se solúveis em 
água, ou seja, conseguem passar pela parede celular e serem absorvidos pelos 
microrganismos para serem sintetizados internamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dentro de um reator anaeróbio a celulose é hidrolisada por meio da enzima 
(celulase) liberada pelas bactérias hidrolíticas e que são capazes de quebrar as ligações 
químicas entre as moléculas de glicose. Desta forma, a partir da hidrólise da celulose, 
diversas moléculas de glicose, agora solúveis, são então liberadas, absorvidas por outro 
grupo de bactérias e degradadas dentro da célula. 
Para fixar: 
Cada componente químico é degradado por uma exoenzima 
específica: 
 
 celulose (substrato) → celulase (exoenzima) → 
glicose (metabólito intermediário) 
 
proteína (substrato) → proteinase (exoenzima) → 
aminoácidos (metabólito intermediário) 
 
lipídeos (substrato) → lipase (exoenzima) → ácidos graxos e 
glicerol (metabólito intermediário) 
 
 
 
Um exemplo de composto insolúvel que sofre 
hidrólise em um reator anaeróbio é a celulose 
(C6H10O5), principal componente da parede celular 
dos vegetais, caracterizada como um carboidrato 
insolúvel em água e constituído por diversas 
unidades de glicose (C6H12O6) por meio de 
ligações químicas. 
 
Apesar de a glicose ser solúvel em água, a união 
de diversas moléculas de glicose resulta em um 
polímero insolúvel, a celulose. 
 
Exemplo 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 16 
Figura 2 - Representação esquemática da quebra de uma molécula de celulose em moléculas 
de glicose a partir a enzima celulase produzida pela bactéria celulomona. 
 
 
O tempo de duração da hidrólise pode ser de poucas horas para os 
carboidratos e alguns dias para as proteínas e lipídeos, ou seja, a produção de biogás 
em um reator depende da concentração de cada tipo de macromolécula no substrato. 
2.2. Etapa 2 (Acidogênese) 
Os monômeros formados na etapa de hidrólise como os açúcares simples, os 
aminoácidos e os ácidos graxos de cadeia curta encontra-se são solúveis em água e, 
portanto, podem ser absorvidos por bactérias anaeróbias e facultativas por meio de 
diversos processos fermentativos. 
Ao final de etapa de acidogênese são gerados principalmente dióxido de 
carbono (CO2), hidrogênio (H2), álcoois e ácidos orgânicos. Os compostos orgânicos 
nitrogenados e compostos orgânicos sulfurados também são formados nesta etapa 
devido à degradação de aminoácidos e proteínas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo 
 
Ácidos e álcoois gerados durante a acidogênese: 
• Ácido fórmico (CH2O2) 
• Ácido acético (C2H4O2) 
• Ácido propiônico (C3H6O2) 
• Ácido lático (C3H6O3) 
• Etanol (C2H6O) 
• Metanol (CH3OH) 
• Propanol (C3H8O) 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 17 
O ácido acético é um dos ácidos mais importantes durante esta etapa, pois este 
é o principal ácido utilizado pelos microrganismos produtores de metano. 
 
 
 
 
 
 
A concentração de íons de hidrogênio (H2) formados como metabólitos 
intermediários durante esta etapa afeta o tipo de produto formado nesta fase. Quanto 
maior a pressão parcial do hidrogênio dentro do reator, menos compostos reduzidos, 
como o ácido acético, por exemplo, serão formados. De forma geral, os compostos 
formados nesta etapa dependem do tipo de substrato adicionado no reator e de suas 
condições ambientais (temperatura e pH) além dos tipos de microrganismos presentes. 
2.3. Etapa 3 (Acetogênese) 
Nesta etapa, a maioria dos ácidos e álcoois, como o ácido butírico, ácido 
propiônico e etanol, por exemplo, produzidos durante a acidogênese são degradadosem acetato, que pode ser utilizado como substrato para as arqueas metanogênicas. O 
Quadro 1 apresenta algumas das reações de degradação que ocorrem durante a 
acetogênese. 
Quadro 1 - Exemplos de reações da fase acetogênica. 
Substrato Reação 
Ácido propiônico CH3(CH2)COOH + 2H2O → CH3COOH + CO2 + 3H2 
Ácido butírico CH3(CH2)2COOH + 2H2O → 2CH3COOH + 2H2 
Etanol CH3(CH2)OH+ H2O → CH3COOH+ 2H2 
Além dos ácidos de cadeia curta, o CO2 e o H2 formados durante a acidogênese 
também podem ser convertidos em ácido acético ou metano (Equação 1). 
Equação 1 
 
Definição 
Os microrganismos produtores de metano são 
tecnicamente chamados de Arqueas. 
As arqueas se diferem das bactérias por serem 
procariontes, ou seja, são organismos mais 
primitivos e simples, sem núcleo celular definido. 
As arqueas possuem a capacidade de sobreviver 
em ambientes extremos de vida, como crateras de 
vulcões e regiões extremamente salinas. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 18 
2.4. Etapa 4 (Metanogênese) 
A metanogênese é a última etapa do processo de degradação da matéria 
orgânica. Nela o metano é formado principalmente a partir de acetato, CO2 e H2 por 
bactérias estritamente anaeróbias. Desta forma, todos os produtos da fermentação 
devem ser convertidos em compostos que podem ser utilizados pelas metanogênicas. 
As arqueas metanogênicas podem ser divididas em acetoclásticas e 
hidrogenotróficas. As metanogênicas acetoclásticas utilizam o acetato como fonte de 
substrato e de forma geral representam cerca de 70% do biogás produzido em um reator. 
Já as metanogênicas hidrogenotróficas são um outro grupo importante de 
microrganismos que atuam no processo de digestão anaeróbia, que utilizam o CO2 e o 
H2 como substrato primário para a produção de metano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O tempo de reprodução das archeas metanogênicas é maior do que o tempo 
de reprodução dos microrganismos que atuam nas fases iniciais. As arqueas demoram 
entre 1-12 dias para se dividirem em dois. A Methanosarcina, por exemplo, se multiplica 
a cada 1 dia. Já Metanosaeta requer um tempo maior, entre 2 e 12 dias (podendo chegar 
a 30 dias) para a multiplicação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção: 
A taxa de crescimento das metanogênicas pode 
estabelecer o limite de quão curto pode ser o 
tempo em que o substrato permanece dentro do 
reator. 
Períodos inferiores a 12 dias podem resultar na 
remoção destes organismos antes do tempo em 
que eles levam para se reproduzirem. 
 
Exemplo 
Dois grupos conhecidos de metanogênicas 
degradam o acetato: Methanosaeta e 
Methanosarcina. 
 
Por outro lado, existem diferentes grupos de 
metanogênicas que utilizam H2 como substrato, 
como as do gênero Methanobacterium, 
Methanococcus, Methanogenium e 
Methanobrevibacter. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 19 
Para que a digestão anaeróbia ocorra, a atividade biológica dos 
microrganismos envolvidos nas etapas iniciais (hidrólise, acidogênese e acetogênese) 
e na etapa de metanogênese deve ocorrer de forma equilibrada. 
Se a etapa de metanogênese for inibida, os ácidos formados nas etapas 
anteriores passam a acumular no reator, causando um processo de acidificação que 
pode ser irreversível. Por outro lado, em caso de inibição da etapa de acidogênese, que 
pode ser causada pela dificuldade de hidrólise de substratos de difícil degradação (Ex.: 
bagaço de cana-de-açúcar e alguns resíduos da agricultura) a disponibilidade de 
acetato para as metanogênicas diminui e, consequentemente, observa-se um acúmulo 
de substrato dentro do reator e a redução na produção de metano. Para garantir um 
equilíbrio entre estes diferentes grupos de microrganismos deve-se garantir as 
condições ideais de parâmetros de operação do sistema como por exemplo a 
temperatura, pH, agitação e carga de alimentação. 
A Figura 3 apresenta um resumo do processo de degradação da matéria 
orgânica durante as etapas da digestão anaeróbia. 
Figura 3 - Esquema da formação de sub-produtos oriundos do pré-tratamento térmico a partir 
de biomassa lignocelulósica. Adaptado de Rabii et al. (2019). 
 
3. TIPOS DE SUBSTRATOS E DEGRADAÇÃO DOS COMPOSTOS 
QUÍMICO 
 
Como visto no Item 2, o equilíbrio da digestão anaeróbia quanto à atividade 
biológica dos microrganismos em todas as quatro etapas (hidrólise, acidogênese, 
acetogênse e metanogênese) e também da produção de biogás depende diretamente 
da composição química dos substratos utilizados para a alimentação dos reatores. 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 20 
Substratos com elevados teores de carboidratos (ex.: amido) podem favorecer 
a etapa de hidrólise, mas também podem contribuir para a queda no pH do sistema, 
acidificação do meio e limitação ou até a parada completa da etapa de metanogênese. 
Por outro lado, substratos de grandes dimensões (ex. pedaços de frutas, frações de 
órgãos animais provenientes do abate) e cadeias moleculares muito complexas podem 
limitar a etapa de hidrólise e, consequentemente, afetar a produção de metabólitos 
intermediários que são fonte de energia e nutrientes para a arqueas metanogênicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao escolher o substrato mais adequado (ou a mistura de substratos), se 
garante não apenas melhor controle do sistema de tratamento, mas também melhor 
eficiência na bioconversão da matéria orgânica em energia e na produção de um 
digestato de melhor qualidade. 
Diversos materiais orgânicos podem ser aproveitados como substratos 
potenciais para o aproveitamento energético a partir da D.A. No Brasil, as principais 
fontes de matéria orgânica incluem dejetos animais, efluentes agroindustriais, resíduos 
da agricultura, efluentes domésticos e resíduos sólidos urbanos. 
3.1. Carboidratos 
Os carboidratos são macromoléculas complexas (polímeros) formadas 
principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio e são considerados os compostos 
orgânicos de maior abundância na natureza. Estão presentes em grandes quantidades 
na biomassa vegetal como frutas, grãos e palhadas. A classificação dos carboidratos 
varia de acordo com o número de átomos de carbono em sua molécula: 
• Monossacarídeos: são os açúcares mais simples, com 3 a 7 átomos de 
carbono (Quadro 2). Os monossacarídeos são moléculas pequenas e 
solúveis em água e dentro dos reatores são digeridos dentro das células 
das bactérias. Os principais monossacarídeos na dieta humana são a 
frutose e a glicose. 
 
Para fixar: 
A determinação de alguns parâmetros auxilia a tomada de 
decisões quanto às melhores condições dos substratos para 
garantir a eficiência do processo de D.A. São eles: 
• tamanho da partícula (dimensão em cm) 
• biodegradabilidade (alta, média, baixa) 
• composição química (proteína, carboidrato, lipídeos) 
• teor de matéria seca (sólidos totais) 
• teor de matéria orgânica (sólidos voláteis) 
• relação de nutrientes (carbono/nitrogênio) 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 21 
Quadro 2 - Principais monossacarídeos (açúcares simples) 
Monossacarídeo Fórmula 
Desoxirribose C5H10O5 
Glicose C6H12O6 
Galactose C6H12O6 
Frutose C6H12O6 
Ribose C5H10O5 
Manose C6H12O6 
OBS: alguns monossacarídeos possuem a mesma fórmula química (ex.: glicose e frutose), contudo, eles 
se diferem quanto à sua estrutura. 
 
• Dissacarídeos: os dissacarídeos são formados por 2 unidades de 
monossacarídeos (Quadro 3). Os principais dissacarídeos em nossa 
dieta são a lactose, açúcar presente em derivados do leite e a sucrose 
(açúcar de mesa). Os dissacarídeos também são solúveis em água, mas 
precisam ser convertidos monossacarídeos por meio de hidrólise para 
serem degradados dentro das células das bactérias.Quadro 3 - Principais dissacarídeos 
Monossacarídeo Formação 
Lactose Galactose + Glicose 
Maltose Glicose + Glicose 
Sucrose Glicose + Frutose 
Celobiose Galactose + Galactose 
 
• Polissacarídeos: são as maiores moléculas de carboidratos, formadas 
pela união de pelo menos 10 monossacarídeos (polímeros). O amido 
encontrado na batata, arroz e trigo é o maior polissacarídeos digestível 
em nossa dieta. Os polissacarídeos são insolúveis em água e para que 
sejam aproveitados pelos microrganismos necessitam passar pelo 
processo de hidrólise. Alguns exemplos de polissacarídeos são: 
o Agar; 
o Amilopectina (forma o amido); 
o Amilose (forma o amido); 
o Celulose (presente na parede celular dos vegetais); 
o Glicogênio (utilizado como reserva energética pelas células); 
o Pectina (presente na parede celular dos vegetais). 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 22 
Dentro dos reatores os carboidratos são degradados por bactérias anaeróbias-
facultativas e anaeróbias. Os monossacarídeos são solúveis em água e são 
rapidamente transportados para o interior das células das bactérias. Os dissacarídeos 
também são solúveis em água, mas precisam ser hidrolisados para então serem 
transportados para o interior das células bacterianas. Já os polissacarídeos são mais 
complexos e insolúveis em água e por isso a degradação destes açúcares é mais lenta, 
pois necessitam de várias etapas enzimáticas até serem transformados em 
monossacarídeos solúveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2. Proteínas 
As proteínas são compostos orgânicos nitrogenados presentes nas células 
vivas e, portanto, uma fonte de alimento indispensável ao homem e aos animais. Assim 
como os polissacarídeos, as proteínas são compostos complexos e de elevado peso 
molecular. São formadas por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio a partir de 
ligações peptídicas de aproximadamente 20 tipos diferentes de aminoácidos e sua 
composição pode variar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atenção: 
A adição de grandes quantidades de mono e 
dissacarídeos presentes em resíduos de frutas por 
exemplo podem resultar na acidificação dos reatores 
anaeróbios e morte das arqueas metanogênicas. 
Como a etapa de metanogênese é mais lenta que a 
hidrólise e a fermentação (acidogênese a 
acetogênese), a rápida degradação destes compostos 
leva à formação de ácidos orgânicos em uma 
velocidade maior com que as metanogênicas 
conseguem consumir, resultando em acúmulo de 
ácidos dentro do reator. 
Exemplo 
 
Principais proteínas encontradas nos alimentos: 
 
• Milho (zeina, maizina, globulina, proteose) 
• Arroz (orizeina, globulina) 
• Feijão (faseolina, fasilina) 
• Leite (caseína, lactalbumina, globulina) 
• Carne (miogenio, micalbumina, miosina, 
hemoglobina) 
• Ovos (ovovitelina, ovalbumina, 
ovoqueratina) 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 23 
A fração de proteína não digerida é eliminada pelo sistema digestivo 
juntamente com as proteínas de origem microbiana e também das enzimas utilizadas 
na digestão. As dejeções animais, como as dos suínos por exemplo, apresentam 
elevados teores de proteínas (45-60% do nitrogênio consumido é excretado), o que faz 
com este tipo de resíduos orgânico seja um atrativo para a utilização como substrato na 
digestão anaeróbia. 
As moléculas de proteínas não podem ser transportadas diretamente para o 
interior das células das bactérias durante a degradação. Duas enzimas chamadas de 
protease e peptidase (exoenzimas) são produzidas pelas bactérias hidrolíticas que 
quebram as ligações peptídicas e permitem que os aminoácidos individuais sejam 
transportados e degradados no interior das células bacterianas. Alguns exemplos de 
aminoácidos digeridos em reatores anaeróbios são apresentados no Quadro 4. 
Quadro 4 - Aminoácidos usualmente digeridos em um reator anaeróbio 
Aminoácido Bactéria 
Alanina Clostridium propionicium 
Arginina Clostridium spp. e Streptococcus spp. 
Glutamato Clostridium tetanomorphium 
Glicina Peptostreptococcus micros 
Lisina Clostridium sticklandii 
 
Durante a etapa de acidogênese, a degradação dos aminoácidos resulta na 
produção de ácidos orgânicos (ex.: ácido acético e ácido butírico), além da liberação de 
amônia (NH3) por meio da quebra das ligações peptídicas. 
 
4H2NCH2COOH + 2H2O → 4NH3 + 2CO2 + 3CH3COOH 
 
 
 
3.3. Lipídeos 
Os lipídeos são substratos ricos em energia e com elevado potencial para a 
produção de biogás com alto teor de metano. Os lipídeos incluem as gorduras e os óleos 
e são encontrados nos tecidos tanto das plantas quanto dos animais, sendo formados 
a partir da ligação entre uma molécula de glicerol e três moléculas de ácidos graxos (de 
cadeia longa), que juntos formam os triglicerídeos. 
Glicina 
(aminoácido) Amônia 
Ácido 
acético 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 24 
Figura 4 - Exemplo de formação de um triglicerídeo a partir de três ácidos graxos. 
 
Existem aproximadamente 40 tipos de ácidos graxos, que são classificados em 
saturados, insaturados e polinsaturados. Os ácidos saturados não possuem dupla 
ligação entre as unidades de carbono. Os ácidos insaturados (ou monoinsaturados) 
apresentam apenas uma dupla ligação, e, por fim, os polinsaturados apresentam duas 
ou mais duplas ligações entre as unidades de carbono. Alguns dos ácidos graxos mais 
comuns são apresentados no Quadro 5. 
Quadro 5 - Exemplos de ácidos graxos de cadeia longa (mais de 12 unidades de carbono) 
Nome Fórmula Propriedade 
Duplas 
ligações 
Ácido láurico C12H24O2 saturado 0 
Ácido mistírico C14H28O2 saturado 0 
Ácido palmítico C16H32O2 Saturado 0 
Ácido oleico C18H34O2 monoinsaturado 1 
Ácido linoleico C18H32O2 polinsaturado 2 
Ácido linolênico C18H30O2 polinsaturado 3 
As gorduras animais (ex.: banha) e as gorduras e óleos vegetais (ex: azeite de 
oliva e óleo de girassol) são as principais formas de lipídeos na natureza. A gordura 
saturada é proveniente de derivados de carne bovina e leite. A gordura monoinsaturada 
é derivada de frutas como abacate e óleos vegetais. Já a gordura poli-insaturada é 
encontrada em peixes, soja e grãos em geral. 
As gorduras e óleos são hidrolisados na primeira etapa da digestão anaeróbia 
e transformados em ácidos graxos de cadeia longa. Durante a fase de fermentação 
estes ácidos são convertidos em ácidos orgânicos voláteis (até 7 unidades de carbono) 
que são então consumidos pelas bactérias acetogênicas e archeas metanogênicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 25 
 
 
 
 
 
 
 
3.4. Lignocelulose 
A biomassa lignocelulósica possui uma estrutura rígida e complexa, formada 
principalmente por celulose, hemicelulose e lignina. Além disso, também fazem parte da 
sua composição a água e pequenas quantidades de proteínas e minerais. A 
lignocelulose representa aproximadamente 20% a 30% da massa seca da parede 
celular dos vegetais. 
A celulose é um polímero formado a partir de ligações de glicose. A 
propriedades da celulose dependem do seu grau de polimerização, ou seja, do número 
de unidades de glicose repetidas na molécula. Usualmente o grau de polimerização da 
celulose é superior a 300, com valores médios entre 800 a 10.000. A fibras celulósicas 
são cobertas por hemicelulose e lignina. 
A hemicelulose é um composto de baixo peso molecular formado 
principalmente por xilose. Os polímeros que formam a hemicelulose são, de forma geral, 
facilmente hidrolisáveis. No entanto, a hemicelulose é responsável pela ligação entre as 
moléculas de celulose e lignina, o que torna a estrutura muito mais rígida. 
A lignina é um polímero formado por uma estrutura complexa de álcoois 
aromáticos interligados.A estrutura da lignina em uma planta tem a função de promover 
resistência aos ataques microbianos e ao estresse oxidativo. A limitação da digestão 
anaeróbia da lignina ocorre pela toxicidade de seus componentes aos microrganismos 
anaeróbios, pela barreira física da sua estrutura que impede o acesso das enzimas e 
por este ser um composto hidrofóbico, ou seja, não absorve água, a ação das enzimas 
torna-se ainda mais limitada. 
As principais fontes de biomassa lignocelulósica para a produção de biogás 
incluem palhas de milho, trigo, resíduos de grama e resíduos de cama utilizada para a 
produção de aves. A proporção dos diferentes componentes de lignocelulose dos 
substratos varia de acordo com o tipo de substrato e fase de formação. O Quadro 6 
apresenta alguns exemplos deste tipo de biomassa. 
 
Atenção: 
O alto teor de lipídeos presente no substrato 
utilizado para a alimentação dos reatores 
pode resultar em elevado volume de biogás. 
 
Contudo, a acumulação de ácidos graxos 
dentro do reator pode acarretar inibição do 
sistema. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 26 
Quadro 6 - Teor de lignocelulose em diferentes substratos em base seca 
Substrato Celulose (%) 
Hemicelulose 
(%) 
Lignina (%) 
Espiga de milho 45 35 15 
Frutas e hortaliças 17 10 6 
Gramíneas 35 45 20 
Palha de trigo 30 50 15 
Dejeto suíno 6 30 N.I. 
Dejeto bovino 3 2 5 
3.5. Principais Fontes de Biomassa no Setor Agroindustrial 
3.5.1. Dejetos Animais 
O Brasil possui destaque na produção pecuária, com plantel de aves da ordem 
de 1 bilhão, mais de 200 milhões de bovinos e 38 milhões de suínos. Mesmo com a 
diferença de peso entre cada espécie de animal (usualmente 2,5 kg para aves, 500 kg 
para bovinos e 90 kg para suínos), a quantidade e as características dos dejetos 
gerados pela produção (cerca de 1 milhão de t/d) requer especial atenção quanto ao 
manejo adequado. 
Contudo, os dejetos animais representam uma das fontes de biomassa mais 
importantes para a produção de biogás (e também a que apresenta uma das melhores 
relações custo-benefício), tanto pela sua quantidade, quanto pela disponibilidade de 
nitrogênio, o que favorece a reprodução dos microrganismos. Além disso, a digestão 
anaeróbia dos dejetos animais é usualmente favorecida pelo bom equilíbrio de 
componentes orgânicos, ou seja, de carboidratos proteínas e lipídeos. 
Em função das características fisiológicas de cada espécie de animal, bem 
como seu tamanho e, ainda, às características da produção, como tipo de alimentação, 
sistema de confinamento e frequência de lavagens, torna-se difícil estabelecer 
indicadores específicos de produção de dejetos e produção de biogás. Valores médios 
sobre a composição macromolecular de diferentes tipos de dejetos animais são 
apresentados no Quadro 7. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 27 
Quadro 7 - Composição química média de diferentes tipos de dejetos animais 
Tipo de dejeto 
Sólidos 
Totais 
 (%) 
Sólidos 
Voláteis 
(%) 
Proteína 
 (% ST1) 
Lipídeo 
(% ST) 
Dejeto bovino 8 80 9 3 
Dejeto suíno 4 75 11 12 
Dejeto aves 20 75 10 3 
Fonte: Adaptado de ONUDI (2014). 
O grau de bioconversão em que a fração orgânica presente no substrato é 
degradado em um reator anaeróbio depende da origem do material. O teor de matéria 
orgânica decomponível nas dejeções de bovinos, por exemplo, é de apenas 35% devido 
à alta concentração de fibras (lignocelulose) presentes na ração. Para os dejetos suínos, 
observam-se valores de degradação em torno de 50% e para os dejetos de aves valores 
ainda mais elevados, da ordem de 65% são registrados. Isto ocorre porque quanto maior 
o teor de nitrogênio presente no dejeto bruto, maior é o grau de biodegradabilidade do 
resíduo (Quadro 8). 
Quadro 8 - Degradabilidade e pH dos dejetos animais 
Tipo de dejeto 
Grau de degradação 
das substâncias 
orgânicas (%) 
Teor de amônio do 
conteúdo total de 
nitrogênio do dejeto 
(%) 
pH 
Dejeto suínos 54 70 7,7 
Dejeto bovino de leite 37 58 7,8 
Dejeto avícola 67 85 8,2 
Fonte: Adaptado de Deublein (2008). 
De acordo com o Quadro 8, pode-se observar que o teor de amônio nos dejetos 
de aves representa 85% do teor total de nitrogênio, o que torna este tipo de dejeto 
altamente biodegradável. Contudo, a alta concentração de amônia em um reator 
anaeróbio pode inibir o processo de digestão anaeróbia. O potencial de produção de 
biogás e metano de diferentes dejetos animais é apresentado no Quadro 9. 
 
 
1 Devido às características fisiológicas e do sistema de produção de cada tipo de animal, os 
teores de umidade dos dejetos podem variar entre 40% a 90% do peso fresco do resíduo. 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 28 
Quadro 9 - Potencial metanogênico de diferentes dejetos animais. 
Tipo de dejeto 
Peso animal 
(kg) 
Produção de 
carne (kg) 
Geração de 
resíduos 
(kg - %) 
Produção de 
biogás 
(m³/t substrato) 
Produção de 
metano 
(m³/t substrato) 
Dejeto suíno 70 38 (55%) 31 (45%) 28 17 
Dejeto bovino 350 140 (40%) 210 (60%) 80 44 
Dejeto de aves 2 1.12 (56%) 0.88 (44%) 140 90 
Fonte: Adaptado de BMELV (2010) e Díaz (2015) 
Além do teor de nitrogênio presente nos dejetos, a fração de lignocelulose 
também deve ser observada. Quando presente em cama de aves por exemplo 
(composta usualmente por maravalha ou casca de arroz) e aliada ao baixo teor de 
umidade da mistura (dejetos + cama) trazem dificuldades quanto à bioconversão. 
Visando aumentar a eficiência da bioconversão de um substrato com tais características, 
deve-se buscar a adição de um outro substrato (co-digestão) para equilibrar o teor de 
nitrogênio e umidade da mistura. De forma geral, o teor de matéria seca do substrato 
utilizado para a alimentação em um reator deve estar abaixo de 2% a 12%, visando 
garantir a funcionalidade dos equipamentos operacionais como bombas e agitadores. 
A distribuição do potencial de biogás ao longo do território paranaense é 
apresentada na Figura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 29 
Figura 5 - Potencial de geração de biogás na pecuária paranaense. 
 
Fonte: SENAI-PR (2016). 
Pode-se observar que as regiões oeste e sudoeste apresentam destaque 
quanto ao potencial de geração de biogás na pecuária. A suinocultura e avicultura 
representam a maior parcela deste potencial na região oeste, enquanto as regiões 
sudeste e centro-oriental possuem destaque quanto à suinocultura. 
Além dos dejetos, materiais indesejados e inerentes ao processo de produção 
animal devido à alimentação e manutenção das propriedades podem ser observados na 
mistura e, desta forma, inibir a digestão anaeróbia, como: 
• Areia proveniente de elementos minerais presentes na ração animal; 
• Serragem; 
• Solo; 
• Pelos, cerdas e penas; 
• Cordas, fios, plásticos e pedras em gera. 
Os dejetos líquidos dos suínos também podem ser responsáveis pela formação 
de material sedimentado no fundo de reatores anaeróbios, devido à presença de areia 
e de uma fração não digerida de vegetais como milho e outros grãos. Além disso, o 
elevado teor de cobre e zinco oriundos de aditivos na ração pode ser considerado um 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 30 
fator limitante à bioconversão destes dejetos. De forma geral, ácidos orgânicos, 
antibióticos, quimioterápicos, acidificantes, desinfetantes encontrados nas dejeções 
podem inibir e até interromper o processo de digestão anaeróbia. 
3.5.2. Abatedouros 
A contribuição brasileira para a produção mundial de bovinos, suínos e aves 
cresce anualmente, com produçãoesperada para atender 44.5% da demanda global 
em 2020. De acordo com o IBGE, 7,5 milhões de bovinos e 10,5 milhões de suínos 
foram abatidos apenas no primeiro trimestre de 2018 (Vilvert et al., 2020). 
As características físico-químicas dos resíduos variam em função das 
condições climáticas, tipo de alimentação, idade e peso do animal (Quadro 10). 
 
Quadro 10 - Características físico-químicas de diferentes resíduos do processo de abate 
Resíduo pH 
ST 
(%) 
SV 
(%) 
Nitrogênio 
total 
(%) 
Lipídeos 
(%) 
Proteínas 
(%) 
Rumem bovino 6.1 14.9 89.4 2.2 N.I. N.I. 
Sangue bovino 7.4 19.8 75.0 15.0 N.I. N.I. 
Resíduos do abate de 
bovinos 
N.I. 53.2 98.8 1.0 86.6 65.7 
Conteúdo estomacal de 
suínos 
N.I. 18.2 98.3 7.8 47.8 36.8 
Resíduos do abate de 
suínos 
6.2 N.I. N.I. N.I. N.I. N.I. 
Fonte: Adaptado de Díaz (2015). N.I.: não identificado. 
Os resíduos de abatedouros englobam os efluentes líquidos e resíduos sólidos 
provenientes do abate e processamento de produtos de origem animal. Estes resíduos 
se caracterizam por serem ricos em energia (moléculas de proteínas e lipídeos) e, 
portanto, são uma fonte potencial para a geração de biogás. De forma geral são gerados 
principalmente os seguintes tipos de resíduos em abatedouros: esterco, urina, vômito, 
sangue, vísceras não comestíveis, gorduras, aparas, pelos/penas e efluentes líquidos 
de lavagem de caminhões. 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 31 
 
 
 
 
 
 
A digestão das moléculas de proteína, por exemplo, pode favorecer a formação 
de amônia (NH3) e inibir a atividade biológica das arqueas metanogênicas. A baixa 
degradabilidade dos lipídeos pode causar problemas operacionais como entupimento 
de bombas, flotação de lodo e geração de odor. 
Uma das alternativas aplicadas para solucionar este problema é a mistura dos 
resíduos de abatedouros com outros resíduos para equilibrar a relação C/N e minimizar 
a formação de amônia durante o tratamento. O potencial de produção de metano de 
diferentes tipos de resíduos gerados em abatedouros é apresentado no Quadro 11. 
Quadro 11 - Potencial metanogênico de diferentes resíduos do processo de abate. 
Resíduo de abatedouro 
Temperatura de 
operação 
Condição de 
operação 
Potencial 
metanogênico 
(L / kg SV) 
Fração sólida de abate de 
bovinos 
55oC Mistura completa 410 
Fração sólida e líquida do 
abate de bovino/suíno 
(mistura) 
35oC Batelada 274-302 
Abate de suínos 35oC Batelada 460 
Abate de aves 
35oC Batelada 580 
35oC Mistura completa 520-580 
Fonte: Adaptado de Díaz (2015). 
3.5.3. Laticínios 
A indústria alimentícia se caracteriza pela geração de quantidades 
significativas de resíduos com alto elevados teores de matéria orgânica facilmente 
biodegradável. O Brasil é o quarto maior produtor mundial de leite e este ramo da 
agroindústria está entre as quatro maiores commodities agrícolas produzidas no País. 
Atenção: 
Se por um lado os resíduos de abatedouros 
apresentam elevado potencial de geração de 
biogás em plantas de tratamento, por outro 
lado, o alto teor de proteínas e lipídeos destes 
substratos pode acarretar problemas durante 
a digestão anaeróbia. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
 32 
Entre os principais produtos gerados pelos laticínios estão o leite pasteurizado, 
leite UHT, leite em pó, iogurtes, queijos, requeijão, manteiga e doce de leite e são 
formados principalmente pelo soro do leite e do queijo e, ainda, resíduos de leite 
rejeitado para o processamento industrial devido a contaminações. 
De forma geral, são gerados entre 3 a 5 litros de efluentes por cada quilograma 
de produto. As características físico-químicas dos efluentes gerados pelos laticínios 
varia em função do tipo de produto fabricado. Estes efluentes podem ser ricos em 
gorduras, carboidrato (lactose) e proteínas. Para a produção de 1 kg queijo por exemplo, 
estima-se a utilização de 10 kg de leite, resultando na geração de 9 kg de resíduos. As 
principais características do soro do leite são apresentadas no Quadro 12. 
 
Quadro 12 - Principais características físico-químicas do soro do leite 
Parâmetro Valor 
Sólidos totais 5,7% 
Sólidos voláteis 95% 
Proteína 1,4% 
Carboidratos 3,6% 
Lipídeos 0,2% 
Lipídeos 0,2% 
Fonte: Adaptado de Martínez-Ruano et al. (2019). 
O soro do leite possui entre 10-15% da proteína 70-75% da lactose presente 
no leite e , por este motivo, possui potencial para o aproveitamento energético a partir 
do biogás, pois além da alta biodegradabilidade, o elevado teor de alcalinidade faz deste 
um substrato importante para a co-digestão anaeróbia (Antonelli et al., 2015). 
O soro do leite vem sendo utilizado como ingrediente funcionais tanto na 
indústria alimentícia quanto farmacêutica. Porém, se não tratado adequadamente, 
principalmente em países sem tecnologia ou demanda para estes subprodutos, este tipo 
de resíduo pode representar uma fonte significativa de poluição hídrica. A demanda 
química de oxigênio (DQO) deste tipo de resíduo pode chegar a 70.000 mg/L (Martínez-
Ruano et al., 2019). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
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3.5.4. Cervejarias 
O Brasil é o terceiro maior produtor de cervejas do mundo, com 
aproximadamente 100 milhões de hectolitros anuais, atrás apenas da China com 381 e 
os Estados Unidos com 215 milhões de hectolitros ao ano (Statistica, 2020). 
A geração de efluentes líquidos é da ordem de 2 a 6 litros por cada litro de 
cerveja produzido. A DQO deste tipo de efluente varia entre 2.000 a 6.000 mg/L e cerca 
de 50 a 70% da matéria orgânica presente nos efluentes é biodegradável, o que torna 
a digestão anaeróbia uma técnica de tratamento atrativa para este tipo de efluente. 
Os principais componentes dos efluentes líquidos são os açúcares, etanol e 
amido solúvel. A geração de metano a partir do lodo de cervejaria em reator tipo 
batelada resultou em 306 L CH4 kg/VS (Agler et al., 2010). 
O bagaço de malte é o principal subproduto sólido gerado nas cervejarias, 
representar até 75% do total. Além disso, são gerados em menores quantidades o 
bagaço de cevada, levedura e pó de malte. Parte destes subprodutos são incorporados 
pela indústria alimentícia ou para a produção de ração. A principais características dos 
efluentes líquidos gerados nas cervejarias são apresentadas no Quadro 13. 
Quadro 13 - Principais características físico-químicas do efluente de cervejarias 
Parâmetros Valor médio 
Sólidos totais 1,2 mg/L 
Sólidos voláteis 1,1 mg/L 
Sólidos sedimentáveis 270 mg/L 
Nitrogênio total 17,4 mg/L 
Relação C/N 80 
Fonte: Adaptado de Dos Santos et al. (2017). 
 
Exemplo 
 
Potencial Metanogênico do Soro do Leite 
 
→ 168 – 174 L CH4 kg/SV (Antonelli et al., 2015) 
→ 163 L CH4 kg/SV (Amon et al., 2007) 
→ 149 -268 L CH4 kg/SV (Lehtomaki et al., 2007) 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
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4. CONCLUSÃO 
A digestão anaeróbia é uma tecnologia aplicada ao tratamento de resíduos. 
Além de degradar a matéria orgânica, reduzindo seu potencial poluidor, gera dois 
produtos altamente consumíveis na atual situação energética e econômica. Trata-se do 
biogás e do digestato. O biogás inserido na matriz energética torna-se uma opção para 
geração de energia, elétrica, térmica e/ou veicular, e o digestato que dependendo de 
suas características serve para enriquecimento de nutriente do solo. 
Contudo, para um melhor aproveitamento desses produtos, conhecer suas 
etapas e especificidades dos microrganismos torna-se necessário. Além também dos 
tipos de substratos e como, em função dos seus compostos químicos, ocorrerá a 
degradação dos materiais. 
Outroimportante ponto avaliado é a questão de conhecer as principais fontes 
de biomassa do setor agroindustrial que estão disponíveis para produção do biogás. O 
setor agroindustrial é importante para o desenvolvimento do país e em todas regiões 
algum tipo de industrial está instalada. Ou seja, existe a possibilidade de produção de 
biogás em todas regiões com diversos tipos de substratos. 
Diante disso conclui-se a importância do uso da digestão anaeróbia, primeiro 
para tratamento de resíduos e segundo como fonte de geração de dois produtos, o 
biogás e o digestato. 
 
Digestão Anaeróbica: Características do Substrato, Principais Fontes e Etapas da Produção de 
Biogás 
 
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5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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reatores anaeróbios de manta de Lodo (UASB) no Brasil. 2017. Revista Internacional 
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de Biocombustíveis (RenovaBio) e dá outras providências. Brasília, 2017. 
 
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