Seminário - Produção de Biogás

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ 
João Paulo Pinguello Andrade 
Matheus Allan Maior 
Matheus Piasecki 
Paulo Henrique Ferro 
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1. Introdução 
2. Matéria-prima e nutrientes 
3. Microrganismos 
4. Biorreatores 
5. Processo 
6. Produtos 
7. Utilização do biogás e dos biofertilizantes 
8. Eficiência energética e retorno econômico 
9. Referências bibliográficas 
2 
As alterações climáticas 
 
Situação de independência energética 
 
Consciência que o futuro da humanidade 
passa pelo recurso de fontes renováveis 
de energia. 
 
 
3 
 Em virtude da escalada contínua de preços da energia em nível 
global, a recuperação de energia de resíduos orgânicos e fluxos 
de resíduos vem se tornando uma alternativa cada vez mais 
atraente. 
 
 
4 
 
 Além da geração de energia renovável passível de ser 
armazenada, a produção distribuída de biogás pode não apenas 
fomentar o desenvolvimento de regiões rurais, mas também 
fortalecer pequenas e médias empresas. 
 
5 
A produção e uso de biogás expandiu-se rapidamente 
nos últimos anos graças à legislação em favor das 
energias renováveis, em vigor na Alemanha desde o 
ano 2000. 
6 
7 
 Produção animal: suinocultura, pecuária e 
avicultura (dejetos e rejeitos); 
 
 Resíduos agrícolas (cascas, folhagens e palhas, 
restos de cultura); 
 
 Resíduos industriais (bagaços, descartes, efluentes 
e gorduras, restos de restaurantes de unidades 
fabris, efluentes industriais com elevada carga 
orgânica, entre outros); 
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 Resíduos orgânicos municipais advindos da atividade 
humana (esgoto, resíduos domésticos orgânicos, 
resíduos de manutenção de parques e jardins); 
 
 Vinhaça; 
 
 Amido; 
 
 Glicerina resultante da produção de biodiesel; 
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Produção diária de dejetos por animal 
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Forma e composição dos dejetos suínos: 
 
 
Forma pastosa 
Forma líquida 
Nitrogênio 
Fósforo 
 
Potássio 
Cálcio 
Magnésio 
Compostos orgânicos 
 
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 A presença de alguns macronutrientes (C, N, K, P e S) e de alguns 
micronutrientes (sais minerais, vitaminas e aminoácidos) são 
fundamentais ao desenvolvimento dos microrganismos (bactérias). 
 
 Para que no interior de um biodigestor ocorra uma boa fermentação, 
o equilíbrio entre os nutrientes é indispensável. 
 
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 Os dejetos animais são ricos em nitrogênio; 
 
 Os resíduos de culturas vegetais são ricos em carbono; 
 
 Sais minerais estão presentes nos dejetos animais e 
resíduos vegetais. 
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Tornar o meio propício a fermentação anaeróbica: 
Variável Condições Procedimento
Utilização de desinfetantes e outros produtos químicos na 
higienização em concentrações pré-estabelecidas e sem 
desperdício.
Desinfetantes
Concentração 
elevada de 
desinfetante
Sulfetos
Concertração 
elevada de sulfetos
Modificar os insumos e/ou adequar o sistema de 
tratamento para controle e remoção de sultetos.
Metais Pesados
Presença de metais 
acima do 
necessário
Modificar os insumos e/ou adequar o sistema de 
tratamento para controle e remoção de metais pesados.
Temperatura Entre 15 e 60 °C
Controlar a temperatura dos efluentes por sistemas de 
troca de calor e/ou sistemas de contenção
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Concertração baixa 
de nitrogênio
Inserir no meio compostos (Amônio, uréia) para suprir o 
nitrogênio como macronutrientes para a biota 
microbiológica 
Fósforo
Concentração baixa 
de fósforo
Inserir no meio compostos (uréia) para suprir o fósforo 
como macronutrientes para a biota microbiológica 
Variável Condições Procedimento
pH Entre 6 a 8
Adição de álcali/ácido e/ou utilização de insumos que não 
tenham como efeito alterar o pH
Nitrogênio
Tornar o meio propício a fermentação anaeróbica: 
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A homogeneidade do substrato: 
 
 Substratos não misturados tendem a formar camadas de 
acordo com a densidade da mistura no substrato. 
 
 A maior parte das bactérias se acumulam no fundo do 
fermentador, devido a diferença de densidade enquanto 
que a maior parte do substrato fica na parte de cima. 
 
 Nesse caso, devido a diminuição do contato entre as 
bactérias e o substrato, a geração de biogás diminui 
essencialmente. 
 
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A homogeneidade do substrato: 
 
Devido a uma codependência das bactérias da acetogênese e da 
metanogênese, uma mistura excessiva pode ser prejudicial para a fase 
anaeróbia deste processo, pois essas bactérias precisam estar próximas umas 
das outras. 
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Em biodigestores, a decomposição ocorre na forma 
anaeróbia. 
 
 
 O resultado dessa decomposição é então o biogás, uma 
mistura de gás carbônico e metano, e biofertilizantes. 
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Em se tratando de decomposição anaeróbia, devemos considerar 
o seguinte: 
 
 Diferentes tipos de matéria orgânica produzem diferentes quantidades de 
biogás (m³/ton ou l/kg); 
 
 Diferentes tipos de matéria orgânica produzem biogás com diferentes 
concentrações de metano e gás carbônico; 
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(1) Alimentação da biomassa (2) Processo fermentativo (3) Retirada da carga 
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Para cada quantidade de resíduo que entra no biodigestor, 
iguamente será a quantidade de produto que sairá. Volume 
reacional permanece constante ao longo do tempo. 
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As duas câmaras 
possibilitam a 
circulação do material 
em fermentação no 
interior do cilindro. 
O substrato que entra 
no biodigestor vai para 
o fundo. 
Com o avanço do 
processo, fica menos 
denso e se transfere 
para a outra metade 
da câmara. 
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Para que o gás não 
escape na parte 
superior do cilindro 
há uma campânula 
que flutua sobre o 
selo de água, 
permitindo que o 
sistema permaneça a 
pressão constante 
 
24 
Não existe campânula, 
produzindo gás a 
pressão variável. 
 
O gás fica armazenado 
no interior do reator. 
Deve ser enterrado no 
chão. 
 
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Possui uma base 
retangular. 
Manta flexível fixa 
sobre uma valeta 
coberta de água com 
intenção de manter a 
pressão constante. 
 
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 Ocorre por vários tipos de bactérias; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Passam por 4 fases: 
 
 
 
 
Hidrólise 
Acidogênese 
Acetogênese 
Metanogênese 
 
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Hidrólise ocorre por meio de enzimas; 
 
Acidogênese por meio de Clostridium, Peptococcus, Staphylococcus, 
Lactobacillus, entre outros; 
 
Acetogênese feita por Syntrophobacter e Syntrophomonas; 
 
Metanogênese por meio de Methanosarcina e Methanosaeta; 
 
O inóculo preparado para a produção de biogás deve conter 
exemplares de todos os microrganismos listados anteriormente. 
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 Biogás 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fertilizantes 
 
50 a 75% de Metano 
25 a 50% de CO2 
NH3, H2, H2O 
Foma Sólida 
 
Forma Líquida 
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 O biogás pode ser usado como combustível em substituição ao gás natural 
ou ao Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), ambos extraídos de reservas 
minerais; 
 
 
 Cozinhar em residências rurais próximas ao local de produção 
(economizando outras fontes de energia, como principalmente lenha ou 
GLP); 
 
 
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 Aquecimento de instalações para animais 
muito sensíveis ao frio (leitões até 15 dias, 
por exemplo); 
 
 
 
 
 
 Aquecimento de estufas de produção 
vegetal; 
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 Aproveitado como fertilizante natural para realizar 
adubações das lavouras; 
 
 Produto de excelente qualidade que, quando utilizado 
corretamente, praticamente não polui o ambiente; 
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 Possuir características minerais adequadas para o 
desenvolvimento das plantas; 
 
 É um produto rico emmatéria orgânica, bioestabilizado, 
que possui todos os nutrientes que os dejetos tinham antes 
da biodigestão; 
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 12 kg de dejetos  Produz 1m3 de biogás; 
 
 Equivalente a 0,55 L de óleo diesel; 
 0,45 L de gás de cozinha; 
 1,43 kWh de eletricidade; 
 1,5 kg de lenha. 
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Cervi e Bueno (2010) procuraram verificar a viabilidade econômica de se 
gerar energia a partir do biogás produzido em uma granja de suínos. 
 
Os autores concluíram que o sistema é viável economicamente se o 
consumo médio de energia for de 35 kWh por dia. 
 
 Nessa situação, o valor presente líquido (VPL) é de R$ 9.494,90, e a taxa 
interna de retorno (TIR) é de 9,34% ao ano. 
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 A BIOELETRICIDADE DA CANA EM NÚMEROS.; CAPACIDADE DE GERAÇÃO DA BIOELETRICIDADE., União 
da Industria de Cana de Açucar- São Paulo.; FEVEREIRO DE 2016. 
 Guia Prático do Biogás Geração e Utilização. 
 Eunice A. M.; PROJETO DE UMA UNIDADE PRODUTORA DE BIOGÁS.; Escola Superior de Tecnologia de 
Tomar. 
 Fernandes, D, M.; Biomassa e Biogás da Suinocultura.; Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual 
do Oeste do Paraná. Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Energia na Agricultura, Centro de 
Ciências Exatas e Tecnológicas.; Cascavel, PR: UNIOESTE, 2012.; 209 p. 
 <http://www.portaldobiogas.com/biodigestao-anaerobia/> acessado em 29 de julho de 2016. 
 
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