TFC FORMATADO FINAL5

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UNIVERSIDADE FUMEC 
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA – FEA 
 
 
 
 
Nomes dos autores: 
Anna Clara de Oliveira Rosa 
Daniela Paranhos Rossi 
Décio Gonçalves Moreira 
Ronaldo Teodoro de Oliveira Junior 
 
 
 
ANTEPROJETO DE IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR ALIMENTADO 
COM DEJETOS DE ELEFANTES, RINOCERONTES E HIPOPÓTAMOS PARA 
PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTES NO ZOOLÓGICO DE BELO HO-
RIZONTE 
 
 
 
 
 
Prof. Orientador: Me. Fernando César Sotero Sbampato 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
Maio/2017 
 
 
 
 
 
Anna Clara de Oliveira Rosa 
Daniela Paranhos Rossi 
Décio Gonçalves Moreira 
Ronaldo Teodoro de Oliveira Junior 
 
 
 
ANTEPROJETO DE IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR ALIMENTADO 
COM DEJETOS DE ELEFANTES, RINOCERONTES E HIPOPÓTAMOS PARA 
PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTES NO ZOOLÓGICO DE BELO HO-
RIZONTE 
 
 
Trabalho Final de Curso (TFC) apresen-
tado à Faculdade de Engenharia e Arquitetura 
da Universidade FUMEC como requisito para 
conclusão do Curso de Engenharia Bioenergé-
tica. 
 
 
 
 
Prof. Orientador: Me. Fernando César 
Sotero Sbampato 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
Maio/2017 
_____________________________________________________________ 
Anna Clara de Oliveira Rosa assinatura 
_____________________________________________________________ 
Daniela Paranhos Rossi assinatura 
_____________________________________________________________ 
Décio Gonçalves Moreira assinatura 
_____________________________________________________________ 
Ronaldo Teodoro de Oliveira Junior assinatura 
 
 
 
 
 
ANTEPROJETO DE IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR ALIMENTADO 
COM DEJETOS DE ELEFANTES, RINOCERONTES E HIPOPÓTAMOS PARA 
PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTES NO ZOOLÓGICO DE BELO HO-
RIZONTE 
 
 
 
_______________________________________________________ 
Prof (a). Me. Fernando César Sotero Sbampato 
Instituição 
_______________________________________________________ 
Prof (a). Convidado (a) 
Instituição 
_______________________________________________________ 
Prof (a). Convidado (a) 
Instituição 
 
 
_______________________________________________________ 
Prof. Me. Severino Dias Carneiro 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 
Maio/2017
 
 
 
RESUMO 
 
 
De forma a contribuir com a melhor gestão de resíduos do Jardim Zoológico de Belo 
Horizonte, trazer redução de custos com energia elétrica proveniente de uma fonte 
renovável e ambientalmente sustentável, este trabalho propõe a implantação de um 
biodigestor para gerar biogás a partir de dejetos de herbívoros de grande porte como 
elefantes, rinocerontes e hipopótamos. Os animais citados consomem o mesmo tipo 
de alimento, o capim, oriundo de uma plantação de capim no zoológico. O capim é 
picado utilizando uma picadeira elétrica com alto consumo energético e um triturador 
à gasolina, e são para estes equipamentos que a energia elétrica proveniente do bio-
gás será destinada. O biofertilizante, subproduto da digestão anaeróbica realizada 
pelo biodigestor, será utilizado na adubação da plantação de capim. Desta forma é 
possível estabelecer um ciclo de sustentabilidade para o recinto destes animais her-
bívoros, onde os dejetos destes se tornam insumo para a produção simultânea de 
energia elétrica e biofertilizante, que farão parte da produção de seu alimento. Para a 
realização do projeto, foi feita uma revisão bibliográfica acerca da produção de biogás 
como combustível e do biofertilizante, levantou-se o consumo energético dos equipa-
mentos citados, a quantidade de dejetos necessários para atender a demanda, além 
da identificação das tecnologias disponíveis no mercado, seus custos e a área dispo-
nível para receber o empreendimento. Após a compilação destes dados, dimensionou-
se o biodigestor a ser instalado na propriedade, os custos de implantação, a geração 
de energia elétrica e biofertilizante, o sistema de conexão do biodigestor até a casa 
de força, o grupo moto gerador utilizado para geração de energia elétrica e a possibi-
lidade de se adequar ao sistema de microgeração distribuída da ANEEL. Através da 
análise financeira, verificou-se a viabilidade econômica da implantação do projeto, 
bem como a forma de aquisição do investimento necessário para sua realização. 
 
Palavras-chave: Biogás. Zoológico. Belo Horizonte.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 - Encarte da Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte .................... 8 
Figura 2 - Biodigestor Modelo Batelada .......................................................... 23 
Figura 3 - Biodigestor Modelo Marinha ou Naval ............................................ 24 
Figura 4 - Modelo de Biodigestor Indiano ....................................................... 25 
Figura 5 - Biodigestor Indiano ......................................................................... 26 
Figura 6 - Modelo de Biodigestor Chinês ........................................................ 27 
Figura 7 - Modelo de biodigestor chinês ......................................................... 27 
Figura 8 - Modelo de Biodigestor Canadense ou de Fluxo Tubular ................ 28 
Figura 9 - Placa do motor de indução gaiola WEG ......................................... 38 
Figura 10 - Picadeira Marca Trapp ................................................................. 39 
Figura 11 - Triturador elétrico marca Trapp .................................................... 40 
Figura 12 - Motor do triturador modelo Vanguard ........................................... 41 
Figura 13 - Grupo moto gerador marca Fockink ............................................ 43 
Figura 14 - Entrada da área de instalação do sistema ................................... 46 
Figura 15 - Escavação do projeto de sistema de reuso de água .................... 47 
Figura 16 - Apontamento do local ideal para instalação do biodigestor .......... 48 
Figura 17 - Área de instalação do biodigestor ................................................ 48 
Figura 18 - Apontamento do local ideal para conexão com a rede elétrica da 
CEMIG ............................................................................................................ 49 
Figura 19 - Etapas de acesso de Microgeradores ao Sistema de Distribuição da
 ........................................................................................................................ 51 
Figura 20 - Forma de conexão do acessante (sem a utilização de inversor) à 
rede BT da Cemig. .......................................................................................... 52 
Figura 21 - Disposição simplificada do medidor bidirecional .......................... 53 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Composição química do biogás ..................................................... 13 
Tabela 2 - PCI do biogás em relação a porcentagem em volume de CH4 ..... 16 
Tabela 3 - PCI do biogás em relação a outros gases ..................................... 17 
Tabela 4 - Equivalência energética do biogás comparado a outras fontes de 
energia ............................................................................................................ 18 
Tabela 5 - Índices de produção de biogás, GLP e kWh .................................. 30 
Tabela 6 - Índices de produção de biogás por espécie de herbívoro de grande 
porte, e equivalência energética em relação ao GLP e energia elétrica 
(continua) ........................................................................................................ 30 
Tabela 6 - Índices de produção de biogás por espécie de herbívoro de grande 
porte, e equivalência energéticaem relação ao GLP e energia elétrica (final)
 ........................................................................................................................ 31 
Tabela 7 - Comparativo de modelos de picadeiras (continua) ........................ 38 
Tabela 7 - Comparativo de modelos de picadeiras (final) ............................... 39 
Tabela 8 - Ficha técnica triturador marca Trapp ............................................. 40 
Tabela 9 - Consumo do triturador antigo ........................................................ 40 
Tabela 10 - Características técnicas dos grupos geradores Fockink .............. 43 
Tabela 11 - Forma de Conexão em Função da Potência (continua) .............. 51 
Tabela 11 - Forma de Conexão em Função da Potência (final) ..................... 52 
Tabela 12 - Requisitos de proteção (continua) ............................................... 53 
Tabela 12 - Requisitos de proteção (final) ...................................................... 54 
Tabela 13 - Consumo energético dos equipamentos ..................................... 55 
LISTA DE SIGLAS 
 
 
Aneel – Agencia Nacional de Energia Elétrica 
APP – Área de Proteção Permanente 
BH – Belo Horizonte 
Cemig – Companhia Energética de Minas Gerais 
CO – Monóxido de Carbono 
CO2 – Dióxido de Carbono 
COPEL - Companhia Paranaense de Energia 
CH4 – Metano 
CV – Cavalo Vapor 
FAAC – Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação 
FEA – Faculdade de Engenharia e Arquitetura 
FMDA – Fundo municipal de meio ambiente 
Fumec – Fundação Mineira de Educação e Cultura 
FZB – Fundação Zoo-Botânica 
GEE – Gases de Efeito Estufa 
GLP – Gás Liquefeito de Petróleo 
H2 – Hidrogênio 
H2O – Água 
HP – Horse power 
Hz – Hertz 
Ibama – Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renová-
veis 
Ibeas – Instituto Brasileiro de Estudos Ambientais 
IPQM – Instituto de Pesquisa da Marinha 
MW – Mega Watt 
N2 – Nitrogênio 
NH3 – Amoníaco 
Onudi – Organização das Nações Unidas para o Desenvolvimento Industrial 
PBH – Prefeitura de Belo Horizonte 
PC – Poder Calorífico 
PCI – Poder Calorífico Inferior 
PCS – Poder Calorífico Superior 
PH – Potencial Hidrogênico 
PPM – Parte por milhão 
Prodist – Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico 
Nacional 
PVC – Policloreto Polivinila 
RPM – Reação por minuto 
SSMA – Secretaria 
ST – Sólidos totais 
TFC – Trabalho Final de Curso 
TRH – Tempo de Retenção Hidráulica 
Unesp – Universidade Estadual Paulista 
V – Volts 
VA – Volume de Água 
VM – Volume do Mosto 
RC – Redução de custo 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1 
2 JUSTIFICATIVA ........................................................................................ 3 
2.1 OBJETIVOS .............................................................................................. 3 
2.1.1 Objetivo geral .......................................................................................... 3 
2.1.2 Objetivos específicos.............................................................................. 3 
3 CARACTERIZAÇÃO DO ZOOLÓGICO DE BELO HORIZONTE ............ 5 
3.1 História da Fundação .............................................................................. 5 
3.2 Estrutura .................................................................................................. 5 
3.2.1 Aspectos demográficos do Zoológico .................................................. 5 
3.2.2 Consumo de alimentos ........................................................................... 7 
3.2.3 Instalações ............................................................................................... 8 
3.2.4 Destinação dos resíduos orgânicos ...................................................... 8 
3.2.5 Consumo energético demandado .......................................................... 9 
3.2.6 Levantamento quantitativo dos dejetos dos animais .......................... 9 
3.2.7 Sistema de reuso de água dos tanques dos hipopótamos ............... 11 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................... 12 
4.1 Biogás .................................................................................................... 12 
4.1.1 Características do biogás ..................................................................... 12 
4.1.2 Biogás como combustível .................................................................... 15 
4.1.3 Condições anaeróbicas ........................................................................ 18 
4.2 Biodigestores anaeróbicos .................................................................. 21 
4.2.1 Tipos de biodigestores ......................................................................... 22 
4.2.2 Modelos de Biodigestores mais utilizados no Brasil ......................... 29 
4.3 Características dos dejetos .................................................................. 29 
4.4 Biofertilizante ......................................................................................... 31 
5 SEGURANÇA DO SISTEMA .................................................................. 33 
5.1 Medidas de segurança .......................................................................... 33 
5.2 Risco de explosão ................................................................................. 33 
5.3 Riscos de intoxicação e asfixia ............................................................ 34 
6 METODOLOGIA E RESULTADOS ........................................................ 36 
6.1 Visita técnica ao Zoológico de Belo Horizonte ................................... 36 
7 PROPOSTA DE IMPLANTAÇÃO ........................................................... 37 
7.1 Cálculos para dimensionamento do biodigestor ............................... 41 
7.1.1 Cálculo da demanda de energia elétrica dos equipamentos ............. 42 
7.1.2 Especificação do grupo moto gerador ................................................ 42 
7.1.3 Cálculo do volume de biogás ............................................................... 44 
7.1.4 Cálculo do volume de água e volume do mosto ................................ 44 
7.1.5 TRH e cálculo do volume do biodigestor ............................................ 45 
7.1.6 Aquisição do biodigestor ..................................................................... 45 
7.2 Área para instalação do biodigestor .................................................... 45 
7.2.1 Tanque de secagem .............................................................................. 49 
7.2.2 Casa de força ......................................................................................... 50 
7.3 Estudo de viabilidade do projeto ......................................................... 55 
8 CONCLUSÃO ......................................................................................... 58 
APÊNDICE A – Desenho técnico do local de instalação do sistema .................. 64 
APÊNDICE B – Desenho técnico do tanque de secagem .................................... 65 
APÊNDICE C – Desenho técnico da casa de força ............................................... 65 
APÊNDICE D – Fotos da visita técnica .................................................................. 67 
ANEXOS ................................................................................................................... 69 
 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Uma das grandes questões ainda muito discutida pelas mais diversas institui-
ções globais, estando estas relacionadas ao primeiro, segundo ou terceiro setor eco-
nômico,é o gerenciamento dos resíduos. Os resíduos sólidos, principalmente nos pa-
íses desenvolvidos, vêm sendo melhor gerenciados desde décadas atrás. Os resíduos 
orgânicos, no entanto, por não terem recebido a mesma atenção naquele tempo, 
ainda encontram dificuldades de gerenciamento e aproveitamento de forma a benefi-
ciar quem o produz. Entretanto, conciliar o manejo de resíduos desse tipo com proje-
tos de reuso e geração de energia elétrica podem trazer a instituição equilíbrio ambi-
ental, financeiro e social. Os zoológicos, assim como diversas outras instituições do 
setor de serviço, são grandes geradores de resíduos orgânicos. Resíduos estes, ori-
undos de sua própria estrutura e da manutenção desta. Além disso, os zoológicos 
trabalham e incentivam a educação ambiental, buscando exatamente os tais equilí-
brios que podem ser garantidos com o gerenciamento de resíduo orgânico. 
A Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte é órgão da administração indireta 
da prefeitura municipal e tem o Jardim Zoológico como um de seus departamentos. A 
instituição tem como missão “contribuir para a conservação da natureza realizando 
ações de educação, pesquisa e lazer, que sensibilizem as pessoas para o respeito à 
vida”. Desta forma, a instituição incentiva pesquisas e boas práticas para a preserva-
ção do meio ambiente e que auxiliem em seus planos de gerenciamento (PBH, 2007). 
Gerenciar os resíduos orgânicos de forma a criar um bem de consumo para 
uso próprio, é uma das melhores formas para o aproveitamento destes. Se utilizado 
como fonte para produção de biogás por exemplo, o resíduo orgânico pode produzir 
um dos bens de consumo mais preciosos, a energia. Algumas das fontes que possi-
bilitam a geração de biogás são os dejetos de origem animal. A produção de biogás 
se destina primeiramente à geração de energia elétrica e, da porção sólida a ser ex-
traída, o biofertilizante (SANTOS, et al., 2013). Portanto, este trabalho tem o foco de 
estudar a possibilidade de implantação de um biodigestor para produção de biogás e 
biofertilizante no Jardim Zoológico de Belo Horizonte, tendo como matéria-prima para 
este, dejetos de herbívoros de grande porte como hipopótamos, elefantes e rinoce-
rontes. 
A energia elétrica gerada será utilizada para suprir a demanda do maquinário 
de preparação dos alimentos destes animais, e o biofertilizante produzido se destinará 
2 
 
ao plantio deste mesmo alimento, de modo a se fechar um ciclo, tornando o ambiente 
a que estes animais pertencem em um ambiente sustentável.
3 
 
2 JUSTIFICATIVA 
 
Associar redução de custos com melhoria no gerenciamento de resíduos é uma 
combinação excelente no quesito inovação para qualquer empresa nos dias de hoje. 
Sob essa ótica, idealizou-se a possível instalação de um biodigestor no zoológico de 
Belo Horizonte, referência nacional na educação ambiental que promove aos seus 
visitantes, com o intuito de produzir biogás e gerar energia elétrica a partir dos dejetos 
de animais herbívoros de grande porte. Por se tratar de um estudo para um projeto 
piloto, este foi feito para uma pequena demanda, afim de servir de base para projetos 
futuros de maior escala. De acordo com Augusto e Nassar (2015), através de estudos 
realizados para traçar o panorama da gestão de resíduos sólidos dos zoológicos bra-
sileiros, os resultados mostraram que os resíduos gerados por estes são geralmente 
enviados para empresas de limpeza urbana, posteriormente levados a aterros sanitá-
rios aonde são depositados sem a devida segregação e sem forma de reaproveita-
mento. Permitir que parte deste resíduo sirva como fonte para geração de energia 
elétrica a ser utilizada pela própria instituição, traz redução direta de custos e dá visi-
bilidade pelo marketing “verde” que um projeto como este traz (FZB-BH, 20--) 
 
2.1 OBJETIVOS 
 
2.1.1 Objetivo geral 
 
Auxiliar na gestão de resíduos do zoológico ao implantar um biodigestor que 
atuará em conjunto com o projeto de reuso de água implantado no zoológico, no apro-
veitamento energético de biogás, com produção de biofertilizante e energia elétrica. 
 
2.1.2 Objetivos específicos 
 
Verificar a viabilidade de implantação do biodigestor em área restrita do zooló-
gico, através de levantamento do consumo de energia elétrica em alguns equipamen-
tos da instituição, demonstração das tecnologias disponíveis para a obtenção de bio-
gás e biofertilizante, bem como os resultados financeiros, ambientais e sociais. 
4 
 
Contribuir com a redução de custos de energia elétrica consumida pelos equi-
pamentos utilizados para o preparo da alimentação dos elefantes, hipopótamos e ri-
nocerontes. 
Contribuir com o zoológico no que diz respeito a educação ambiental, por ser 
pioneiro em projeto piloto de geração de energia elétrica através de porção de matéria 
orgânica disponível na instituição. 
Auxiliar na consolidação dos ensinamentos obtidos durante o curso de Enge-
nharia Bioenergética da Universidade Fumec. 
 
5 
 
3 CARACTERIZAÇÃO DO ZOOLÓGICO DE BELO HORIZONTE 
 
3.1 História da Fundação 
 
Precedente a instauração da Fundação Zoo-Botânica, o Jardim Zoológico de 
Belo Horizonte estava no projeto original da construção de Belo Horizonte. Sua cons-
trução estava prevista no bairro de Lourdes, atualmente onde é instalado o Minas 
Tênis I. O local onde se conservava algumas espécies de animais em pequenos vi-
veiros na época, era no Parque Municipal (PAIVA, et al., 1996). 
Em meados da década de 50, iniciou-se na região da Pampulha, a construção 
de recintos para receber os animais transferidos do Parque Municipal. Dando-se iní-
cio, em 1959, a implantação do Jardim Zoológico de Belo Horizonte (LUTTERBACH, 
et al., 1999). 
A partir de 1991 o Zoológico, juntamente ao recém-criado Jardim Botânico, for-
maram a Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte (FZB-BH). Localizada à margem 
da Lagoa da Pampulha, ocupando 175 hectares, é pertencente à administração indi-
reta da prefeitura da capital mineira (PBH, 2007). 
 
3.2 Estrutura 
 
Considerada a terceira maior área verde aberta ao público de Belo Horizonte, 
na Fundação são reservados 6 hectares de vegetação de Cerrado e 3 hectares cor-
respondentes ao Parque Ecológico. A Fundação Zoo-Botânica é dividida em quatro 
amplos setores, sendo eles o Jardim Zoológico, o Jardim Botânico, a Administração e 
Finanças e, finalmente, a Educação Ambiental e Gestão do Parque Ecológico da Pam-
pulha (PAIVA, et al., 1996). 
 
3.2.1 Aspectos demográficos do Zoológico 
 
O Departamento de Jardim Zoológico mantém mais de três mil animais, totali-
zando 255 espécies. Divididos em grupos de peixes, anfíbios, aves, répteis e mamí-
feros (FZB-BH, 20--). Sua proporção de espécimes pode ser vista no gráfico 1. 
 
 
6 
 
Gráfico 1 - Proporção de espécimes do Zoológico 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
Todo o acervo do Zoológico advém de permutas de animais com outros zooló-
gicos, doações, nascimentos no próprio local, animais resgatados em construções de 
usinas hidrelétricas ou animais apreendidos pelo Ibama, que credencia e autoriza todo 
processo de resgate e criação de animais silvestres (PBH, 2000). 
As espécies de animais que não são originárias do Brasil são denominadas 
exóticas. Com grande representatividade no plantel do Zoológico, os gráficos 2 e 3 
abaixo ilustram a proporção de espécies brasileiras em relação as exóticas. 
 
Gráfico 2 - Espécies exóticas 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
7 
 
Gráfico 3 - Espécies brasileiras 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
3.2.2 Consumo de alimentos 
 
Mensalmente, o consumo estimado de alimentos no zoológico é de aproxima-
damente 315 toneladas. Essa quantidadeé dividida entre ração - que é a mais con-
sumida e é basicamente feita de capim - alimentos de origem hortifrutigranjeira e car-
nes (PBH, 2000). O Gráfico 4 esboça o quanto é consumido de cada tipo de alimento. 
 
Gráfico 4 - Consumo de alimentos no Zoológico 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
8 
 
3.2.3 Instalações 
 
O Jardim Zoológico, excetuando-se as jaulas dos animais, é composta por uma 
portaria de acesso, cinco toaletes dispostos por toda sua área, duas lanchonetes onde 
é também oferecido bebedouros e duas cabines de pagamento. Há um escritório ad-
ministrativo, a Casa de Educação Ambiental e a Zooteca, que é o local onde fica ar-
mazenado o acervo histórico do Zoológico. Além dessas instalações, existe uma loja 
de conveniência aberta ao público. Na figura 1, pode-se observar o encarte disponibi-
lizado pela Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte (Informação verbal)1. 
 
Figura 1 - Encarte da Fundação Zoo-Botânica de Belo Horizonte 
 
Fonte: FZB-BH (2017). 
 
3.2.4 Destinação dos resíduos orgânicos 
 
Como forma de gerenciamento de efluentes, parte dos resíduos - como dejetos 
dos animais herbívoros de grande porte - são destinados à compostagem. A compos-
 
1 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
9 
 
tagem é um método de aproveitamento de resíduos que apresenta incontestáveis van-
tagens, contudo, de acordo com a equipe do zoológico, o tempo utilizado para trans-
formar o dejeto em adubo é demasiado (cerca de 4 meses), se comparado a outros 
processos como a biodigestão anaeróbica. (ECYCLE, 2017) Além disso, como será 
possível observar no item 5.2.6 deste trabalho, a quantidade de dejetos recolhida se-
manalmente ultrapassa a necessidade da compostagem, fazendo com que a parte de 
dejetos não utilizada se destine à empresa de limpeza urbana do município (Informa-
ção verbal)2. 
A limpeza da Fundação é de responsabilidade da Superintendência de Limpeza 
Urbana de Belo Horizonte, que é feita duas vezes por semana (Informação verbal)3. 
 
3.2.5 Consumo energético demandado 
 
O consumo energético do ciclo considerado para o projeto se origina da utiliza-
ção diária de uma picadeira (ensiladeira) e um triturador de galhos utilizados na pro-
dução do alimento dos animais do zoológico. Estes equipamentos são utilizados para 
picar galhos (quando as árvores da Fundação são cortadas), também para picar e 
triturar o capim que será utilizado como ração para os animais. Os equipamentos que 
a Fundação possui têm motores à gasolina, e são utilizados diariamente, por duas 
horas (Informação verbal)4. 
 
3.2.6 Levantamento quantitativo dos dejetos dos animais 
 
Através de visita técnica realizada no Jardim Zoológico, constatou-se que os 
herbívoros de grande porte - elefantes, hipopótamos e rinocerontes – produzem 
grande quantidade de dejetos diariamente (Informação verbal)5. 
A limpeza dos recintos onde esses animais vivem, ocorrem duas vezes por se-
mana no caso dos hipopótamos, e diariamente para os elefantes e rinocerontes. No 
 
2 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
3 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
4 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
5 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
10 
 
ambiente onde há três elefantes, os auxiliares coletam em média 500 kg de dejetos 
por dia. Na área dos rinocerontes o procedimento é o mesmo, e a quantidade de 
dejetos coletados são de aproximadamente 160 kg por dia (Informação verbal)6. 
Os três hipopótamos habitantes do Jardim Zoológico, por passarem a maior 
parte do dia dentro da água, ficam em alojamentos com tanque de água. São duas 
áreas, cada uma com seu respectivo tanque que, duas vezes na semana, são esva-
ziados, higienizados e enchidos novamente (Informação verbal)7. 
No momento em que os tanques são esvaziados, há o recolhimento dos deje-
tos, que em média são 1.000 kg duas vezes por semana. Os tanques têm capacidades 
de 115.500 L e 101.600 L (Informação verbal)8. 
Em suma, aproximadamente 6,6 toneladas de dejetos dos animais herbívoros 
são recolhidas semanalmente. De acordo com a equipe do zoológico, 6 toneladas de 
dejetos combinados com resíduos orgânicos e vegetais da propriedade se destinam 
à compostagem, porém não souberam precisar a parcela de dejetos. Sendo assim, 
não é possível definir com mais clareza a quantidade de dejetos que é recolhida se-
manalmente que não tem destinação útil, porém é possível definir que ao menos cerca 
600 kg de dejetos ficam para serem recolhidos pela empresa de limpeza urbana. Além 
disso é possível observar que há um desperdício de água de aproximadamente 
500.000 L toda semana. Essa água contém os nutrientes das fezes dos hipopótamos, 
o que a torna de suma importância no processo de diluição dos dejetos a serem inse-
ridos no biodigestor (Informação verbal)9. 
Sob essa ótica, tornou-se imprescindível a associação do projeto do biodigestor 
com o projeto de sistema de reuso de água já em andamento no zoológico. O objetivo 
é diminuir o desperdício de água e aumentar a eficiência do processo de biodigestão 
dos dejetos. 
 
 
6 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
7 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
8 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
9 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
11 
 
3.2.7 Sistema de reuso de água dos tanques dos hipopótamos 
 
Os tanques dos hipopótamos no Zoológico de Belo Horizonte possuem grande 
volume de água devido ao grande porte destes herbívoros, e consequentemente a 
necessidade de um espaço favorável para seu desenvolvimento e para ser seu habi-
tat. 
Durante a realização do presente trabalho, estava sendo implantado no zooló-
gico um projeto de reuso desta água, o qual por meio de um sistema de adução irá 
transportar esta água rica em nutrientes (como são animais semiaquáticos, têm-se o 
hábito de liberar seus dejetos na água), até a plantação de capim que alimenta os 
herbívoros em geral. Este projeto de reuso será conectado diretamente nos tanques 
e a água drenada através de tubulação, seguirá para duas caixas de decantação e 
coleta dos dejetos sólidos que ainda restam na água. Colhidos os dejetos, a água 
seguirá por gravidade até a capineira, estabelecendo um ciclo onde o próprio dejeto 
se torna o adubo para gerar o alimento dos animais herbívoros (Informação verbal)10. 
 
 
10 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
12 
 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
4.1 Biogás 
 
Biogás é um composto gasoso oriundo da decomposição da matéria orgânica 
em ambientedesprovido de oxigênio, ou seja, em condições anaeróbicas. É o resul-
tado da decomposição da matéria orgânica devido a ação de microrganismos na au-
sência de ar (CARREAS, 2015). 
É altamente combustível, com características peculiares: é um gás incolor, sua 
chama tem a tonalidade azul-claro e sua queima produz baixo índice de poluição. 
(Informação verbal)11. 
Para a produção de biogás em adequadas condições de umidade, através da 
ação dos microrganismos durante a fermentação anaeróbica, utiliza-se mais comu-
mente os substratos listados abaixo (Informação verbal)12: 
a) dejetos e rejeitos de suinocultura, pecuária e avicultura; 
b) resíduos agrícolas: como cascas, folhagens, palhas e restos de cultura; 
c) resíduos industriais: descartes, restos de alimentos; 
d) vinhaça. 
 
4.1.1 Características do biogás 
 
Durante o processo de decomposição da matéria orgânica, algumas caracte-
rísticas para a produção do biogás dependem da pressão, temperatura, umidade, con-
centração de metano e concentração de gases inertes e/ou ácidos. O biogás gerado 
pode ser usado nas mesmas condições que se encontra após ser produzido, contudo, 
dependendo da sua aplicação, sua purificação se torna necessária, cujo processo 
compreende na redução da concentração de H2S, CO2, da umidade ou mesmo a ele-
vação da pressão (KUNZ, 2014). 
Majoritariamente, o biogás é composto por metano e carbono, ocorrendo ainda 
a presença de outros gases como gás sulfídrico (H2S), hidrogênio (H2), e nitrogênio 
 
11 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
12 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
13 
 
(N2) presentes a baixas concentrações, conforme visualiza-se na Tabela 1 a seguir 
(KUNZ, 2014): 
 
Tabela 1 - Composição química do biogás 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Coldebella apud KUNZ (2014). 
 
O gás metano (CH4) é considerado uma das maiores fontes de Gás de Efeito 
Estufa (GEE), com índice poluidor 21 vezes maior que o do dióxido de carbono, o qual 
contribui de maneira substancial para aquecimento global. Uma vez produzido e lan-
çado na atmosfera, causa grande impacto ambiental. A sua queima, a qual converte 
o CH4 em CO2, é necessária para a diminuição do impacto causado ao meio ambi-
ente. Sua queima não produz fuligem, o que resulta num baixo índice de poluição 
atmosférica, inferior ao do gás butano, presente no gás de uso doméstico (GLP) 
(KUNZ, 2014). 
Segundo Onudi (2015), o processo de digestão anaeróbia para a geração de 
biogás apresenta quatro etapas: 
a) hidrólise (liquefação): refere ao início da degradação anaeróbica de subs-
tratos orgânicos complexos, quando os microrganismos conseguem so-
mente utilizar matéria orgânica solúvel e com capacidade de transpor a 
parede celular. No processo de hidrólise são proporcionados substratos 
orgânicos para demais etapas do processo anaeróbico. A matéria orgâ-
nica disponibilizada para o processo de degradação anaeróbica, funda-
mentalmente está constituída por três tipos básicos de macromoléculas: 
hidratos de carbono, proteínas e lipídios. Na etapa da hidrólise, os subs-
tratos orgânicos, através da ação das bactérias são transformados em 
monômeros e polímeros solúveis, ou seja, as proteínas, os hidratos de 
COMPOSTO SÍMBOLO CONCENTRAÇÃO NO BIOGÁS (%) 
Metano CH4 50 - 75 
Dióxido de Carbono CO2 25 – 40 
Hidrogênio H2 1 – 3 
Nitrogênio N2 0.5 - 2.5 
Oxigênio O2 0.1 – 1 
Sulfeto de Hidrogê-
nio 
H2S 0.1 - 0.5 
Amoníaco NH3 0.1 - 0.5 
Monóxido de Car-
bono 
CO 0 - 0.1 
Água H2O Variável 
14 
 
carbono e as gorduras se transformam, respectivamente, em aminoáci-
dos, monossacarídeos e ácidos graxos. 
b) acidogênica (acidificação): nesta etapa, os manômeros (substâncias 
mais simples), obtidos na etapa da hidrólise, realizam a fermentação das 
moléculas orgânicas solúveis em compostos a serem utilizados de forma 
direta pelas bactérias metanogênicas (acético, fórmico, H2) e compostos 
orgânicos mais reduzidos (ácido propiônico, ácido valérico, ácido láctico 
e etanol, principalmente), a serem oxidados pelas bactérias acetogênicas 
na etapa seguinte do processo. 
c) acetogênica (gaseificação): nesta fase, também conhecida como aceto-
gênese, o ácido propiônico, ácido butírico e álcoois, produzidos na fase 
acidogênica, são transformados pela ação das bactérias acetogênicas 
em hidrogênio, dióxido de carbono e ácido acético, apropriados para as 
bactérias metanogênicas na próxima etapa do processo. 
d) metanogênica: consiste na etapa final do processo de degração da ma-
téria orgânica, onde através da ação das bactérias metanogênicas (res-
tritamente anaeróbicas), compostos como o ácido acético, hidrogênio e 
dióxido de carbono são transformados em metano (CH4) e dióxido de 
carbono (CO2). 
 
O esquema das quatro fases da geração de biogás no processo de biodigestão 
anaeróbia é representado no Fluxograma 1. 
 
Fluxograma 1 - Fases da geração do biogás 
 
Fonte: Adaptação de KUNZ (2014). 
 
15 
 
Diante do contínuo crescimento do agronegócio e do setor industrial, o que re-
sulta na alta produção de diferentes resíduos, principalmente de dejetos animais e 
efluentes industriais de esgoto, este crescimento impulsionou a realização de estudos 
e experimentos para a produção de biogás a partir dos resíduos citados, com ênfase 
para o Condomínio de Agroenergia Sanga Ajuricaba, Marechal Rondon/PR, no qual 
dejetos de criação de suínos em várias propriedades, são utilizados para a geração 
de biogás através da instalação de biodigestores nas áreas produtoras, onde o biogás 
é coletado através de gasodutos interligados à estes biodigestores, servindo de com-
bustível para uma central geradora de energia elétrica ligada à rede da Companhia 
Paranaense de Energia – COPEL (KUNZ, 2014). 
 
4.1.2 Biogás como combustível 
 
Poder calorífico de um combustível é a quantidade de calor produzida pela 
combustão completa deste, em condições normais de temperatura e pressão. Refere-
se à quantidade de energia disponível (Kcal) em uma unidade de massa (Kcal/kg) ou 
volume (Kcal/m³). O poder calorífico é classificado de duas formas: Poder Calorífico 
Inferior (PCI) ou Poder Calorífico Superior (PCS). Esta classificação está diretamente 
relacionada à quantidade de água, seja em estado gasoso ou líquido, presente no 
combustível. Se, durante a queima do combustível, a água formada se condensar, o 
Poder Calorífico Superior (PCS) é obtido e, caso a água se apresente no estado ga-
soso, é obtido o Poder Calorífico Inferior (PCI) (Informação verbal)13. 
Devido a presença do metano no biogás, este possui um poder calorífico apro-
ximado de 4.500 a 5.600 Kcal/m3. No biogás, seu poder calorífico está determinado 
pela concentração de metano (8.500 Kcal/m3), ocorrendo a eliminação de parte do 
CO2 presente. Quanto a potência calorífica inferior do biogás, com uma concentração 
de 60% de metano na sua composição, é de aproximadamente 4.229,98 Kcal/m3 
(CARREAS, 2015) (ONUDI, 2015). 
A tabela 2 apresenta o poder calorífico inferior do biogás em relação a porcen-
tagem em volume de CH4. 
 
 
13 Nota de aula de Combustão do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido 
pelo professor Adilson Rodrigues (2015). 
16 
 
Tabela 2 - PCI do biogás em relação a porcentagem em volume de CH4 
Fonte: Ost et al. (2010). 
 
Verifica-se na tabela acima e no gráfico 5 que, quanto maior o percentual de 
metano no biogás, maior é o seu podercalorífico. 
 
 
Gráfico 5 - PC do biogás em relação a porcentagem em volume de CH4 
 
Fonte: Adaptação de Ost et al. (2010). 
 
No gráfico 6 a seguir, percebe-se que quanto maior o percentual de pureza do 
metano, menor é o seu peso específico. 
 
465,43
2.338,52
4.229,98
4.831,14
6.253,01
10.469,60
11.661,02
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
10% 40% 60% 65% 75% 95% 99%
PC
I (
K
ca
l/k
g)
Percentual de metano (CH4) no biogás
PC do biogás em relação ao percentual de metano
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO BIOGÁS PESO ESPECÍFICO (KG/NM³) PCI (KCAL/KG) 
10 % CH4; 90 % CO2 1,8393 465,43 
40 % CH4; 60 % CO2 1,4643 2.338,52 
60 % CH4; 40 % CO2 1,2143 4.229,98 
65 % CH4; 35 % CO2 1,1518 4.831,14 
75 % CH4; 25 % CO2 1,0268 6.253,01 
95 % CH4; 05 % CO2 0,7768 10.469,60 
99 % CH4; 01 % CO2 0,7268 11.661,02 
17 
 
Gráfico 6 - Relação do peso específico do CH4 com o percentual de pureza 
 
Fonte: Adaptação de Ost et al. (2010). 
 
Conforme afirmam Santos e Junior (2013), através do processo de purificação 
do biogás, com a alto índice de remoção de impurezas, o poder calorífico do biogás 
pode alcançar até 12.000 Kcal/m³, corroborando com o apresentado nos gráficos e 
tabelas anteriores. 
O PCI do biogás em relação ao de outros gases, encontra-se demonstrado na 
tabela 3 a seguir: 
 
Tabela 3 - PCI do biogás em relação a outros gases 
GÁS PCI (Kcal/m³) 
Metano 8500 
Propano 22000 
Butano 28000 
Gás de Cidade 4000 
Gás Natural 7600 
Biogás - biometano 5500 
Fonte: GENOVESE A.L, et al. (2006). 
 
1,8393
1,4643
1,2143
1,1518
1,0268
0,7768 0,7268
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
1,2000
1,4000
1,6000
1,8000
2,0000
10% 40% 60% 65% 75% 95% 99%
Pe
so
 e
sp
ec
ífi
co
 (k
g/
N
m
³)
Percentual de pureza do metano (CH4) no biogás
Redução do peso específico do metano em relação 
ao percentual de pureza
18 
 
4.1.2.1 Equivalência energética 
 
A equivalência energética do biogás (1m³) em comparação com outras fontes de ener-
gia encontra-se demonstrada na tabela 4, abaixo: 
 
Tabela 4 - Equivalência energética do biogás comparado a outras fontes de energia 
COMBUSTÍVEIS FERRAZ E MARIEL (1980) 
SGANZERLA 
(1983) 
NOGUEIRA 
(1986) 
COLDEBELLA 
ET AL 
(2006) 
Gasolina (L) 0,61 0,613 0,61 0,6 
Querosene (L) 0,58 0,579 0,62 
Diesel (L) 0,55 0,553 0,55 0,6 
GLP (Kg) 0,45 0,454 1,43 - 
Álcool (L) - 0,79 0,8 - 
Carvão M (Kg) - 0,735 0,74 - 
Lenha (Kg) - 1,538 3,5 1,6 
Eletricidade 
(kWh) 1,43 1,428 - 6,5 
Fonte: Ferraz e Mariel (1980); Sganzerla (1983); Nogueira (1986) e Coldebella et al. (2006) apud Santos (2012). 
 
Conforme os dados contidos na tabela 4, segundo Sganzerla (1983), havendo 
a substituição de combustíveis fósseis pelo biogás, a eficiência energética poderá ser 
mantida ou otimizada. Um metro cúbico de biogás (1m³) equivale energeticamente a: 
0,45 kg de gás de cozinha; 0,61 litros de gasolina; 0,79 litros de álcool e 1,43 kWh de 
eletricidade. 
 
4.1.3 Condições anaeróbicas 
 
Vários fatores influenciam no processo de obtenção do metano através da de-
composição de matéria orgânica, e estes devem ser levados em conta, uma vez que 
resultarão numa maior ou menor produção de biogás e, consequentemente, no rendi-
mento do processo (ONUDI, 2015). 
Os principais parâmetros da digestão anaeróbia relacionados à geração de bi-
ogás são: composição química do resíduo, impermeabilidade ao ar, teor de água, pH, 
temperatura, nutrientes e tempo de retenção hidráulica (KUNZ, 2014). 
 
19 
 
4.1.3.1 Composição química do resíduo 
 
No processo de decomposição da matéria orgânica, os carboidratos, proteínas 
e lipídeos, consideradas substâncias orgânicas facilmente biodegradáveis, resultam 
numa maior produção de metano em relação as substâncias de difícil degradabilidade, 
como celulose, lignina e compostos artificiais (KUNZ, 2014). 
Sendo assim, é importante conhecer a composição química e o tipo de bio-
massa a ser utilizado e, se possível realizar uma dosagem de nutrientes e ativadores 
químicos para uma melhor fermentação da biomassa (OLIVEIRA, 2009). 
 
4.1.3.2 Impermeabilidade do ar 
 
Devido as bactérias produtoras de metano serem anaeróbias, o ambiente des-
tinado à decomposição da matéria orgânica deve estar isento da presença de ar (oxi-
gênio), caso contrário, será produzido somente dióxido de carbono (CO2). (PRATI, 
2010). 
4.1.3.3 Teor de água 
 
O teor de água no interior do biodigestor, é de suma importância para a reali-
zação do processo de decomposição da matéria orgânica e produção do biogás. Ge-
ralmente o teor de água varia de 60 a 90% do peso bruto total da carga inserida no 
biodigestor. A insuficiência de água no processo de biodigestão resulta na estagnação 
completa do processo de geração do biogás e no entupimento do biodigestor, en-
quanto o excesso de água reduz a quantidade de dejeto a ser fermentada, resultando 
na baixa produção do biogás (JÚNIOR, et al., 2006). 
 
4.1.3.4 PH 
 
Durante o processo de fermentação da matéria orgânica, a faixa do pH é entre 
6,0 a 8,0, e o ponto ótimo encontra-se em pH 7,0. A queda de produção do biogás 
ocorre quando os valores estão abaixo dessa faixa e, caso o pH atinja valores meno-
res que 6,0, pode culminar na paralisação do processo de fermentativo (LUSTOSA E 
MEDEIROS, 2014). 
20 
 
Segundo Onudi (2015), o pH na digestão anaeróbica é um parâmetro impor-
tante, devido os diferentes grupos bacterianos presentes no processo apresentarem 
níveis de atividade ideais de neutralidade, conforme os valores abaixo apresentados: 
 
a) bactérias fermentativas: entre 7,2 e 7,4 
b) bactérias acetogênicas: entre 6,0 e 6,2 
c) bactérias metanogênicas: entre 6,5 e 7,5 
 
4.1.3.5 Temperatura 
 
De acordo com Rocha (2016), a influência da temperatura é muito importante 
nos sistemas biológicos, uma vez que a variação brusca da temperatura não permite 
que as bactérias sobrevivam. A faixa ideal para a produção de biogás é de 35 a 45°, 
sendo possível produzir também entre 50 e 60°. 
Segundo KUNZ (2014), a classificação dos microrganismos, especialmente as 
bactérias, ocorre de acordo com a temperatura em três grandes grupos: 
 
a) termófilas: temperatura ótima em torno de 60ºC; 
b) mesófilas: temperatura ótima em torno de 37ºC; 
c) psicrófilas: temperatura ótima em torno de 15ºC. 
 
Conforme verificado no Gráfico 7, à medida que a temperatura aumenta, ocorre 
um incremento na produção de biogás. 
 
 
21 
 
Gráfico 7 - Influência da temperatura sobre as taxas relativas de crescimento de 
árqueas metanogênicas 
 
Fonte: Adaptação de KUNZ (2014). 
 
4.1.3.6 Nutrientes 
 
Em ordem decrescente de importância: nitrogênio, enxofre, fósforo, ferro, co-
balto, níquel, molibdênio, selênio, riboflavina e vitamina B12 são os principais nutrien-
tes para as populações microbianas. Quando a matéria orgânica utilizada no processo 
de biodigestão anaeróbia se trata de resíduos animais, não é necessário realizar su-
plementação de nutrientes (ZILOTTI, 2012). 
 
4.1.3.7 Tempo de retenção hidráulica (TRH) 
 
É o tempo gasto entre a entrada do efluente que abastece o biodigestor e saída 
do afluente do digestor e, este tempo varia de 4 a 60 dias de acordo com os substratos 
utilizados na alimentação do biodigestor (OLIVEIRA, 2009). 
 
4.2 Biodigestores anaeróbicos 
 
A definição de biodigestor anaeróbio se dá por um sistema fechado, de formato 
variado, que realiza a degradação de matéria orgânica por meio da digestão anaeró-
bica de bactérias. Geralmente possui sistema de entradade matéria orgânica, câmara 
 
22 
 
aonde ocorre a digestão e uma saída para o material digerido ou biofertilizante 
(ROCHA, 2016). 
De acordo com Magalhães14 apud Prati (2010), o biodigestor tem como finali-
dade a produção do biogás (basicamente metano – CH4) e o biofertilizante (insumo 
orgânico), rico em nutrientes, oriundo da fermentação da matéria orgânica. 
 
4.2.1 Tipos de biodigestores 
 
Os biodigestores são classificados em dois tipos: “biodigestores descontínuos” 
ou em “Batelada”, e os “biodigestores contínuos”. A carga dos biodigestores em bate-
lada é feita de uma só vez, e mantidos fechados por um período conveniente, sendo 
que a matéria orgânica fermentada é descarregada posteriormente. Nos biodigestores 
contínuos, a carga de matéria orgânica é realizada diariamente, e a obtenção do bio-
gás e biofertilizante será de modo constante (diários). No Brasil, os tipos mais comuns 
de biodigestores contínuos são os modelos tipo Indiano, tipo Chinês e tipo Fluxo Tu-
bular (Informação verbal)15. 
 
4.2.1.1 Biodigestores descontínuos 
 
4.2.1.1.1 Modelo Batelada 
 
Este tipo de biodigestor é considerado de sistema simples e exige pouca expe-
riência operacional. A instalação consiste em um tanque anaeróbico ou vários tanques 
em série. O abastecimento é realizado uma única vez (por isso a definição como bio-
digestor descontínuo), mantendo-se em processo de fermentação por um período 
conveniente, tendo o material já fermentado descarregador posteriormente após a 
efetiva produção de biogás, para que possa ser carregado novamente (BONTURI E 
DIJK, 2012). Ao descarregar o material, deve-se deixar cerca de 15% deste para que 
sirva de inóculo para a próxima carga de matéria orgânica a ser fermentada 
(BORTOLINI, et al., 2015). 
 
14 Magalhães, A. P. T., – Biogás: um projeto de saneamento urbano, 1986. 
15 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
23 
 
A simplicidade da construção se mostra pela possibilidade de se dispensar as 
caixas de carga e descarga, sendo utilizado em situações onde não há a remoção 
diária dos dejetos, a exemplo na avicultura de corte, cujo recolhimento dos dejetos 
das granjas é realizado apenas no final do ciclo de produção, o qual tem duração 
média de 60 dias (JÚNIOR, et al., 2006). Na figura 2 a seguir, visualiza-se o biodiges-
tor modelo Batelada. 
 
Figura 2 - Biodigestor Modelo Batelada 
 
Fonte: Adaptação de Deganutti et al. (2002). 
 
4.2.1.1.2 Modelo Marinha ou Naval 
 
O biodigestor modelo Marinha ou Naval é um modelo clássico, desenvolvido 
pelo Instituto de Pesquisa da Marinha do Brasil (IPQM) na década de 70. É um tipo 
de modelo horizontal, cuja largura é maior que a profundidade. Devido a sua maior 
exposição ao sol, o que contribui no controle da temperatura durante a reação de 
fermentação, resulta na maior produção de biogás. Segundo Prati (2010), por ser um 
modelo mais raso e longo, garante uma maior produtividade de gás por massa fer-
mentada. Sua base é quadrangular, paredes revestidas por lona impermeável, cúpula 
feita de plástico maleável do tipo PVC (que infla com a produção de gás), a qual pode 
24 
 
ser removida, o que facilita na limpeza. Este modelo pode ou não ser construído en-
terrado. A caixa de carga (enchimento) é feita em alvenaria, cujas dimensões podem 
ser mais amplas, o que evita o entupimento. 
Biodigestores modelo Marinha ou Naval podem ser construídos e interligados 
em série, formando um conjunto de unidades digestoras. A maior desvantagem deste 
modelo é o alto custo da cúpula, que pode inviabilizar o uso deste tipo de biodigestor 
(Informação verbal)16. A figura 3 ilustra o modelo Marinha ou Naval. 
 
Figura 3 - Biodigestor Modelo Marinha ou Naval 
 
Fonte: Moura et al (2011). 
 
4.2.1.2 Biodigestores contínuos 
 
4.2.1.2.1 Modelo Indiano 
 
O biodigestor modelo Indiano se caracteriza por possuir uma campânula como 
gasômetro, que pode ser submersa no material orgânico em fermentação, ou em selo 
d’agua externo (isto reduz as perdas durante o processo de produção do biogás), e 
uma parede centralizada dividindo o tanque de fermentação em duas câmaras. Essa 
parede tem como função permitir que o material se movimente em toda a câmara de 
fermentação. É um sistema de operação constante, à medida que o volume produzido 
de gás não é imediatamente consumido, o gasômetro se movimenta verticalmente 
 
16 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
25 
 
aumentando o volume de gás, mantendo constante a pressão no seu interior 
(BONTURI E DIJK, 2012). 
Para facilitar a circulação de resíduo no interior da câmara de fermentação e 
evitar que ocorram entupimentos dos canos de alimentação e de saída do material, 
os resíduos que serão utilizados não deverão apresentar concentração de sólidos to-
tais (ST) superior a 8% e o fornecimento de resíduos deverá ser contínuo 
(DEGANUTTI, et al., 2002). 
Este modelo é de fácil construção e instalação, o ponto negativo é o valor do 
gasômetro e a distância da propriedade que irá gerar a matéria prima para alimentar 
o biodigestor (BONTURI E DIJK, 2012). 
O processo de fermentação ocorre mais rápido nesse tipo de biodigestor, de-
vido ao aproveitamento da temperatura do solo, a qual é pouco variável, o que favo-
rece ação das bactérias. Por ser enterrado, necessita de cuidados com infiltrações 
que possam atingir o lençol freático (KUNZ, 2014). A figura 4 ilustra o esquema de um 
biodigestor Indiano: 
 
Figura 4 - Modelo de Biodigestor Indiano 
 
Fonte: Onudi (2015). 
 
A imagem tridimensional de um biodigestor indiano é apresentada na figura 5: 
 
26 
 
Figura 5 - Biodigestor Indiano 
 
Fonte: Portal Resíduos Sólidos (2015). 
 
4.2.1.2.2 Modelo Chinês 
 
De acordo com Deganutti, et al. apud Rocha (2016), o modelo de biodigestor 
indiano possui a forma cilíndrica e é construído em alvenaria. Seu funcionamento é 
baseado no princípio de uma prensa hidráulica: quando aumenta a pressão no seu 
interior devido ao acúmulo de biogás, ocorre o deslocamento dos efluentes da câmara 
de fermentação para a caixa de saída. O sentido contrário do deslocamento acontece 
quando há descompressão. A parte de gás que se forma na caixa de saída é liberado 
na atmosfera, reduzindo parcialmente a pressão interna do gás, o que impossibilita a 
instalação desse tipo de biodigestor em instalação de grande porte. 
Devido ao fato deste modelo de biodigestor ser construído quase totalmente 
em alvenaria e não possuir campânula de metal, seus custos reduzem bastante se 
comparado a outros modelos. Contudo, há de se atentar ao sistema de vedação da 
estrutura, pois uma vez mal realizada podem ocorrer problemas de vazamento para o 
meio ambiente. Neste tipo de biodigestor uma parte do gás produzido é liberado para 
a atmosfera, além de diminuir a pressão interna do gás ele se torna inviável na utiliza-
ção para instalações de grande porte (JUNQUEIRA, 2014). 
27 
 
Da mesma forma que o modelo Indiano, deve-se fornecer substrato continua-
mente, com a concentração de sólidos totais em cerca de 8% de modo a evitar entu-
pimentos e facilitar a movimentação do material (BONTURI E DIJK, 2012). 
Conforme citado, geralmente é construído em alvenaria e possui teto em forma 
de abóboda, conforme pode ser visualizado na figura 6. 
 
Figura 6 - Modelo de Biodigestor Chinês 
 
Fonte: Onudi (2015). 
 
A imagem tridimensional de um biodigestor chinês é apresentadana figura 7: 
 
Figura 7 - Modelo de biodigestor chinês 
 
Fonte: Deganutti et al. (2002) 
28 
 
4.2.1.2.3 Modelo Canadense ou de Fluxo Tubular 
 
Modelo de biodigestor horizontal que detém uma tecnologia mais moderna e 
simples. É constituída de uma câmara de biodigestão escavada no solo e um gasô-
metro que se infla, feito de material sintético e maleável, como o plástico 
(JUNQUEIRA, 2014). 
Apresenta a largura menor que o comprimento, para que a exposição solar seja 
maior e a temperatura aumente, fator importante para a biodigestão anaeróbica, ha-
vendo assim uma maior produção de biogás. É constituído por uma cúpula de material 
impermeabilizante e o leito onde será deposto o material orgânico (RICARDO, 2012). 
Sua maior vantagem está na facilidade de construção, embora sua durabilidade 
seja pequena. E em caso de perfuração de sua lona plástica, pode ocorrer vazamento 
de gás causando acidentes (JUNQUEIRA, 2014). 
 
A figura 8 mostra um tipo de biodigestor modelo Canadense ou Fluxo Tubular: 
 
Figura 8 - Modelo de Biodigestor Canadense ou de Fluxo Tubular 
 
Fonte: Adaptação de Onudi (2017). 
 
Nesse modelo de construção, tem-se a caixa de carga e descarga. Abrem-se 
duas valas no solo, uma paralela a outra, as quais deverão ter o fundo revestido por 
uma manta plástica, deixando-se de cada lado uma abertura, que servirá de caixa de 
carga e de descarga. Outra manta plástica é colocada na parte superior, a qual será 
o gasômetro. As laterais da manta do gasômetro deverão ser presas ao solo em ca-
naletas preenchidas com água (selo hidráulico), com ripas de madeira ou invólucros 
plásticos de plástico cheias de areia. Para abastecimento do sistema é colocado o 
29 
 
material diluído na caixa de entrada. O material resultante do processo de fermenta-
ção é retirado através da caixa de saída. O biogás produzido ficará acumulado na 
parte superior, sob a cobertura de PVC (gasômetro), sendo retirado através da válvula 
e do gasoduto instalado sobre o gasômetro (ONUDI, 2015). 
Em pesquisas realizadas sobre biodigestores pré-fabricados, encontrou-se 
maior disponibilidade de biodigestores de fluxo tubular nesta modalidade, sendo assim 
este modelo será o apresentado na proposta de implantação do sistema de produção 
de biogás do zoológico de Belo Horizonte. 
 
4.2.2 Modelos de Biodigestores mais utilizados no Brasil 
 
De acordo com Souza e Lage Filho (2012), no que diz respeito à biodigestores, 
a complexidade está diretamente ligada à eficiência, quanto mais complexo, maior é 
a sua eficiência. Por outro lado, a complexos também se tornam sua operação, lim-
peza e manutenção. Por isso, dada à facilidade de construção e tecnologia simples e 
de fácil operação dos modelos de biodigestores indianos e chineses, estes são os 
mais utilizados no Brasil para o tratamento de dejetos animais, em propriedades ru-
rais. 
 
4.3 Características dos dejetos 
 
Na produção de biogás a partir de dejetos de animais, visando maior rendi-
mento, deve-se observar algumas importantes variáveis tais como: a quantidade de 
dejetos, a composição dos mesmos, o tipo de alimentação dos animais, bem como os 
fatores clima, tipo de confinamento e o tipo e eficiência do biodigestor a ser usado 
(Informação verbal)17. 
Alguns índices médios de produção de biogás, baseados em experimentos, são 
encontrados em literatura especializada e são utilizados para o cálculo aproximado da 
produção de biogás através de dejetos de diversos tipos de animais. 
 
17 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
30 
 
A tabela 5 apresenta os índices de produção de biogás e equivalência em ener-
gia elétrica e em GLP do volume diário produzido, em relação a diferentes tipos de 
animais. 
 
Tabela 5 - Índices de produção de biogás, GLP e kWh 
ANIMAL DEJETO (Kg/dia) 
BIOGÁS 
(m³/dia/animal) 
EQUIVALÊNCIA ENERGÉTICA 
GLP (Kg/dia) ENERGIA 
(kWh/dia) 
Suínos-terminação 7* 0,08 0,03 0,08 
Suínos-matrizes 16* 0,19 0,08 0,19 
Bovinos de leite 45* 0,54 0,22 0,54 
Bubalinos 25 0,60 0,24 0,60 
Galinha/Frango 0,09 0,01 0 0,01 
Elefante 90,6 6,43 2,57 6,43 
Obs: * Fezes mais urina 
Fonte: Adaptação de BGS Equipamentos (2013). 
 
Realizadas pesquisas junto a literatura especializada, não se obtiveram valores 
relativos aos índices de produção aproximada do biogás através dos dejetos de hipo-
pótamos e rinocerontes. Assim, por serem estes também animais herbívoros de 
grande porte, à exemplo do elefante, cuja alimentação é a mesma para todos, tomou-
se por parâmetro os dados relacionados aos elefantes, e a quantidade de dejetos/dia 
dos hipopótamos e dos rinocerontes obtidos junto a Fundação Zoo-botânica de Belo 
Horizonte. A partir daí, de forma proporcional, obteve-se os índices aproximados de 
produção de biogás/dia por cada espécie de animal de acordo com a quantidade de 
dejetos produzido. Aplicando-se a proporcionalidade nos valores disponíveis dos ele-
fantes, obteve-se os índices aproximados da equivalência energética do biogás em 
relação ao Gás Liquefeito de Petróleo e a energia elétrica, conforme demonstrado na 
tabela 6. 
 
Tabela 6 - Índices de produção de biogás por espécie de herbívoro de grande porte, 
e equivalência energética em relação ao GLP e energia elétrica (continua) 
ANIMAL DEJETO (Kg/dia) BIOGÁS (m³/dia/animal) 
EQUIVALÊNCIA ENERGÉTICA 
GLP (Kg/dia) ENERGIA 
(kWh/dia) 
Elefante 90,6 6,43 2,57 6,43 
Hipopótamo 68 4,82 1,93 4,82 
31 
 
Tabela 6 - Índices de produção de biogás por espécie de herbívoro de grande porte, 
e equivalência energética em relação ao GLP e energia elétrica (final) 
Rinoceronte 60 4,25 1,7 4,25 
Fonte: Adaptação de BGS Equipamentos (2013). 
 
Os herbívoros não ruminantes, como são os animais escolhidos - elefantes, 
rinoceronte e hipopótamos - tem o sistema digestivo relativamente ineficiente, por di-
gerir apenas 44% dos alimentos com sucesso. Diariamente, esses animais se alimen-
tam de 5% do seu peso, produzindo elevada quantidade de dejetos. Ao digerirem 
grande quantidade de alimentos de difícil digestão, que são os vegetais, os alimentos 
permanecem por bastante tempo no tubo digestivo. E por conter sua própria flora fer-
mentativa, as suas bactérias são digeridas tornando-se uma fonte de proteínas para 
os herbívoros. Devido a elevadas quantidades de matéria orgânica e nutrientes pre-
sentes nos dejetos dos animais em questão, esse material apresenta grande potencial 
de utilização como substrato para a biodigestão anaeróbica (SWENSON, 1996). 
 
4.4 Biofertilizante 
 
Biofertilizante é a substância líquida resultante da matéria orgânica usada para 
a produção de biogás, após o processo de biodigestão (fermentada). Trata-se de um 
excelente fertilizante, que ao ser aplicado ao solo, tem propriedades de renovar sua 
capacidade produtiva, gerando novos resíduos vegetais, resultantes das folhas, gra-
mas, ervas, vegetações, criando um ciclo renovável de energia (Informação verbal)18. 
Findado o processo de fermentação da matéria orgânica no interior do biodi-
gestor, a biomassa fermentada, chamada de biofertilizante, é retirada da câmara de 
fermentação, em forma líquida, contendo grande quantidade de material orgânico, de 
alta qualidade para a fertilização do solo. Aplicado no solo, o biofertilizante resulta 
uma melhora significativa nas qualidades biológicas, químicas e físicas, superior a 
adubação química (BARRICHELO, 2015). 
O biofertilizante é rico em nitrogênio, fósforo e potássio, cujas propriedades 
permite competir com os fertilizantes químicos, de custos elevados e queagridem o 
meio ambiente (ONUDI, 2015). 
 
18 Nota de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
32 
 
Apresenta uma composição média de 1,5 a 4,0% de nitrogênio, 1,0 a 5,0% de 
fósforo e 0,5 a 3,0% de potásssio, e outros nutrientes como cálcio, magnésio, enxo-
fre, boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco, dando-lhe vantagem se compa-
rado aos adubos nitrogenados químicos. Seu pH apresenta-se entre 7,0 a 8,0, leve-
mente alcalino, fator primordial para a proliferação de micro-organismos benéficos ao 
solo, restabelecendo a fauna microbiana (PRATI, 2010). 
No zoológico de Belo Horizonte, é realizado o processo de compostagem para 
obtenção de fertilizante orgânico, afim de abastecer as plantações presentes na insti-
tuição. Para este processo, são necessários cerca de 6m³ por semana de matéria 
orgânica, sendo esta oriunda de dejetos dos animais de todo o zoológico, bem como 
resíduos vegetais coletados no interior da instituição (Informação verbal)19. 
 
19 Entrevista com a bióloga Maria Guadalupe Carvalho Fernandes, a agrônoma Marina Portugal 
Torres e o engenheiro florestal Rodrigo Teixeira (2017). 
33 
 
5 SEGURANÇA DO SISTEMA 
 
5.1 Medidas de segurança 
 
O biogás se consiste em uma mistura gasosa composta por 50% a 70% de 
metano, 20% a 50% de dióxido de carbono, 001% a 0,4% de sulfeto de hidrogênio 
dentre outros gases. Em determinadas concentrações, o biogás pode combinar com 
o oxigênio presente no ar e formar uma atmosfera explosiva. O biogás quando com-
parado a gases como o hidrogênio e metano, apresenta um ponto de ignição e limites 
explosivos muito superiores. Devido a estes fatos, a construção e operação de uma 
usina de biogás tem que basear em normas de segurança relativas à proteção da 
usina. Além disto, há de se atentar ao risco de asfixia e intoxicação causados por 
agentes mecânicos. A empresa responsável pela usina fica incumbida de identificar 
os riscos à saúde dos funcionários e com o meio ambiente, avalia-los e tomar as me-
didas que forem necessárias. A Associação Alemã de Cooperativas Profissionais Agrí-
colas criou o “Preceitos de Segurança para Usinas de Biogás”, onde é descrito uma 
breve definição dos aspectos fundamentais relativos à segurança em uma usina de 
biogás (PROBIOGAS, 2010). 
 
5.2 Risco de explosão 
 
Numa usina de biogás, deve-se sempre considerar a possibilidade de formação 
de mistura do gás e do ar, aumentando assim a probabilidade de ocorrer um incêndio. 
As áreas de maiores riscos são as imediações dos biodigestores e dos gasômetros. 
As áreas de uma usina são classificadas de acordo com a probabilidade de ocorrência 
de atmosferas explosivas e elas se classificam da seguinte forma: 
Zona 0: Nas áreas da zona 0 ocorre continuamente uma atmosfera explosiva, 
por longos períodos ou com predominância. Tais áreas, no entanto, não são 
normalmente encontradas em usinas de biogás. O biodigestor também não 
constitui uma área desse tipo. 
 Zona 1: A zona 1 indica áreas em que ocasionalmente se origina atmosfera 
explosiva em operação normal. São áreas próximas a aberturas de entrada 
do gasômetro ou na lateral de condução de gás do digestor, bem como nas 
imediações de estruturas de sopramento, válvulas e dispositivos de sobre-
pressão ou tochas de gás. Nessas áreas, deve-se tomar as medidas de se-
gurança da zona 1 em um diâmetro de 1 m (sob ventilação natural). Ou seja, 
nessas áreas só é permitido utilizar equipamentos e aparelhos com proteção 
contra explosão homologados para as zonas 0 e 1. Como regra geral, em 
ambientes fechados evitar a liberação de biogás relacionada à operação. Se 
34 
 
porém houver a possibilidade de liberação, a zona 1 se amplia para o ambi-
ente inteiro. 
 Zona 2: Nessas áreas normalmente não é esperada a ocorrência de misturas 
de gás e ar explosivas. Se no entanto houver ocorrência, assume-se que ela 
seja rara e não perdure. Isso se aplica, por exemplo, a aberturas de entrada 
e ao interior do digestor, bem como aos gasômetros nas imediações de aber-
turas de purga e ventilação. Nas áreas afetadas, implementar as medidas da 
zona 2 em um raio de 1 a 3 m. (PROBIOGAS, 2010, p. 108). 
 
5.3 Riscos de intoxicação e asfixia 
 
De acordo com Dorsch Gruppe (2014)20, O odor pútrido característico da mis-
tura se dá devido a presença do gás sulfídrico (Sulfeto de Hidrogênio – H2S), o qual 
também é responsável pela corrosão (oxidação) verificada nos componentes metáli-
cos de um sistema de biogás. O sulfeto de hidrogênio é nocivo à saúde humana e, 
quando se tem em grandes proporções, é letal. 
Ainda conforme Dorsch Gruppe (2014)21, o sulfeto de hidrogênio é o gás mais 
perigoso durante a produção de biogás. Quando em baixas concentrações, apresenta 
um odor de ovos podres perceptível. A partir de 250 – 300 ppm, os receptores olfativos 
são insensíveis, passando o sulfeto de hidrogênio a não ser percebido pelo olfato. O 
quadro 1 apresenta os riscos à saúde humana decorrentes da intoxicação pela con-
centração de sulfeto de hidrogênio: 
 
Quadro 1 - Riscos à saúde humana na presença de sulfeto de hidrogênio 
CONCENTRAÇÃO DE H2S EFEITOS NOS SERES HUMANOS 
20 ppm Lesões na córnea (exposição prolongada) 
Igual a 100 ppm Irritação da mucosa (olhos, vias respiratórias), salivação, tosse 
Acima de 200 ppm Dor de cabeça, dificuldades em respirar, sintomas de intoxica-ção em menos que uma hora 
Acima de 250 ppm Anestesia dos receptores olfativos 
Acima de 300 ppm Náusea 
Aproximadamente 500 ppm Fraqueza, tontura, vertigem 
Acima de 500 ppm Espasmos, desmaio após algumas respirações 
Aproximadamente 1000 ppm Risco de vida em questão de minutos 
Aproximadamente 5000 ppm Letal em poucos segundos 
Fonte: Dorsch Gruppe (2014).22 
 
20 Material de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
21 Material de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
22 Material de aula de Biogás do Curso de Engenharia Bioenergética – FEA/Fumec, cedido pelo 
professor Fernando Sbampato (2015). 
35 
 
 
Quando queimado puro, o gás metano produz uma chama luminosa, ao con-
trário do biogás que não apresenta tanta luminosidade. O biogás não é tóxico, mas 
sua inalação em grande quantidade pode provocar a morte por asfixia, pois atua sobre 
o organismo humano diluindo o oxigênio. Como é muito estável, não é solúvel em 
água (PECORA, 2006). Em relação ao ar, o biogás é mais denso, possuindo uma 
relação de densidade de 0,55. Esta característica facilita sua inalação, por ficar mais 
próximo ao solo (PRATI, 2010). 
 
 
36 
 
6 METODOLOGIA E RESULTADOS 
 
6.1 Visita técnica ao Zoológico de Belo Horizonte 
 
Para dar início ao projeto de construção de um biodigestor no Zoológico de Belo 
Horizonte, foram realizadas três visitas técnicas com o intuito de reunir a maior quan-
tidade de informações pertinentes a proposta do grupo, algumas fotos das visitas en-
contram-se no Apêndice D. Inicialmente foram selecionados os animais que viabiliza-
riam o aproveitamento dos dejetos, estimada a quantidade de dejetos diária, o local 
de instalação do biodigestor, a logística de transporte dos dejetos e por fim, destinação 
da energia gerada. 
Durante a primeira visita, o grupo foi apresentado à bióloga Maria Guadalupe 
Carvalho Fernandes, à agrônoma Marina Portugal Torres e também ao engenheiro 
florestal Rodrigo Teixeira, os quais forneceram informações preliminares seguindo ro-
teiro estabelecidopelo grupo. 
Após a realização das visitas, constatou-se que há um grande potencial para 
geração de biogás através dos dejetos dos animais e resíduos orgânicos gerados em 
todo o zoológico, porém como se trata de um projeto piloto, optou-se pela utilização 
de apenas uma parte de dejetos de algumas espécies de animais. A opção mais viável 
foi utilizar os dejetos dos herbívoros de grande porte como os hipopótamos, elefantes 
e rinocerontes na produção de biogás, para a geração de energia elétrica e biofertili-
zante devido ao fato de que estes são os animais que mais produzem dejetos por 
semana na instituição. Outro fator importante e que agregou valor ao projeto, é o fato 
de os dejetos dos hipopótamos serem depositados na água que se destinará ao bio-
digestor e ao projeto de reuso de água da Fundação, o que é um facilitador na opera-
ção diária do biodigestor, gerando economia e reduzindo o tempo gasto. Desta forma, 
os dois projetos trabalhariam em conjunto ajudando a fundação a se tornar mais sus-
tentável e criar uma relação mais harmônica entre o meio ambiente, os animais e a 
sociedade. 
 
 
37 
 
7 PROPOSTA DE IMPLANTAÇÃO 
 
Para a identificação da possibilidade de implantação de um biodigestor nas ins-
talações do zoológico, inicialmente foram elencados os equipamentos que participam 
da preparação dos alimentos dos animais que fornecerão a matéria orgânica que será 
a carga do biodigestor. Desta forma, possibilita-se estimar a demanda de energia e, 
consequentemente, o dimensionamento do biodigestor. Posteriormente, foram levan-
tadas informações sobre o local de instalação, bem como o tanque de secagem do 
biofertilizante e a construção da casa de força que abrigará o grupo moto gerador. O 
esquema 1 apresenta o ciclo de desenvolvimento do projeto: 
 
Esquema 1 - Ciclo de desenvolvimento do projeto 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
Como o objetivo é abastecer o maquinário que prepara a alimentação dos ani-
mais herbívoros que fornecerão os dejetos, identificou-se que este se trata de uma 
picadeira do fabricante WEG com especificações conforme figura 9 a seguir: 
 
38 
 
Figura 9 - Placa do motor de indução gaiola WEG 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
Visando apresentar um projeto destinado à eficiência energética do ciclo apre-
sentado anteriormente, sugeriu-se a aquisição de novos equipamentos, pois os mo-
delos existentes no zoológico são obsoletos e de grande consumo energético. Desta 
forma, a aquisição de novos modelos de picadeira e triturador se fez necessária, com 
uma potência menor, consumo também menor, permitindo acoplar a este um gerador 
de energia elétrica alimentado por biogás. A tabela 7 apresenta um comparativo entre 
os dois modelos de picadeira: 
 
Tabela 7 - Comparativo de modelos de picadeiras (continua) 
 Picadeira modelo ES-650 Marca Trapp 
Picadeira motor indução 
de gaiola marca WEG 
POTÊNCIA (CV) 10 15 
CONSUMO (kWh) 7,523 1124 
TEMPO DE TRABALHO (h) 2 2 
CONSUMO (R$ 0,66/kWh) 15 22 
 
 
23 Informação cedida por Metalúrgica Trapp (2017). 
24 Informação cedida por WEG S.A. (2017). 
01/out/03 BJ02871 
Motor indução - Gaiola 
60 Hz 11 HP / 15 Cv 
3520 rpm 220/380 V 
39 
 
Tabela 7 - Comparativo de modelos de picadeiras (final) 
CONSUMO MENSAL 
(R$ 0,66/kWh) 450 660 
Fonte: Os autores (2017). 
 
A figura 10 apresenta o modelo da nova picadeira: 
 
Figura 10 - Picadeira Marca Trapp 
 
Fonte: Trapp (2017). 
 
Trata-se de picadeira ensiladeira modelo ES-650 projetada “para picar forragei-
ras tais como: capins, cana de açúcar, sorgo, milho, entre outros, utilizadas na produ-
ção de silagem ou no trato diário de animais” (TRAPP, 2016), possui motor elétrico 
com potência de 10 CV, à trabalhar por duas horas por dia. O Anexo A apresenta o 
catálogo do equipamento. 
Também sugeriu-se a aquisição de outro triturador, uma vez que o modelo exis-
tente no zoológico possui motor à gasolina. Desta forma, sugere-se a aquisição de um 
triturador elétrica da marca Trapp, modelo TR 500E, conforme figura 11. O manual 
deste equipamento encontra-se no Anexo B. 
 
40 
 
Figura 11 - Triturador elétrico marca Trapp 
 
Fonte: Trapp (2017). 
 
A tabela 8 apresenta as especificações técnicas do triturador da marca Trapp. 
 
Tabela 8 - Ficha técnica triturador marca Trapp 
Potência Ø Máx de corte (cm) 
Rotação 
(rpm) 
Produção 
(m³h) 
Tipo de 
martelos 
N° de 
martelos 
N° de 
facas 
12,5 a 15 
cv 10 3500 4 a 5 Móveis 34 2 
Fonte: Adaptação de Trapp (2017). 
 
De acordo com as especificações do modelo antigo de triturador, modelo Van-
guard de 35 HP, foi possível realizar o cálculo do consumo do citado equipamento: 
 
Tabela 9 - Consumo do triturador antigo 
DESCRIÇÃO VALOR UNIDADE 
CONSUMO DO TRITURADOR 6,9625 L/h 
HORAS DE TRABALHO 2 h 
CONSUMO DIÁRIO 13,92 L 
CONSUMO MENSAL 417,6 L/mês 
CONSUMO ANUAL 5011,2 L/ano 
CUSTO (L gasolina=R$ 3,55) R$ 17.789,76 REAIS/ANO 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
25 Informação obtida no site HS Floresta & Jardim (2015). 
41 
 
A figura 12 apresenta o motor do triturador modelo Vanguard: 
 
Figura 12 - Motor do triturador modelo Vanguard 
 
Fonte: Os Autores (2017). 
 
7.1 Cálculos para dimensionamento do biodigestor 
 
A partir das informações do equipamento, deu-se início ao estudo do dimensi-
onamento do biodigestor a ser instalado. Primeiramente, definiu-se a demanda de 
energia do equipamento, em seguida o grupo moto gerador para atendê-lo. A partir 
da informação do volume de biogás consumido pelo moto gerador, definiu-se o volume 
42 
 
de dejetos necessários para atender a demanda. Após definidos os valores de de-
manda, para dimensionar o biodigestor, é necessário calcular o volume de água para 
a diluição dos dejetos, definir o volume de dejetos diluído a ser inserido diariamente 
no biodigestor. A partir desse volume, definido como “carga diária”, calcular o volume 
útil do biodigestor utilizando o tempo de retenção hidráulica. De posse destas infor-
mações, dimensionou-se o biodigestor e foi solicitada à uma empresa do ramo, o or-
çamento deste equipamento. Ao fim deste capítulo, é apresentada a planilha de custos 
e é definida a viabilidade do projeto. 
 
7.1.1 Cálculo da demanda de energia elétrica dos equipamentos 
 
Picadeira ES-650 marca Trapp: 
Motor elétrico: 10 CV 
Triturador TR 500E marca Trapp: 
Motor elétrico 15 CV 
 1 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 735,499 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 26 25 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 18.387,47 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊  18,387 kVA27 
 
7.1.2 Especificação do grupo moto gerador 
 
Estabelecida a demanda energética de 18,387 kVA, definiu-se o grupo moto 
gerador que abastecerá estes equipamentos, como sendo o modelo SG25B da marca 
Fockink. Suas especificações são 25kVA de potência nominal e consumo de 11m³ de 
biogás por hora, como os equipamentos trabalharão por duas horas, a demanda de 
biogás é de 22m³. A tabela 10 apresenta as características técnicas do gerador de 
energia elétrica: 
 
 
 
 
 
26 Pinto, J. R - Conversão Eletromecânica De Energia, 2011. 
27 Pinto, J. R - Conversão Eletromecânica De Energia, 2011. 
43 
 
Tabela 10 - Características técnicas dos grupos geradores Fockink 
 
Fonte: Fockink (2017). 
 
A figura 13 apresenta o grupo moto gerador da marca Fockink. 
 
Figura 13 - Grupo moto gerador marca Fockink 
 
Fonte: Fockink (2017). 
 
44 
 
7.1.3 Cálculo do volume de biogás 
 
Deve-se colocar 10% a mais no volume de biogás como medida de segurança, 
portanto, o volume de biogás