Aula 1 - Conceitos básicos e digestão anaeróbia

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FUNDAMENTOS DO BIOGÁS 
 
Conceitos básicos e digestão anaeróbia 
 
 
 
 
 
Projeto “Programa de Capacitação” (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 do Biogás 
 
Componente Output e Outcome: 
Componente 2.1.4 
 
Elaborado por: 
Centro Internacional de Energias Renováveis – 
CIBiogás 
Organização das Nações Unidas para o 
Desenvolvimento Industrial - UNIDO 
Colaboraram para a realização deste documento: 
Eliana Mira de Bona 
Leidiane Ferronato Mariani 
Jessica Yuki de Lima Mito 
Leonardo Pereira Lins 
Coordenador do documento: 
Felipe Souza Marques 
 
Revisão pedagógica: 
Iara Bethania Rial Rosa 
 
Data da publicação: 
Foz do Iguaçu, maio/2020 
 
FICHA TÉCNICA 
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, Inovações e Comunicações 
(MCTIC) 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 de 
empreendimentos diversos, 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 
pequeno 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 diretos do projeto, que conta com 
US $ 7,828,000 em investimentos diretos. 
 
Com abordagem inicial na região Sul do Brasil, 
em especial no oeste do estado do Paraná, 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 indispensáveis 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 DO BIOGÁS 
 
 
Aula 1 – Conceitos básicos e digestão anaeróbia 
Data da Publicação: 
 
Maio 2020 
 
 
Sumário 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 11 
2. CONCEITOS GERAIS SOBRE O BIOGÁS ..................................................................... 11 
2.1. História do biogás ........................................................................................................ 14 
2.2. Processo de produção e aproveitamento energético do biogás ................................ 17 
3. DIGESTÃO ANAERÓBIA ............................................................................................ 19 
3.1. Caracterização dos substratos e potencial de produção de biogás ............................ 21 
3.2. Processo de biodigestão anaeróbia ............................................................................ 23 
3.3. Pré-tratamento do substrato ...................................................................................... 25 
3.3.1. Separação de sólidos e mistura do substrato ..................................................... 25 
3.3.2. Trituração de substrato ....................................................................................... 26 
3.3.3. Aquecimento do substrato .................................................................................. 27 
3.4. Tecnologias de digestão anaeróbia para produção de biogás .................................... 29 
3.4.1. Regime de alimentação ....................................................................................... 29 
3.4.2. Classificação dos biodigestores por tecnologias ................................................. 29 
3.4.3. Classificação dos biodigestores por porte ........................................................... 42 
3.4.4. Eficiência das tecnologias na produção de biogás .............................................. 44 
3.4.5. Aterros sanitários ................................................................................................ 47 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 49 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 50 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Figuras 
 
FIGURA 1 - BIODIGESTOR MODELO LAGOA COBERTA – APLICADO NO TRATAMENTO DE 
EFLUENTES DA SUINOCULTURA NO SUL DO BRASIL. ............................................................. 13 
FIGURA 2 - BIODIGESTOR MODELO INDIANO – APLICADO AO USO DOMÉSTICO NO 
NORDESTE DO BRASIL. ................................................................................................................. 14 
FIGURA 3 - BIODIGESTOR MODELO CSTR (REATOR TANQUE-AGITADO CONTÍNUO) - 
APLICADO NA UNIDADE DE DEMONSTRAÇÃO ITAIPU (FOZ DO IGUAÇU, PR).................... 14 
FIGURA 4 - CADEIA DE PRODUÇÃO E USO DO BIOGÁS ................................................................... 18 
FIGURA 5 - DIAGRAMA DA CADEIA PRODUTIVA DE BIOGÁS .......................................................... 19 
FIGURA 6 - VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PROCESSO ANAERÓBIO EM RELAÇÃO AO 
AERÓBIO.......................................................................................................................................... 20 
FIGURA 7 - ETAPAS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA ................................................................................ 24 
FIGURA 8 - CONJUNTO DE TELAS UTILIZADAS PARA SEPRAÇÃO DE SÓLIDOS GROSSEIROS EM 
UMA UNIDADE DE PRODUÇÃO DE SUÍNOS. .............................................................................. 26 
FIGURA 9 - CAIXA DE AREIA COMDEPOSIÇÃO DE SÓLIDOS FIXOS, PARA TRATAMENTO DE 
DEJETOS DE SUÍNOS..................................................................................................................... 26 
FIGURA 10 - RELAÇÕES ENTRE TEMPERATURA E CRESCIMENTO DE MICRO-ORGANISMOS DE 
DIFERENTES CLASSES TÉRMICAS ............................................................................................... 27 
FIGURA 11 - BIODIGESTOR MODELO INDIANO – VISTA FRONTAL ................................................ 30 
FIGURA 12 - BIODIGESTOR MODELO INDIANO ................................................................................. 30 
FIGURA 13 - VISTA SUPERIOR DE UM BIODIGESTOR MODELO CHINÊS. ...................................... 31 
FIGURA 14 - ESQUEMA DE CONCEPÇÃO DE BIODIGESTOR MODELO CHINÊS ............................. 32 
FIGURA 15 - BIODIGESTOR DE LONA COBERTA – BLC .................................................................... 33 
FIGURA 16 - DESENHO ESQUEMÁTICO DE UM BIODIGESTOR DE FLUXO TUBULAR. ................. 33 
FIGURA 17 - BIODIGESTOR PLUG-FLOW (FLUXO TUBULAR). ......................................................... 34 
FIGURA 18 - BIODIGESTOR DE FLUXO TUBULAR – BOLSA DE GEOMEMBRANA. ......................... 35 
FIGURA 19 - ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DE BIODIGESTOR DE FLUXO ASCENDENTE – 
UASB ................................................................................................................................................. 36 
FIGURA 20 - FOTO DE UM REATOR TIPO UASB ................................................................................. 38 
FIGURA 21 - BIODIGESTOR EM FASE SÓLIDA E EM BATELADA, COM RECIRCULAÇÃO DE 
INÓCULO.......................................................................................................................................... 39 
FIGURA 22 - EXEMPLOS DE CONFIGURAÇÕES ESPECIAIS NA FERMENTAÇÃO A SECO .............. 39 
FIGURA 23 - BIODIGESTOR DE MISTURA COMPLETA – RESÍDUOS ANIMAIS E VEGETAIS ........ 41 
FIGURA 24 - UNIDADE DE DEMONSTRAÇÃO ITAIPU DE BIOMETANO ........................................... 41 
FIGURA 25 - BIODIGESTOR DE MISTURA COMPLETA COM AGITAÇÃO ......................................... 42 
FIGURA 26 - EXEMPLOS DE BIODIGESTORES MODERNOS ADAPTADOS PARA APLICAÇÕES 
DOMÉSTICAS (BIOGÁS HOME) .................................................................................................... 44 
FIGURA 27 - PRODUÇÃO DE BIOGÁS POR QUATRO DIFERENTES TIPOS DE DIGESTORES 
ANAERÓBIOS .................................................................................................................................. 46 
FIGURA 28 - ESQUEMA DE ATERRO SANITÁRIO ................................................................................ 47 
FIGURA 29 - FOTO DE ATERRO SANITÁRIO ....................................................................................... 48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Tabelas 
 
TABELA 1 - CARACTERÍSTICAS DE ALGUNS SUBSTRATOS PARA PRODUÇÃO DE METANO ....... 22 
TABELA 2 - CAPACIDADE DE GERAÇÃO DE BIOGÁS DE REATORES UASB E BCL PARA DEJETOS 
DE SUÍNOS ...................................................................................................................................... 23 
TABELA 3 - FAIXA TERMAL E TEMPO DE RETENÇÃO TÍPICO NA DIGESTÃO ANAERÓBIA. ......... 28 
TABELA 4 - CLASSIFICAÇÃO DAS TÉCNICAS DE GERAÇÃO DE BIOGÁS CONFORME 
DIFERENTES CRITÉRIOS. ............................................................................................................. 44 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 9 
Apresentação do Curso 
 
Seja bem-vindo ao nosso curso sobre produção e uso de biogás para geração 
de energia elétrica, térmica e produção de biometano. Nosso objetivo é que você 
entenda a origem do biogás, como ocorre sua produção pelo processo de biodigestão, 
as etapas envolvidas na aplicação energética do biogás e a destinação adequada ou 
aplicação do digestato para a fertilização do solo. Para isso, o curso foi estruturado em 
três aulas, a saber: 
Aula 1: Conceitos básicos e digestão anaeróbia; 
Aula 2: Características e aplicações do biogás e do digestato; 
Aula 3: Operação e manutenção de plantas de biogás, arranjos de viabilidade 
econômica e panorama do biogás. 
Assim, na primeira aula você terá acesso aos conteúdos sobre o processo de 
produção e aproveitamento energético do biogás, as características dos substratos, 
dados sobre potencial de produção de biogás, pré-tratamento do substrato e tecnologias 
de digestão anaeróbia para tratamento e produção de biogás. Na segunda aula, o foco 
do estudo estará voltado a apresentação das principais características e aplicações do 
biogás, englobando aspectos sobre tratamento, armazenamento e transporte do biogás. 
Por fim, na última aula (Aula 3) informações a respeito da operação, monitoramento e 
manutenção de plantas de biogás serão repassadas. Além disso, na Aula 3 os temas 
arranjos tecnológicos, modelos de negócio e viabilidade técnica, econômica e financeira, 
serão abordados. 
Dessa forma, você terá uma visão geral sobre o biogás como uma fonte de 
energia e poderá aplicar isso no planejamento e análise de projetos. Além disso, o 
conhecimento que você irá adquirir possibilitará que você decida em quais temas 
gostaria de se aprofundar e, assim, escolher quais serão os próximos cursos da nossa 
plataforma a realizar. 
Espero que esteja animado. Bons estudos e um ótimo trabalho. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 10 
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. Identificar processos de produção de biogás e determinar os métodos 
para seu aproveitamento energético; 
3. Conhecimento de técnicas para avaliação do potencial de produção de 
biogás; 
4. Noção de pré-tratamentos existentes para os substratos disponíveis 
para digestão anaeróbia. 
 
HABILIDADES: 
1. Criterioso; 
2. Observação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 11 
1. INTRODUÇÃO 
 
Para iniciar a apresentação dos conteúdos neste curso, primeiramente serão 
expostos os conceitos gerais, o contexto histórico e o processo de produção e 
aproveitamento energético do biogás. Após a análise destes conteúdos, o estudo estará 
focado na caracterização dos substratos, dados sobre potencial de produção do biogás, 
processo de biodigestão anaeróbia e pré-tratamento do substrato. Ademais, serão 
abordadas as tecnologias de digestão anaeróbia para produção de biogás e o regime de 
alimentação dos biodigestores. 
Estes conteúdos serão importantes para situá-los sobre o contexto do biogás e 
sua relevância. Além disso, a partir das informações desta Aula 1, será possível avançar 
no conteúdo e aprender efetivamente sobre a aplicação do biogás para geração de 
energia e produção e uso de biometano. 
2. CONCEITOS GERAIS SOBRE O BIOGÁS 
A digestão anaeróbia ou biodigestão de materiais orgânicos é um processo 
fermentativo em que a matéria orgânica complexa é degradada a compostos mais 
simples, sendo uma maneira eficiente de tratar quantidades consideráveis de resíduos, 
e reduz o seu poder poluente. 
Esse processo ocorre por meio da ação de diversos grupos de micro-organismos, 
principalmente os que não necessitam de oxigênio para o seu crescimento, conhecidos 
como micro-organismos anaeróbios, que interagem simultaneamente até a formação 
dos produtos finais. O composto de gases proveniente desse processo é chamado de 
biogás, sendo constituído principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), 
contendo também pequenas quantidades de hidrogênio (H2), amônia (NH3) e outros 
gases traço. 
O processo de digestão anaeróbia é comum no meio ambiente, pois ocorre 
naturalmente com todamatéria orgânica que entra em decomposição, tais como: 
resíduos acumulados em lixões, aterros sanitários ou em lagoas de armazenamento de 
efluentes. Nesses casos, a parte do resíduo ou efluente que está em contato com o ar é 
digerida por micro-organismos aeróbios, e a parte que não está em contato com o ar, 
por micro-organismos anaeróbios. 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porém, com tecnologias adequadas, como os biodigestores, a biodigestão 
anaeróbia pode ser utilizada para o tratamento de resíduos sólidos e líquidos, pois há 
um processo de reciclagem e recuperação desses materiais, que acaba por produzir, 
além do biogás, uma parte líquida digerida, conhecida como digestato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essa bioestabilização da fração orgânica tem sido largamente estudada nas 
últimas décadas e aplicada para o tratamento de resíduos de diversas origens, com o 
intuito de desenvolver alternativas tecnológicas de aproveitamento energético e de 
redução de impactos ambientais. 
Dentre esses resíduos possíveis de serem tratados, pode-se citar o esgoto 
urbano, resíduo orgânico urbano, dejetos da produção de animais e efluentes de 
indústrias, tais como abatedouros de animais, fecularias, usinas de açúcar e etanol, entre 
outros. 
Definição 
Digestão anaeróbia: É um processo mediado pela ação 
microbiana, por meio da atividade conjunta de vários 
grupos de células anaeróbias, em diferentes níveis 
tróficos, que convertem matéria orgânica complexa em 
gases e lodo. 
 
Digestão aeróbia: Realizada por organismos que 
necessitam de oxigênio para a conversão da matéria 
orgânica (aeróbicos), tem como produtos o gás carbônico 
(CO2), água (H2O) e lodo. 
 
Para fixar: 
Em geral, a biodigestão consiste na conversão 
microbiológica de substratos orgânicos, através de 
associações simbióticas entre diferentes grupos de 
micro-organismos que é realizado em fases, e resulta 
como produto final gases e lodo, chamado também de 
biogás e digestato. 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 13 
Além disso, como grande parte do biogás é composto por metano (CH4) isso 
lhe confere características de alto poder calorífico, podendo ser utilizado como fonte de 
energia para a geração de energia elétrica, térmica e na produção de biometano e gás 
carbônico (CO2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Há atualmente uma gama muito grande de modelos de biodigestores, sendo 
cada um adaptado a uma realidade e a uma necessidade de biogás. A Figura 1, Figura 
2 e Figura 3, trazem exemplos de alguns modelos de biodigestores. 
Figura 1 - Biodigestor modelo lagoa coberta – aplicado no tratamento de efluentes da 
suinocultura no sul do Brasil. 
 
Fonte: Imagem aérea – CIBiogás (2017) 
Para saber mais: 
 
Cada biodigestor possui especificidades distintas, 
devendo ser utilizado para determinados 
contextos e condições ambientais de acordo com 
a necessidade do projeto. Em nossas próximas 
aulas, discutiremos mais sobre o assunto e, em 
outros cursos, aprofundaremos nossos 
conhecimentos sobre a instalação, uso e 
manutenção de biodigestores. 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 14 
Figura 2 - Biodigestor modelo indiano – aplicado ao uso doméstico no nordeste do Brasil. 
 
Fonte: Pontal Nova (2017). 
 
Figura 3 - Biodigestor modelo CSTR (reator tanque-agitado contínuo) - aplicado na Unidade de 
Demonstração Itaipu (Foz do Iguaçu, PR). 
 
Fonte: CIBiogás (2020). 
2.1. História do biogás 
Em 1667, Thomas Shirley observou que a decomposição de matéria orgânica 
nos pântanos gerava um gás, o qual inicialmente foi chamado de gás dos pântanos ou 
fogo fátuo. No entanto, ele não tinha conhecimento de como ocorria esta formação e de 
que gás se tratava. Após Shirley, quem estudou esse fenômeno foi Alessandro Volta, em 
1776. Este pesquisador foi quem realmente descobriu a presença de metano no gás dos 
pântanos. 
Já no século XIX, Ulysse Gayon, aluno de Louis Pasteur (cientista francês que 
vislumbrou a possibilidade de utilizar biogás como combustível para aquecimento e 
iluminação), realizou a fermentação anaeróbia de uma mistura de estrume e água, a 35º 
C, conseguindo obter 100 litros de gás por m3 de matéria. Em 1884, Louis Pasteur, ao 
apresentar à Academia das Ciências as pesquisas e experiências do seu aluno, 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 15 
considerou que essa fermentação poderia constituir uma fonte de aquecimento e 
iluminação. 
Entretanto, no ano de 1859, em Bombaim, na Índia, foi realizada a primeira 
experiência de utilização direta de biogás, sendo construída a primeira instalação 
operacional destinada a produzir gás combustível para um hospital de hansenianos 
(CASTAÑÓN, 2002). Nessa mesma época, pesquisadores de diversos países, como 
Alemanha e França, estabeleceram as bases teóricas e experimentais da biodigestão 
anaeróbia. 
Já em 1895, deu-se a primeira experiência europeia, com a utilização do biogás 
para iluminação de algumas ruas da cidade de Exeter, na Inglaterra, a qual seguiram 
outras experiências motivadas, principalmente, pelo entusiasmo inicial que este processo 
atingiu. 
Em 1910, Sohngen verificou que a fermentação de materiais orgânicos produz 
compostos reduzidos, tais como hidrogênio, ácido acético e gás carbônico. Demonstrou 
também que ocorre a redução de CO2 para a formação de metano. 
Segundo Costa (2006), nesta época, este combustível não conseguiu substituir 
os tradicionais, só voltando a ser utilizado na década de 40, impulsionado pela crise 
energética provocada pela II Guerra Mundial. Durante e depois da Guerra, alemães e 
italianos, entre os povos mais atingidos pela devastação dos conflitos, desenvolveram 
técnicas para obter biogás de dejetos e restos de culturas. 
Nas décadas de 50 e 60, a relativa abundância das fontes de energia 
tradicionais, petróleo, gás natural, hídrica e carvão mineral principalmente, 
desencorajaram a recuperação do biogás na maioria dos países desenvolvidos. No 
entanto, na Índia e na China, com poucos recursos de capital e energia, o biogás 
desempenhou um papel de certa importância, sobretudo em pequenos aglomerados 
rurais. 
Em 1939, o Instituto Indiano de Pesquisa Agrícola, em Kanpur, desenvolveu a 
primeira usina de gás de esterco. Segundo Nogueira (1986), o sucesso obtido animou 
os indianos a continuarem as pesquisas, criando, em 1950, o Gobar Gás Institute. 
 
 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tais pesquisas resultam em grande difusão da metodologia de biodigestores 
como forma de tratar os dejetos de animais para a obtenção do biogás e o 
aproveitamento do efluente líquido final com propriedades fertilizantes, o digestato. 
Esse trabalho pioneiro, realizado no Norte da Índia, permitiu a construção de 
quase meio milhão de unidades de biodigestores no interior daquele país. A utilização 
do biogás como fonte de energia motivou a China a adotar a tecnologia a partir de 1958, 
onde, até 1972, já haviam sido instalados 7,2 milhões de biodigestores na região do Rio 
Amarelo, que possui condições climáticas favoráveis à produção de biogás. 
A partir da crise energética dos anos 70, o gás metano dos digestores 
anaeróbios voltou a despertar o interesse, tanto por países desenvolvidos como países 
em desenvolvimento. No entanto, em nenhum país o uso desta tecnologia alternativa 
foi tão acentuada, no sentido de quantidade de plantas, como na China e Índia. 
De acordo com Costa (2006), nos últimos anos o biogás não é mais encarado 
apenas como um subproduto obtido a partir da decomposição anaeróbia, mas se tornou 
alvo de intensas pesquisas que são impulsionadas pelo aquecimento da economia nos 
últimos anos e pela elevação acentuada do preço dos combustíveis fósseis, no intuito de 
criar novas formas de produção energética que possibilitem a redução do uso dos 
recursos naturaisnão renováveis. 
Em 1997, a Comissão Europeia publicou o Relatório Branco sobre Fontes 
Renováveis de Energia (White Paper on Renewable Energy Sources) em que define a 
produção de fontes renováveis de energia como prioritária. Este documento propôs que 
pelo menos 12% do consumo energético da União Europeia (UE) fosse constituído por 
fontes renováveis de energia até 2010. 
Assim, a produção de biogás em plantas de larga escala cresceu muito nos 
países da UE, principalmente na Alemanha, Áustria e Itália, chegando a 17.358 plantas 
Para saber mais: 
Há vários marcos na história que 
apresentam preocupações com o meio 
ambiente a nível mundial, dentre eles: 
Estocolmo-72 (1972), Relatório Brundtland 
(1987), Protocolo de Kyoto (1997), Rio+10 
(2002) e Acordo de Paris (2015). 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 17 
em 2015, que, juntas, geraram 9,8 Mega Tonelada Equivalente de Petróleo (Mtep) de 
biogás, que é aplicado, principalmente, na geração de energia elétrica e calor. 
Além disso, também vem crescendo a produção de biometano e injeção na rede 
de gás natural nesses países, principalmente na Suécia e Alemanha. Porém, vale 
ressaltar que, para alcançar esses resultados a maioria dos países da UE usam, além de 
resíduos e efluentes, cultivos energéticos como substrato para a biodigestão, como o 
milho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Considerando a importância que a biodigestão tem, atualmente, no processo 
de produção de biogás como uma fonte de energia, elaboramos esse curso com o 
objetivo de abordar esse tema, como também de toda a cadeia produtiva, indo desde 
os princípios da biodigestão, passando pelo uso do digestato e do biogás, até o 
planejamento de projetos de biogás. 
2.2. Processo de produção e aproveitamento energético do biogás 
O processo de produção e aproveitamento energético de biogás envolve, 
basicamente, as seguintes etapas: pré-tratamento do substrato; digestão anaeróbia no 
biodigestor; armazenagem, tratamento e valorização do digestato; tratamento, 
armazenamento e transporte de biogás; aplicação do biogás na geração de energia 
elétrica e/ou calor; e, produção, armazenamento e transporte de biometano. Todos 
esses processos podem ser observados na Figura 4. 
 
Para fixar: 
Cultivos energéticos são plantas de 
crescimento rápido, com objetivo único: ser 
matéria prima para a obtenção de energia de 
outras substâncias combustíveis, tais como cana-
de-açúcar, milho e girassol. 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 18 
Figura 4 - Cadeia de produção e uso do biogás 
 
Fonte: Strippel et al. (2016). 
Conforme a Figura 4, pode-se observar que as diferentes fontes de matéria-
prima (biomassa) são acumuladas em tanques ou vasos, sendo encaminhadas para 
processos de lavagem e pré-tratamento (1- 4). A seguir a biomassa passa por filtros 
para redução de possíveis odores e para sanitização (5 - 6) e é encaminhada para o 
biodigestor (7). Observa-se o biogás produzido e armazenado no biodigestor e a saída 
de segurança do biogás (8 e 10). O digestato (acumulado no biodigestor) é comumente 
estocado (12) ou ainda tratado (13) por meio de separação, secagem e/ou peletização 
para utilização em plantações na forma de biofertilizante. Já o biogás gerado (9) pode 
ser distribuído e utilizado de diferentes formas: na geração de energia elétrica, térmica 
e na produção de biometano (11) (STRIPPEL et al., 2016). 
Por meio da Figura 5 é possível observar os processos de forma mais 
simplificada. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 19 
Figura 5 - Diagrama da cadeia produtiva de biogás 
Fonte: Autoria própria. 
Nas próximas aulas, todos esses processos serão explicados e, adicionalmente, 
serão apresentados outros temas transversais ao setor de biogás que são importantes 
para que você o entenda. Dentre os assuntos, estão os temas: (1) operação; (2) 
monitoramento; (3) segurança; (4) manutenção de plantas de biogás; (5) análise de 
viabilidade econômica de projetos; (6) estudos de casos práticos; (7) a situação do setor 
de biogás no Brasil e no mundo; e, (8) perspectivas de avanço do setor e das tecnologias. 
3. DIGESTÃO ANAERÓBIA 
Antes de apresentar os conteúdos relacionados à digestão anaeróbia, alguns 
termos técnicos mais adequados para o processo de biodigestão serão disponibilizados, 
a saber: 
• Os efluentes, resíduos ou qualquer tipo de matéria orgânica que entra no 
biodigestor como matéria-prima de um processo de biodigestão, é chamado de 
substrato. O termo substrato é mais adequado que biomassa, dejeto, resíduo e 
esterco. 
• A fração líquida resultante do processo de biodigestão é denominada 
de digestato, podendo ou não ser utilizada como fertilizante, conforme sua 
disponibilidade, composição e características. O termo digestato é mais adequado 
que biofertilizante. 
Além disso, você também deve entender quais são as vantagens e 
desvantagens do processo de digestão anaeróbia em relação ao aeróbio, que são 
apresentadas no desenho esquemático da Figura 6. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 20 
Figura 6 - Vantagens e desvantagens do processo anaeróbio em relação ao aeróbio. 
 
Fonte: Adaptado de Chernicharo (2008). 
Para a produção de biogás por meio da digestão anaeróbia, o primeiro passo é 
conhecer as características dos substratos que podem ser utilizados e analisar as 
possibilidades de misturas e melhoria do potencial de produção de biogás. O segundo 
passo é preparar esse substrato para que o processo ocorra com mais eficiência dentro 
do biodigestor, o que chamamos de pré-tratamento do substrato. 
Com isso, o substrato é destinado ao biodigestor para que ocorra o processo 
de digestão anaeróbia em si, podendo ser utilizadas diversas tecnologias com diferentes 
características. Na sequência analisaremos os aspectos referentes a essa temática. 
A codigestão é um processo utilizado principalmente para melhorar os 
rendimentos da digestão anaeróbica de resíduos orgânicos sólidos devido aos seus 
inúmeros benefícios. Por exemplo, a diluição de compostos tóxicos, o aumento da carga 
de matéria orgânica biodegradável, o melhor equilíbrio de nutrientes, o efeito sinérgico 
de micro-organismos e o melhor rendimento de biogás. 
Esse processo de mistura demanda um estudo mais aprofundado das 
características, disponibilidade dos substratos e um pré-tratamento mais avançado. 
Porém, é interessante para alcançar maior estabilidade na biodigestão, eficiência na 
produção de biogás, controle da sazonalidade da disponibilidade de substratos, e na 
melhoria das características do digestato. 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.1. Caracterização dos substratos e potencial de produção de biogás 
Como estudado, os substratos utilizados na biodigestão podem ser provenientes 
de diversas atividades. Devido a isso, é importante conhecer os substratos que serão 
utilizados, pois a sua composição irá influenciar a escolha do biodigestor, manejo a ser 
adotado e também a eficiência do biodigestor na geração de biogás. 
Basicamente o que define o potencial de produção de biogás de um substrato 
é a concentração de Sólidos Totais Voláteis (SV), parâmetro relacionado à fração 
biodegradável do substrato, a matéria orgânica. Os Sólidos Totais (ST) indicam a 
quantidade de matéria orgânica e mineral do substrato. 
O potencial máximo de produção de metano de um substrato pode ser dado 
em metros cúbicos de metano por quilo de sólidos voláteis (m3 CH4 kg.SV-1) ou em 
metros cúbicos de metano por quilo de substrato (m3 CH4 kg.Substrato-1). Na Tabela 1 
é possível verificar as características de alguns substratos e o potencial máximo de 
produção de metano.Definição 
É possível utilizar apenas um tipo de 
substrato na biodigestão, o que se 
denomina de monodigestão, ou misturar 
diferentes substratos, processo 
denominado de codigestão. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 22 
 Tabela 1 - Características de alguns substratos para produção de metano 
 
Substratos 
ST 
(%) 
SV/ST (%) m3 CH4.kgSV-1 m3 CH4.kg substrato-1 
Agricultura 
Palha de Trigo1 86 92 0,188 0,148 
Milho - resíduos da 
colheita1 
35 92 0,251 0,081 
Resíduos da limpeza 
de grãos1 
89 94 0,316 0,267 
Silo de milho (planta 
verde)1 
33 96 0,306 0,097 
Pecuária 
Dejetos de bovino de 
leite (com restos de 
ração)1 
8,5 85 0,193 0,014 
Dejetos de bovino2 8-11 75 - 82 0,12 - ,3 0,012 – 0,018 
Dejetos de suíno2 7 75 - 85 0,2 – 0,45 0,025 – 0,030 
Esterco de galinhas2 32 63 - 80 0,15 – 0,27 0,042 – 0,054 
Indústria 
Vinhaça de Cana¹ 3-5 75 - 85 0,376 0,006 
Torta de filtro de 
Cana3 
25 70 0,262 0,047 
Polpa de Café3 20 93 0,244 0,045 
Polpa da laranja3 12-30 94,5 0,227 0,024 
Glicerina1 100 99,5 0,425 0,423 
Efluente de 
cervejaria2 
5 85 0,340 0,0016 
Efluente de fábrica de 
laticínios3 
4 88 0,295 0,0011 
Efluente de 
abatedouro3 
8 77 0,236 0,0014 
Resíduos 
Sólidos 
Urbanos 
Resíduos municipais 
(misturados) 4 
30 - 40 50 - 60 0,270 – 0,390 0,041 – 0,094 
Resíduos orgânicos 
(separados) 5 
30 - 40 70 - 80 0,210 – 0,227 0,044 – 0,089 
Restos de alimentos5 15 – 20 85 – 95 0,467 – 0,510 0,059 – 0,097 
Resíduos da caixa de 
gordura5 
25 – 45 90 – 95 0,650 – 0,780 0,146 – 0,333 
Tratamento 
de esgoto 
Lodo de esgoto 
flotado6 
35- 38 97 - 98 0,531 – 1,350 0,336 – 0,980 
Esgoto7 - - - 0,00072 – 0,00112 
 
É importante entender que esses parâmetros são gerados em laboratório, onde 
o ambiente é controlado e monitorado, e podem variar muito conforme as características 
da atividade produtiva e da região onde o substrato é produzido. Por exemplo, na 
 
1 Fonte: http://www.lfl.bayern.de/iba/energie/049711/?sel_list=8%2Cb&strsearch=&pos=lef 
2 Fonte: PROBIOGÁS, 2015. 
3 Fonte: Handreichung Biogasnutzung, 2004. 
4 Fonte: Tekoa Engenharia e Consultoria LTDA (2011) por carga de BN Umwelt GmbH. 
5 Fonte: PROBIOGÁS, 2015. 
6 Fonte: KTBL, 2016. 
7 Fonte: Metcalf & Eddy, 2003. 
http://www.lfl.bayern.de/iba/energie/049711/?sel_list=8%2Cb&strsearch=&pos=lef
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 23 
pecuária, que pode variar conforme a dieta dos animais e o modo de limpeza das 
instalações. 
Além disso, cada tecnologia de biodigestão suporta diferentes quantidades de 
sólidos totais, o que demanda que alguns substratos sejam diluídos. Também é 
necessário considerar que, ainda que o potencial máximo de produção de biogás seja 
alto nas análises laboratoriais, na prática, a produção real será menor, pois pode variar 
conforme o tipo de biodigestor, temperatura, manejo, pH, etc. 
A capacidade de geração de biogás também dependerá da eficiência do 
biodigestor, podendo variar de acordo com o tipo do digestor e a condição operacional 
a qual ele é submetido. É necessário conhecer os parâmetros e assim empregá-los de 
forma que o manejo seja adequado. A Tabela 2 apresenta como os parâmetros, valores 
da qualidade de biogás e seu potencial de produção podem variar conforme a tecnologia. 
 
Tabela 2 - Capacidade de geração de biogás de reatores UASB e BCL para dejetos de suínos 
Geração de biogás Qualidade do biogás Potencial de produção 
 (m3d-1) 
H2S 
(ppm) 
CO2 
(%) 
CH4 
(%) 
(m3 biogás kg.SV-1) (m3 CH4 kg.SV-1) 
UASB escala 
piloto8 
0,69 189 25 74 1,56 1,15 
UASB9 0,83 124 21 76 1,43 1,09 
BCL10 0,32 322 29 67 0,31 0,21 
BCL11 0,21 536 34 62 0,33 0,20 
UASB – Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente; BCL - Biodigestor do tipo Lagoa Coberta 
Assim, os parâmetros que estão disponíveis nas publicações devem ser 
utilizados apenas para as estimativas iniciais e estudos prévios de viabilidade. Porém, 
para a elaboração do projeto técnico e planejamento da operação da planta, é 
importante conhecer o substrato que será utilizado por meio de análises de laboratório 
e testes em biodigestores em escala piloto. 
3.2. Processo de biodigestão anaeróbia 
O mecanismo de decomposição anaeróbia e, consequentemente, a geração de 
biogás, desenvolve-se pela ação de um consórcio de micro-organismos que agem de 
forma interdependente na conversão da matéria orgânica, bem como na síntese de 
novas células bacterianas, assegurando energia e nutrientes necessários para o seu 
próprio crescimento e reprodução. 
 
8 Fonte: Costa e Kunz, 2007. 
9 Fonte: Kunz, 2007. 
10 Fonte: Kunz et. al, 2005. 
11 Fonte: Vivan et. al, 2008. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 24 
O processo é complexo, tanto pelo número de reações bioquímicas, quanto pela 
quantidade de micro-organismos envolvidos, dividindo-se em quatro principais etapas: 
Hidrólise, Acidogênese, Acetogênese e Metanogênese. Um esquema sobre esse processo 
pode ser visto na Figura 7. 
Para que os micro-organismos se reproduzam e cresçam, é necessário ter um 
meio de cultura apropriado, sendo importante manter a uniformidade na característica 
do substrato e das condições físico-químicas durante o processo de biodigestão 
anaeróbia. 
 
Figura 7 - Etapas da digestão anaeróbia 
Fonte: Strapasson et al. (2014). 
O substrato é o "alimento" para os micro-organismos poderem metabolizar, e, 
assim, reproduzir novas células (anabolismo) e produzir energia (catabolismo) para o 
seu crescimento. Ele deve conter vários elementos diferentes, tais como: fonte de 
energia, receptores de elétrons, estrutura para a produção de novas células, diferentes 
tipos de vitaminas e macro e micronutrientes (metais). 
Em adição ao substrato, os micro-organismos requerem um ambiente adequado 
para crescer e reproduzir. Os principais fatores abióticos que influenciam a produção de 
biogás são: presença de oxigênio no ambiente; temperatura; potencial de hidrogênio 
(pH); alcalinidade; sulfato; acidez; tamanho das partículas; produção e consumo de 
ácidos orgânicos; e nutrientes. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 25 
3.3. Pré-tratamento do substrato 
O substrato que será destinado ao biodigestor precisa passar por processos de 
pré-tratamento na grande maioria dos casos. São processos que permitem retirar 
partículas grandes ou inertes, triturar, aquecer, misturar, entre outros. 
3.3.1. Separação de sólidos e mistura do substrato 
A separação sólido-líquida, envolvendo a digestão anaeróbia, é aplicada em 
substratos com materiais grosseiros, cujo objetivo é remover as partículas sólidas 
grosseiras em suspensão, impedindo a entrada de materiais inertes (sólidos fixos) no 
biodigestor, de modo a evitar a obstrução e acúmulo no sistema, onde a fração líquida 
tenha maior atuação dos micro-organismos. 
Dependendo do modelo do biodigestor, não é recomendado que os substratos 
sejam encaminhados sem passar pelo separador de sólidos, principalmente quando são 
usados em biodigestores sem agitação, como por exemplo biodigestor tipo lagoa coberta 
(denominado também de BCL). 
Essa separação facilita a degradação e estabilização da matéria orgânica nos 
processos posteriores, bem como diminui o Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) 
favorecendo a produção de biogás. 
A separação de sólidos pode ser feita em diversos níveis, mas uma separação 
de sólidos simples com peneiras ou telas (Figura 8) ou caixa de areia (Figura 9) ajuda a 
remover os materiais inertes, evitando assoreamento nos biodigestores, além de 
entupimentos de bombas e linhas de transmissão. A caixa de homogeneização também 
auxilia na separação sólido-líquido, pois é responsável por armazenar os substratos 
brutos utilizados no processo de alimentação do sistema de tratamento, tendo por 
finalidade a agitação dos substratos, por meio de bomba de recalque, e a decantação 
da areia e de sólidos pesados. Para melhorar a eficiência da mistura aconselha-se atingir 
todosos pontos da caixa. 
A agitação é importante por possibilitar que o substrato esteja homogeneizado 
e uniforme quando for inserido no biodigestor, aumentando, assim, a eficiência da 
biodigestão, pois facilita o contato dos micro-organismos com o material que será 
degrado. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 26 
Figura 8 - Conjunto de telas utilizadas para separação de sólidos grosseiros em uma unidade de 
produção de suínos. 
 
Fonte: CIBiogás (2016) 
Figura 9 - Caixa de areia com deposição de sólidos fixos, para tratamento de dejetos de suínos. 
 
Fonte: CIBiogás (2016) 
3.3.2. Trituração de substrato 
O tratamento inicial do substrato difere em diferentes plantas, dependendo da 
matéria-prima utilizada. Às vezes, uma ou mais etapas de pré-tratamento estão 
envolvidas. Por exemplo, a utilização da trituração para aumentar a digestibilidade dos 
resíduos que são difíceis de quebrar. 
As culturas energéticas com altos teores de celulose, hemicelulose e lignina (por 
exemplo, palha, grama, silagem, alimentos, resíduos vegetais em geral) são degradadas 
lentamente na biodigestão, devido à sua estrutura complexa. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 27 
A fim de maximizar a taxa de digestão de materiais ricos em celulose, é benéfico 
cortá-lo e/ou aplicar um processo de trituração para quebrar a estrutura complexa da 
celulose e torná-la mais acessível para a digestão como uso do calor ou tratamento 
químico. 
Quanto menor a partícula, mais acessível estará o substrato para que os micro-
organismos realizem a biodigestão. Diminuir seu tamanho pode aumentar a taxa de 
degradação e proporcionar um maior rendimento na produção de biogás, pois há mais 
contato superficial entre substrato e micro-organismos. 
3.3.3. Aquecimento do substrato 
Os processos anaeróbicos, como muitos outros sistemas biológicos, são 
fortemente dependentes da temperatura, pois a velocidade de reação dos processos 
biológicos depende da velocidade de crescimento dos micro-organismos e, por sua vez, 
da temperatura do meio, conforme pode ser observado na Figura 10. 
A temperatura é um dos fatores mais importantes na seleção das espécies, não 
influenciando apenas na atividade metabólica da população de micro-organismos, mas, 
também, no equilíbrio iônico e na solubilidade dos substratos. 
Para a atividade microbiana, são, normalmente, consideradas 3 faixas termais 
de temperatura: psicrófilo, mesófilo e termófilo. Dentro de cada faixa de 
temperatura, existe um intervalo para o qual ocorre a máxima taxa de crescimento, que 
é a determinação da temperatura ótima em cada uma das faixas de operação (Tabela 
3). 
 
Figura 10 - Relações entre temperatura e crescimento de micro-organismos de diferentes 
classes térmicas 
 
Fonte: Madigan, M. et al. (2010). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 28 
Tabela 3 - Faixa termal e tempo de retenção típico na digestão anaeróbia. 
Micro-organismo de acordo 
com a classe termal 
Mínimo 
(°C) 
Ótimo 
(°C) 
Máximo 
(°C) 
Tempo mínimo 
de retenção 
Psicrófilos 4-10 15-18 20-25 70-100 dias 
Mesófilos 15-20 25-35 35-45 30-60 dias 
Termófilos 25-45 50-60 75-80 15-20 dias 
Fonte: Adaptado de Speece (1996). 
Os micro-organismos produtores de gás metano (metanogênicos) apresentam 
um crescimento máximo na faixa mesófila e na faixa termófila, mas, no geral, são mais 
sensíveis às flutuações de temperatura do que outros micro-organismos no processo, A 
escolha da temperatura de operação depende de fatores econômicos e operacionais, 
assim prefere-se a utilização de temperaturas mesófilas. 
 
Em geral, o aumento da temperatura ambiente leva ao aumento da velocidade 
de crescimento dos micro-organismos devido a aceleração do processo de digestão, 
favorecendo a maior produção de biogás. 
Contudo, é necessário tomar cuidado nessa abordagem pois, os micro-
organismos metabólicos possuem sua própria faixa ideal de temperatura, como visto na 
Tabela 3. A variação da temperatura acima ou abaixo desse intervalo pode acarretar a 
inibição dos micro-organismos. 
O fator de temperatura e sua influência em outros parâmetros devem ser 
aprofundados em um curso mais específico. Afinal, é a temperatura o principal fator 
ambiental que controla o crescimento microbiano. 
Atenção: 
O calor faz com que os micro-organismos trabalhem mais 
rápido e se adaptem a esse clima. Mais material é 
degradado em menor tempo e o volume do biodigestor 
pode ser reduzido comparado com o mesmo material 
digerido em temperaturas menores. 
A alta temperatura pode aumentar a disponibilidade de 
certos compostos orgânicos por causa da solubilidade 
aumentada, contudo, pode levar a formação de 
elementos tóxicos mais rapidamente, havendo a 
liberação de grandes quantidades de ácidos graxos 
voláteis (AGV) e amônia. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 29 
3.4. Tecnologias de digestão anaeróbia para produção de biogás 
O biodigestor é um sistema ou tecnologia que proporciona condições favoráveis 
para que a degradação da matéria orgânica seja realizada, por micro-organismos em 
ambiente anaeróbio, tratando os resíduos, e, produzindo biogás e digestato. 
3.4.1. Regime de alimentação 
As características do substrato definem o regime de alimentação de uma planta 
de biogás, tendo, assim, impacto na escolha do tipo de tecnologia e na produção de 
biogás. Essencialmente, a classificação conforme o regime segue os seguintes tipos: 
contínuo, semi-contínuo e em batelada. 
• Contínuo: Neste sistema, a alimentação do digestor é ininterrupta, sendo a 
vazão de entrada igual a vazão de saída. Esse tipo de fluxo é utilizado 
principalmente para biodigestores que realizam o tratamento de esgoto 
industriais e urbanos. 
• Semi-contínuo: A alimentação é feita apenas uma vez até completar o TRH, 
posteriormente, são adicionadas novas cargas, onde o digestato é descarregado 
regularmente na mesma quantidade de substrato inserido. Este processo é mais 
usual em pequenas escalas, como em áreas rurais. 
• Batelada: Conhecido também como descontínuo, esses reatores trabalham com 
ciclos de alimentação, digestão e descarte. São alimentados uma única vez até 
se findar a biodigestão. Após isso, são esvaziados e alimentados novamente, 
iniciando um novo processo de fermentação. Esse regime é utilizado quando a 
concentração de sólidos no substrato é mais elevada, por exemplo: biodigestão 
de resíduos da avicultura ou de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU). 
3.4.2. Classificação dos biodigestores por tecnologias 
Os biodigestores variam de acordo com sua complexidade e utilização. Os 
modelos de biodigestores mais utilizados são: indiano, chinês, fluxo tubular, fluxo 
ascendente e de mistura completa. A descrição detalhada de cada um destes dispositivos 
está disponível a seguir. 
 
Biodigestor modelo indiano 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 30 
Normalmente, esses digestores são enterrados e verticais, possuem uma 
campânula móvel como gasômetro, e uma parede central, que divide o tanque de 
fermentação em duas câmaras, como mostra a Figura 11. 
O gasômetro na parte superior do biodigestor flutua conforme for a produção 
e consumo do biogás, aumentando o volume deste de modo que se desloca 
verticalmente e, portanto, mantendo a pressão no interior constante. 
 
Figura 11 - Biodigestor modelo Indiano – vista frontal 
 
Fonte: Strapasson et al. (2014). 
A parede divisória faz com que o material circule por todo o interior da câmara 
de fermentação. A Figura 12 apresenta a vista superior deste modelo de biodigestor. 
 
Figura 12 - Biodigestor modelo indiano 
 
Fonte: CIBiogás (2016). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 31 
Nesse biodigestor, a temperatura de fermentação não varia muito, pois como 
normalmente é construído enterrado no solo, sofre pouca variação de temperatura, 
favorecendo a ação dos micro-organismos. Contudo, pelo fato do biodigestor ser 
instalado no solo, éimprescindível todo o cuidado com infiltrações no lençol freático. 
Demanda trabalho manual para alimentação e retirada do digestato, sendo que 
o substrato deve ser bem diluído para evitar entupimentos no sistema de entrada e 
facilitar a circulação do material no interior do biodigestor. 
Este tipo de biodigestor é muito utilizado para aplicações domésticas por ser de 
baixo custo de construção e operação, principalmente em pequenas propriedades rurais. 
Contudo, a campânula costuma ter problemas de corrosão, se utilizado material 
metálico. 
Biodigestor modelo chinês 
É formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria, para fermentação, com teto 
servindo para o armazenamento de parte do biogás produzido, ou seja, um gasômetro 
impermeável e fixo como pode ser visto na Figura 13. 
 
Figura 13 - Vista superior de um biodigestor modelo chinês. 
 
Fonte: Taller Biogás (2018). 
Como neste tipo de digestores não há gasômetro, o biogás é armazenado 
dentro do sistema, funcionando com base no princípio de prensa hidráulica, ou seja, se 
houver aumento de pressão em seu interior devido ao acúmulo de biogás, ocorrerão 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 32 
deslocamentos do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em 
sentido contrário se houver descompressão (Figura 14). 
 
Figura 14 - Esquema de concepção de biodigestor modelo chinês 
 
Fonte: Strapasson et al. (2014). 
Devido à perda de uma parcela do gás formado na caixa de saída para a 
atmosfera, o que faz reduzir parcialmente a pressão interna do gás, este tipo de 
biodigestor não é utilizado para instalações de grande porte, demandando também, 
trabalho para alimentação do substrato e retirada do digestato. 
Também tem uma relação custo-benefício atrativa, e semelhante ao modelo 
indiano, o substrato deverá ser fornecido continuamente, com baixas concentração de 
sólidos totais para evitar entupimentos do sistema de entrada e facilitar a circulação do 
material. 
Biodigestor de fluxo tubular (plug flow) – Lagoa coberta 
Neste modelo, também conhecido como lagoa coberta, canadense ou fluxo 
pistão, o substrato tem entrada contínua em uma das extremidades, passando através 
do biodigestor e sendo descarregado na outra extremidade. 
É construído com geometria piramidal (Figura 15), escavado no solo e 
impermeabilizado em alvenaria ou com material geossintético, normalmente PVC e 
PEAD, com as aberturas para a entrada do substrato e saída do digestato. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 33 
Figura 15 - Biodigestor de lona coberta – BLC 
 
Fonte: Torres et al. (2012) 
A câmara é coberta por material geossintético flexível que infla conforme o gás 
é produzido, servindo como reservatório do biogás, e podendo ser retirada e limpa pelo 
fácil manuseio (Figura 16). 
Contém uma grande área de exposição ao sol, o que contribui para produção 
de biogás em regiões quentes (CASTANHO & ARRUDA, 2008), porém é mais sensível às 
variações térmicas, sendo mais recomendável para regiões de temperaturas constantes. 
 
Figura 16 - Desenho esquemático de um biodigestor de fluxo tubular. 
 
Fonte: CIBiogás (2016). 
Segundo a PROBIOGÁS (2015), esse tipo de sistema deve operar com um 
percentual de sólidos totais inferior a 5%. Entretanto, para um funcionamento eficiente 
do sistema, é aconselhável, como boas práticas, utilizar um teor de sólidos totais de no 
máximo 2% (CIBiogás, 2018). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 34 
A utilização destes biodigestores foi de grande interesse nos últimos anos no 
Brasil, sendo, atualmente o modelo mais utilizado no país, devido à fácil construção e 
pela evolução na tecnologia de geomembranas. 
O mercado de créditos de carbono também contribuiu para a popularização de 
sua utilização, devido a captura do biogás que seria emitido pelas lagoas anaeróbias. Na 
Figura 17 é possível observar uma foto de um biodigestor de fluxo tubular. 
 
 
Figura 17 - Biodigestor Plug-Flow (Fluxo tubular). 
 
Fonte: CIBiogás (2016). 
Uma variação do modelo de fluxo tubular é o uso de bolsas de geomembrana 
parcialmente enterradas e com cobertura que permita a entrada dos raios solares e 
aquecimento natural, como na Figura 18. 
Esse modelo é muito utilizado em escala doméstica em diversos países da 
América Latina e Caribe, podendo ter custos menores que os modelos chinês e indiano. 
Porém, demandam volume maior por exigirem um substrato com menor quantidade de 
sólidos. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 35 
Figura 18 - Biodigestor de fluxo tubular – Bolsa de geomembrana. 
 
Fonte: RedBioLAC (2016) 
Outra variação desse modelo de biodigestor é a lagoa coberta com mistura 
mecânica, esse tipo de lagoa é uma adaptação dos reatores de mistura contínua e 
apresenta maior eficiência na produção de biogás se comparada às lagoas clássicas 
existentes, podendo operar com uma concentração de ST de 10 a 15% (PROBIOGÁS, 
2015). 
De acordo com o monitoramento e acompanhamento das Unidades de 
Demonstração realizado pelo CIBiogás, recomenda-se que esse tipo de sistema opere 
com uma concentração máxima de ST de 6%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para saber mais: 
Os biodigestores para aplicações domésticas e em zonas 
mais carentes devem ter características bem específicas 
para obterem um custo-benefício adequado à realidade 
dessas regiões. Para mais dados sobre este assunto, você, 
poderá acessar as informações disponibilizadas pela Red 
de Biodigestores para Latinoamérica y Caribe de 2016, 
Oportunidades para el desarrollo de un sector sostenible 
de biodigestores de pequeña y mediana escala en LAC. 
Disponível em: http://redbiolac.org/2016/11/ya-esta-disponible-
la-publicacion-sobre-biodigestores-en-version-digital-descarguela-
aqui/ 
http://redbiolac.org/2016/11/ya-esta-disponible-la-publicacion-sobre-biodigestores-en-version-digital-descarguela-aqui/
http://redbiolac.org/2016/11/ya-esta-disponible-la-publicacion-sobre-biodigestores-en-version-digital-descarguela-aqui/
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Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
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Reatores do tipo filme fixo - UASB 
Dos reatores anaeróbios de filme fixo, o mais conhecido é o Upflow Anaerobic 
Sludge Blanket ou Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo (UASB), 
que apresenta um alto desempenho na produção de biogás e caracteriza-se pelo fluxo 
ascendente dos efluentes. Na Figura 19, é possível observar a estrutura interna de um 
reator UASB. 
Sua peculiaridade está no fluxo ascendente contínuo na câmara de digestão, 
causado pela disposição da entrada da biomassa, que se dá na parte inferior da câmara. 
Ao se iniciar as operações, o perfil de sólidos no reator varia de muito denso e 
com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação, próximas ao fundo 
(leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve, próximo ao topo do reator (manta de 
lodo). 
 
Figura 19 - Esquema de funcionamento de biodigestor de fluxo ascendente – UASB 
 
Fonte: Campos (1999). 
Como o biodigestor é vertical, a biomassa inserida passa primeiramente pelo 
leito de lodo e manta de lodo, e como ambas possuem uma densidade de micro-
organismos muito elevada, há uma agilização no processo de digestão. 
Um dispositivo de separação de gases, sólidos e líquidos (separador trifásico) 
evita que o fluxo ascendente dos gases que se formam nos processos de estabilização 
carregue as partículas que se desgarram da manta de lodo, permitindo que estas 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 37 
retornem à câmara de digestão, ao invés de serem arrastadas para fora do sistema junto 
com o digestato. 
Esse lodo gerado e armazenado no reator UASB deve ser retirado do fundo do 
tanque de forma equilibrada para não comprometer a flora bacteriana. Ademais, este 
modelo requer um maior controle na operação, pois a formaçãodos grânulos não é um 
processo simples, havendo baixa velocidade do crescimento dos micro-organismos 
metanogênicos, além de possuir uma construção estrutural mais complexa (JUNQUEIRA, 
2014). 
Contudo, pode ou não ser adicionado um inóculo, uma vez que adicionado, 
promove a diminuição do tempo necessário para a bioestabilização anaeróbia dos 
resíduos, já que contribui para a melhora da densidade microbiana (PROSAB, 2003). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uma limitação destes reatores se baseia-se no fato de não tolerarem altas 
concentrações de sólidos na alimentação do sistema, necessitando uma boa separação 
prévia sólido-líquida. 
Na Figura 20, observa-se um biodigestor modular de fibra de vidro vertical 
rígido, semienterrado no solo, uma adaptação dos reatores de fluxo ascendente 
convencionais. 
 
Definição 
O inóculo é composto que contém micro-organismos 
típicos da digestão anaeróbica anterior, fornecendo ao 
novo substrato uma população adicional de micro-
organismos já adaptados ao substrato. 
São retirados do interior de um biodigestor já em 
operação, fazendo com que acelere a adaptação da 
nova biodigestão. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 38 
Figura 20 - Foto de um reator tipo UASB 
 
Fonte: JIE (2016). 
Biodigestores via seca 
Biodigestores em fase sólida, ou via seca, são mais comuns em operação por 
batelada, sendo alimentados com resíduos contendo entre 20 e 40% de ST, sendo 
normalmente utilizados para substratos como fração orgânica dos RSU, gramas, restos 
de alimentos, entre outros. 
A adição de água é dispensável nesse processo e a quantidade de sólidos no 
biodigestor afeta o seu volume e o processo de tratamento. Porém, devido à baixa 
concentração de água em sistemas de digestão em fase sólida, necessita-se de 
biodigestores com menores volumes (comparados às outras tecnologias estudadas nesse 
curso). 
Em contrapartida, tem-se a necessidade de bombas para recirculação do líquido 
proveniente de digestões anteriores, chamado de percolado ou lixiviado, sendo 
recirculado sobre a fração sólida e assim, inoculando o substrato e garantindo um nível 
de umidade no processo. Na Figura 21 observa-se o esquema desse sistema. 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 39 
Figura 21 - Biodigestor em fase sólida e em batelada, com recirculação de inóculo 
 
Fonte: Adaptado de Kothari et al. (2014). 
É possível regular a temperatura do processo e do líquido de percolação por um 
sistema de aquecimento embutido no piso no interior do reator, e por um permutador 
de calor que atua como reservatório para o líquido de percolação (SEADI, 2008). 
Porém, deve-se ressaltar que os reatores de via seca devem ser operados com 
um regime intermitente de recirculação, pois a recirculação contínua pode causar a 
diminuição na produção de metano acumulado pelo fato de contribuir para a acidificação 
do meio, lixiviando alguns compostos em que as arqueas metanogênicas não são 
capazes de metabolizar, inibindo-as (KUSH, 2013). 
A Figura 22 demonstra exemplos de três configurações de plantas com uso de 
biodigestores de via seca. 
 
Figura 22 - Exemplos de configurações especiais na fermentação a seco 
 
Fonte: BMELV (2010). 
O tempo de digestão da via seca é entre 2 a 4 semanas, dependendo do tipo 
de substrato. A seguir algumas características são apresentadas. 
• A produtividade de biogás é de 15 a 40% menor quando comparada com a via 
úmida; 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 40 
• Produzem quantidades mais baixas de metano, mesmo a taxas mais elevadas de 
carga orgânicas; 
• Suporta substratos com maior concentração de sólidos, além de maior tamanho 
de partícula; 
• Não é necessária grande diluição dos substratos; 
• O biorreator precisa ser aberto para ser preenchido e/ou esvaziado; 
• Alimentação do biorreator é descontínua. 
Um exemplo é o uso desta rota por fermentação em bolsas de plástico, uma 
adaptação da tecnologia de silagem. Nela, uma bolsa de plástico impermeável a gases, 
deitada sobre uma placa aquecível de concreto, é alimentada com substrato por meio 
de um equipamento de enchimento. 
O biogás é capturado por uma tubulação de coleta e transportado até o local 
de aproveitamento do gás. A umidificação do substrato se restringe à percolação regular, 
até que o material a fermentar se encontre submerso. 
Biodigestor de mistura contínua (CSTR) 
Os reatores de mistura contínua, também conhecidos como Continuous Flow 
Stirred Tank Reactor (CSTR), utilizam um alto nível tecnológico para geração de biogás, 
controlando de maneira bastante confiável todo o processo de biodigestão (temperatura, 
agitação, entre outros). 
São muito utilizados na Europa, em países como a Alemanha, Áustria e 
Dinamarca, para geração de biogás para codigestão de resíduos animais e vegetais e 
semelhante ao UASB, pode ser ou não adicionado inóculo. 
Também chamado de modelo de mistura completa, o CSTR é constituído de 
concreto reforçado, com sistema de aquecimento no interior e exterior das paredes e no 
chão. 
Possui também isolamento ao redor das paredes e debaixo do piso, garantindo 
perda mínima de calor. É composto por um misturador, sistema de trituração, 
controladores de temperatura, sistema de controle dos parâmetros físicos, químicos e 
microbiológicos, todos no interior do biodigestor Figura 23. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 41 
Figura 23 - Biodigestor de mistura completa – resíduos animais e vegetais 
 
Fonte: Curso de Operacionalização de Biodigestores (2016). 
A maioria dos sistemas são construídos com uma cobertura exterior e interior. 
A cobertura exterior protege dos elementos da atmosfera e a interna armazena o biogás. 
A Figura 24 apresenta uma foto do uso deste tipo de biodigestor em uma 
unidade de demonstração da Itaipu, instalada, operada e monitorada pelo CIBiogás. De 
acordo com as experiências do CIBiogás, recomenda-se que esse tipo de sistema opere 
com um teor de ST de no máximo 12%. 
 
Figura 24 - Unidade de Demonstração Itaipu de biometano 
 
Fonte: CIBiogás (2017). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 42 
A Figura 25 apresenta um biodigestor de mistura completa com agitação 
mecânica com agitador de eixo longo com demais equipamento desse sistema. 
 
Figura 25 - Biodigestor de mistura completa com agitação 
 
Fonte: BMELV (2010). 
3.4.3. Classificação dos biodigestores por porte 
Os intervalos que classificam os biodigestores entre pequeno, médio e grande 
variam bastante dependendo da literatura utilizada. 
Uma referência a se utilizar é a Lei Alemã de Energias Renováveis (EEG) (2004), 
país líder nesse assunto nos últimos anos. Assim, a classificação por porte sugerida está 
descrita a seguir. 
Biodigestores de pequena, média e grande escala 
São biodigestores construídos com foco no tratamento de efluentes em 
atividades produtivas, podendo, também, ser instalados com foco específico na produção 
de biogás, visando uso para energia elétrica, onde, em alguns casos, são utilizados 
cultivos energéticos como substrato na biodigestão. 
 
 
 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por serem de pequena, média e grande escala, demandam um nível tecnológico 
mínimo para manter a operação com pouca mão de obra e custos reduzidos de 
manutenção. Porém, isso varia muito conforme a disponibilidade de recursos, subsídios, 
substratos, clima, custo da mão de obra, entre outros fatores que implicam no sistema 
de implantação do biodigestor e na garantia da eficiência do processo e a viabilidade 
econômica do investimento. 
Biodigestores domésticos 
Os biodigestores domésticos são caracterizados por terem uma boa relação 
entre custo de instalação, operação, manutenção e eficiência. Além disso, são aplicados 
para pequenas vazões e regiões com poucos recursos financeiros. 
Há centenas de anos os modelos indianos e o chinês, apresentadosno capítulo 
3.4.2, vêm sendo utilizados em regiões carentes para o tratamento de esgoto, resíduos 
de alimentos e efluentes de animais, para que haja produção de biogás e digestato. 
Porém, nas últimas décadas, seu uso cresceu em diversas regiões do planeta, 
como Ásia, África, América Latina e Caribe, devido ao aumento da demanda e difusão 
da tecnologia. 
Modelos com maior nível tecnológico vêm sendo desenvolvidos para uso 
doméstico nos últimos anos em busca de melhorar a sustentabilidade de regiões urbanas 
(Figura 26). Porém, nitidamente, tem custos mais elevados e não são acessíveis a todas 
 
Na Europa, em busca de aumentar o uso de fontes 
renováveis de energia, alguns países começaram a 
pagar mais pela energia elétrica gerada por essas 
fontes, o que é chamado de subsídio. Isso viabilizou o 
cultivo de grãos para armazenamento (silagem) e uso 
durante todo o inverno, inclusive no inverno rigoroso, 
para produção de biogás. No Brasil e na América Latina, 
em geral, a grande quantidade de efluentes e resíduos 
disponíveis para a biodigestão e a falta de subsídios, 
não incentivam os cultivos energéticos para produção 
de biogás. 
 
Exemplo 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 44 
as classes sociais, e por isso ainda é mais utilizável, nessa categoria, os modelos indianos 
e o chinês. 
 
Figura 26 - Exemplos de biodigestores modernos adaptados para aplicações domésticas (Biogás 
Home) 
 
Fonte: Homebiogas (Disponível em: <https://homebiogas.com>). 
3.4.4. Eficiência das tecnologias na produção de biogás 
A realização de um projeto de biogás está condicionada ao conhecimento 
profundo e multidisciplinar de todos os aspectos relacionados ao substrato, à tecnologia 
energética, legislação, administração, organização e logística. 
Considerando que o mercado oferece uma variedade incrível de opções 
técnicas, apresentaremos, brevemente, algumas tecnologias que estão atualmente 
disponíveis no mercado e os princípios para a escolha do substrato e da tecnologia a se 
usar. 
Existem inúmeras combinações entre componentes e equipamentos para 
utilização em uma planta de biogás, como também para a produção. As técnicas típicas 
são apresentadas na Tabela 4. 
 
Tabela 4 - Classificação das técnicas de geração de biogás conforme diferentes critérios. 
Critério Tipo 
Teor de matéria seca dos substratos - digestão úmida 
- digestão seca 
Regime de Alimentação - descontinua 
- semicontínua 
- contínua 
N° de fases do processo - uma fase 
- duas fases 
Temperatura do processo - psicrofílico 
- mesofílicos 
- termofílico 
Fonte: FNR (2010). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 45 
A consistência dos substratos depende do seu teor de matéria seca, o que 
justifica a classificação básica da tecnologia de biogás em técnicas de digestão seca e 
técnicas de digestão úmida. A digestão úmida se realiza com substratos bombeáveis, já 
a seca faz uso de substratos empilháveis. 
A diluição do substrato em água apresenta como vantagem a minimização dos 
riscos de choque de carga orgânica e/ou de cargas tóxicas ao processo de metanização, 
em função da diluição e solubilização da concentração desses compostos no meio líquido, 
bem como a digestão mais rápida do substrato devido a facilidade do contato dos micro-
organismos com o material que será degrado. 
Conforme definições estipuladas em publicação de apoio do Ministério do Meio 
Ambiente da Alemanha, baseadas na Lei Alemã de Energias Renováveis (EEG) de 2004, 
na entrada, um teor de matéria seca de no mínimo 30% (base em massa) e uma carga 
orgânica volumétrica de no mínimo 3,5 kg matéria orgânica dia no biodigestor. Na 
digestão úmida, o substrato líquido pode ter um teor de matéria seca de até 12% (em 
massa). 
Na Europa, a maioria das plantas de biogás agrícolas adotam a digestão úmida, 
realizada nos típicos reservatórios circulares. A explicação detalhada dos tipos de 
biodigestores já foi vista no item 3.4.2. 
Na técnica de fluxo contínuo, o substrato é bombeado várias vezes ao dia para 
o biodigestor, onde a mesma quantidade de substrato carregada no biodigestor chega 
no reservatório de digestato por pressão ou retirada. 
Já a alimentação semi-contínua, uma carga de substrato não fermentado é 
introduzida no biodigestor no mínimo uma vez a cada dia de funcionamento. 
Comprovou-se que a alimentação em pequenas cargas várias vezes ao dia 
oferece uma produção de gás uniforme e a utilização mais eficiente do espaço do 
biodigestor. 
Sobre o número de fases em que um processo pode ser conduzido, caracteriza-
se por bifásico quando as fases de hidrólise e metanização são realizadas em 
reservatórios diferentes, como também em diferentes condições, tais como, de pH e 
temperatura. 
Como já explicado no item 3.2 desse material, os micro-organismos são 
divididos em 3 categorias. Na prática, não há limites rígidos entre as diferentes faixas 
de temperatura, mas as variações bruscas podem prejudicar o seu desenvolvimento. 
Contudo, os micro-organismos metanogênicos possuem a capacidade de se 
adaptar a diferentes níveis de temperatura quando a sua variação é lenta e por isso a 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 46 
estabilidade do processo depende muito mais da constância da temperatura do que do 
valor absoluto em si. 
A eficiência tecnológica de um sistema de produção de biogás também está 
relacionada ao bom aproveitamento do gás. Por exemplo, se o biogás é utilizado para a 
geração de energia elétrica, deve-se operar o motor com potência instalada para gerar 
o máximo possível, sem que haja a necessidade de queimar o biogás excedente por 
meio de um queimador ou flare. 
Na Figura 27 é apresentado um gráfico com a estimativa de produção de biogás 
de um substrato genérico por quatro diferentes tipos de digestores anaeróbios: lagoa 
coberta, mistura completa, filme fixo e fluxo em pistão. As colunas representam o valor 
médio de produção e a linha preta no meio de cada coluna é a barra de erros que 
representa os intervalos dos valores de produção obtidos. 
 
Figura 27 - Produção de biogás por quatro diferentes tipos de digestores anaeróbios 
 
Fonte: Adaptado de Cantrell et al. (2008). 
A produção de biogás e metano a partir do substrato utilizado reflete a eficiência 
de um sistema de produção. Normalmente, este parâmetro está relacionado com a carga 
orgânica adicionada. 
O modelo e o nível tecnológico do biodigestor a ser escolhido para geração de 
biogás é uma decisão do responsável técnico e do proprietário ou usuário. Contudo, é 
importante que se tenha ciência dos limites de cada tecnologia no que diz respeito à 
geração de biogás. 
Os biodigestores de fluxo tubular, por exemplo, têm como vantagem o seu 
baixo custo. No entanto, não se pode esperar que estes reatores operem com a mesma 
eficiência dos biodigestores de mistura completa com controle de temperatura. 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 47 
Portanto, a tecnologia instalada deve ser compatível com o substrato utilizado 
(características e quantidade disponível), com a expectativa de produção, com a 
demanda energética do local, com as características do meio (temperatura, declividade 
do terreno, radiação solar, etc.) com a capacidade de tratamento do efluente líquido e 
pela demanda por fertilizante. 
3.4.5. Aterros sanitários 
Os aterros sanitários (Figuras 28 e 29) são locais em que os resíduos sólidos 
urbanos (RSU) são armazenados. Diferem dos lixões por terem impermeabilização do 
solo, cobertura para redução de odores e captura dos gases produzidos. 
Apesar de haver vários tipos de materiais além dos resíduos orgânicos, os 
aterros produzem biogás por serem um ambiente anaeróbio. 
O biogás de aterro possui uma menor concentração de metano (CH4) em 
relação ao biogás produzido em biodigestores, sendo composto, aproximadamente, por 
45% de CO2 (dióxido de carbono), 50% de CH4 (metano), e o restante por 3% de N2 
(nitrogênio),1% de O2 (oxigênio) e 1% de outros gases (LEONE, 2003). 
Figura 28 - Esquema de aterro sanitário 
 
Fonte: ABIDES (2016). 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 48 
Figura 29 - Foto de aterro sanitário 
 
Fonte: Blog da Engenharia (2014). 
Devido à presença de altas concentrações de componentes que demandam um 
tratamento mais avançado e, assim, tornam o processo mais custoso, o biogás gerado 
nesses locais é normalmente queimados em flares no próprio aterro. 
Os fatores que influenciam diretamente a produção de biogás aterros estão 
relacionados ao tipo e quantidade de lixo depositado, à temperatura e ao índice de 
pluviosidade no local, ao teor de umidade na massa de lixo, ao grau de compactação do 
lixo, à forma construtiva do aterro, especialmente quanto à espessura e material utilizado 
na cobertura do lixo, à idade do aterro e à pressão barométrica (CHESF, 1987). 
Muitos especialistas não consideram os aterros como uma tecnologia adequada 
para a produção do biogás e muitas vezes não tratam desse assunto quando se fala de 
digestão anaeróbia. 
A questão é que, a partir do momento em que o resíduo orgânico é depositado 
em um aterro sanitário, o seu uso após o tratamento e como um biofertilizante, torna-
se impossível. Assim, esses resíduos passam a ocupar um espaço sem poder ser 
reaproveitados. 
Em países desenvolvidos, a separação dos resíduos orgânicos é mais efetiva e 
estes são destinados ao processo de tratamento em biodigestores de mistura completa 
ou via seca. Porém, em países em desenvolvimento, diversos fatores dificultam a 
separação e destinação dos resíduos orgânicos das áreas urbanas para a digestão 
anaeróbia, tornando o aterro sanitário uma opção mais barata e acessível. 
Assim, mesmo que os aterros não sejam a melhor solução para os RSU devido 
as outras opções sustentáveis existentes, há muitos operando nos países em 
desenvolvimento, e o uso energético do biogás produzido pode garantir sua 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 49 
sustentabilidade financeira e evitar que o RSU seja destinado a lixões, causando maior 
impacto ambiental. 
Nas próximas aulas, veremos sobre as características, aplicação e tratamento 
do biogás para uso energético. Além disso, aprenderemos sobre o digestato e suas 
propriedades para aplicação no solo. 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Nesta aula foi possível iniciar o aprendizado sobre o processo de produção e 
aproveitamento energético do biogás, analisando os conceitos gerais, contexto histórico, 
caracterização dos substratos, dados sobre potencial de produção do biogás, processo 
de biodigestão anaeróbia e pré-tratamento do substrato. 
Na próxima aula, para darmos continuidade ao estudo, estudaremos sobre as 
características do gás produzido na biodigestão, os tratamentos que o biogás necessita 
para ser utilizado, como também do biometano, e as aplicações energéticas de ambos 
os gases. Além disso, serão apresentadas informações sobre o digestato e sua aplicação 
para fertilização do solo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 50 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ABIDES. Aterro sanitário no Ceará começa a produzir biogás gerado pelo 
lixo. 2016. Disponível em: <http://abides.org.br/aterro-sanitario-no-ceara-comeca-
a-produzir-biogas-gerado-pelo-lixo/>. Acesso em: 02 de outubro de 2017. 
 
BLOG DA ENGENHARIA. Biogás de aterros sanitários: o potencial 
energético dos resíduos. 2014. Disponível em: 
<https://blogdaengenharia.com/biogas-de-aterros-sanitarios-o-potencial-
energetico-dos-residuos/>. Acesso em: 23 de setembro de 2017. 
 
BMELV. Guia Prático do Biogás: Geração e Utilização. Ed. 5. 2010. 
Disponível em: <http://web-resol.org/cartilhas/giz_-
_guia_pratico_do_biogas_final.pdf> Acesso em 20 de setembro de 2010. 
 
Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaf, 2004. CAMPOS, J. R. (1999). 
Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição 
controlada no solo. Projeto PROSAB. Rio de Janeiro: ABES. 
CASTANHO, D. S.; ARRUDA, H. J. Biodigestores. In: semana de tecnologia em 
alimentos. Ponta Grossa: UTFPR, 2008.Cantrell et al. (2008). 
 
CHERNICHARO, C. Reatores anaeróbios. Belo Horizonte: UFMG, 2008. 
 
CHESF - Companhia Hidroelétrica de São Francisco, 1987, Resíduos Sólidos 
Urbanos (Lixo). Departamento de Engenharia de Geração / Div.de Tecnologia de 
Energia. Inventário de Fontes Energéticas Brasileiras. Vol.II: Tecnologias. 
Rio de Janeiro, 1987. 
 
CIBiogas. UD Itaipu. 2017. Disponível em: https://www.cibiogas.org/file/ud-
cibiog%C3%A1s-foto-marcos-labanca-24jpg-0 
CIENTÍFICA UnC/EMBRAPA, 1., 2007, Concórdia. Anais. Concórdia: Unc : Embrapa 
Suínos e Aves, 2007. 
COSTA, R.; KUNZ, A. Partida e operação de reator UASB em escala de 
bancada para remoção de carga orgânica em dejetos de suínos. In: 
JORNADA DE INICIAÇÃO 
 
Curso de Operacionalização de Biodigestores. (2016). CIBiogás. 
 
ECOINDUS. Se inicia la construcción de uno de los proyectos de biogás 
más innovadores de australia. 10 de Novembro de 2015. Disponível: 
<http://www.ecoindus.com/noticias/se-inicia-la-construccion-de-uno-de-los 
proyectos-de-biogas-mas-innovadores-de-australia/927>. Acesso em: 24 de 
Setembro de 2017. 
 
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR). Guide to Biogas – From 
production to use. Germany, 2010. 
http://web-resol.org/cartilhas/giz_-_guia_pratico_do_biogas_final.pdf
http://web-resol.org/cartilhas/giz_-_guia_pratico_do_biogas_final.pdf
https://www.cibiogas.org/file/ud-cibiog%C3%A1s-foto-marcos-labanca-24jpg-0
https://www.cibiogas.org/file/ud-cibiog%C3%A1s-foto-marcos-labanca-24jpg-0
Conceitos Básicos e Digestão Anaeróbia 
 51 
 
Handreichung Biogasnutzung, Institut für Energetik und Umwelt GmbH. BVA 
 
JIE – Jornar de Itaipu Eletrônico. Marechal Rondon ganhará a primeira filial da 
incubadora de empresas do PTI. 21 de 01 de 2016. Disponível em: 
<http://jie.itaipu.gov.br/conte%C3%BAdo/marechal-rondon-ganhar%C3%A1-primeira-
filial-da-incubadora-de-empresas-do-pti>. Acesso em: 24 de 09 de 2017. 
 
JUNQUEIRA, S. L. C. D. Geração de energia através de biogás proveniente 
de esterco bovino: estudo de caso na fazenda aterrado. Rio de Janeiro: 
UFRJ, 2014. Disponível em: 
<monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10011533.pdf>. Acesso em: 19 
de Maio de 2018. 
 
KTBL - Kuratorium fur Technik und Bauwesen in der Landwirtschalt (Association for 
Technology and Structures in Agriculture). Online European Feedstock Atlas basis 
version. 2016. Disponível em: <http://daten.ktbl.de/euagrobiogasbasis>. Acesso em 23 
nov. 2016. 
 
KUNZ, A. Manejo de Biodigestores. In: Curso sobre uso de biodigestores no 
tratamento de dejetos suínos, 11, 2007, Concórdia. Santa Catarina. 
 
KUNZ, A.; OLIVEIRA, P.A.V.; HIGARASHI, M.M. Biodigestor par ao 
tratamento de dejetos de suínos: influência da temperatura ambiente. 
Comunicado Técnico, Embrapa - Suínos e Aves, v. 416, p. 1-5, 2005. 
 
KUSH, S. Understanding and Managing the Start-up Phase in Dry 
Anaerobic Digestion.ResearchConferenceInTechical Disciplines. 2013. 
Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/259963856>. 
Acesso em: 19 de Maio de 2018. 
 
LEONE, J., 2003, America Experience on Landfill Biogas Recovery. 
AMERESCO CETESB, 2003. 
 
MADIGAN, M. et al. (2010). Microbiologia de Brock. Porto Alegre: Artmed. 
 
METCALF & EDDY. Wastewater Engineering: Treatment and reuse. 4ª Ed. New 
York, 2003. 
 
PORTAL NOVA. Famílias substituem botijões de gás por biodigestor no Agreste 
e Sertão. 07 de Setembro de 2017. Disponível em Portal Nova: 
<http://novamais.com/noticias/37058/familias-substituem-botijoes-de-gas-por-biodigestor-
no-agreste-e-sertao>. Acesso em: 24 de setembro de 2017, 
 
PROBIOGÁS. Brasil. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Probiogás. 
Guia técnico de aproveitamento energético de biogás em estações de 
tratamento de esgoto / Probiogás; organizadores, Ministério das Cidades, 
http://novamais.com/noticias/37058/familias-substituem-botijoes-de-gas-por-biodigestor-no-agreste-e-sertao