65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 13. Engenharia Sanitária

DIGESTÃO ANAERÓBICA DE RESÍDUOS DE FRUTAS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

Yara Maria Gomes Rocha - Universidade de Fortaleza Marcella Parente Sansana - Universidade de Fortaleza Juan Carlos Alvarado Alcócer - Universidade de Fortaleza João Batista Furlan Duarte - Universidade de Fortaleza Mona Lisa Moura de Oliveira - Universidade Fortaleza

INTRODUÇÃO:

O biogás é um gás resultante da degradação da matéria orgânica (vegetal e/ou animal), através da digestão anaeróbia. Durante esse processo, de biodigestão anaeróbica, a agitação ou homogeneização do substrato no biodigestor é um fator importante. Isto porque mantém um contato total e permanente das bactérias com o substrato (matéria orgânica a degradar). Podem se formar no interior da mistura microbolhas de gases, principalmente CO2, que aprisionam grande número de bactérias, impedindo sua atuação no processo de degradação o que reforça a importância da agitação. Ainda há que se considerar a necessidade de distribuição uniforme ao longo do leito da temperatura e da quebra da crosta formada, o que é favorecido pela agitação (SILVIA, 1977; MAGALHÃES, 1986; VISWANATH et al., 2006). Convém ressaltar que um conjunto de fatores irá favorecer o manuseio adequando do biodigestor, tais como ausência de oxigênio (necessário para a classe de bactérias anaeróbicas – responsáveis pela síntese do biogás), temperatura adequadas para a sobrevivência destas bactérias (30 a 45 oC), presença de matéria orgânica e ausência de produtos químicos tóxicos (sabões e detergentes) (AMARAL et al., 2004; TORRES & LLORÉNS, 2008).

OBJETIVO DO TRABALHO:

Desenvolver e testar um biodigestor anaeróbico em escala laboratorial para produção de biogás a partir de resíduos de frutas de indústria da região. O desenvolvimento desse biodigestor tem com finalidade viabilizar seu uso em escala industrial, bem como a produção de energia elétrica.

MÉTODOS:

Foi desenvolvido um biodigestor anaeróbico em escala laboratorial constituído de aço inox, composto por um conjunto mecânico hélices-agitadores, com volume total de 4,5 litros e 0,15 m de diâmetro interno e 0,25 m de altura. O mesmo foi acoplado a um motor trifásico com inversor de frequência da marca Siemens através de um eixo horizontal. Durante a batelada-teste foram realizados monitoramentos do processo através das análises: - Sólidos Totais (ST) – através do Standard Methods 2540D (Total Suspended Solids Dried at 103 a 105 ºC), levado à mufla e mantido à temperatura de 575 ºC por um período de duas horas. - Fração gasosa (biogás) – Utilizou-se o Kit análise de biogás com biofoto microprocessado da Alfakit, como também o cromatógrafo a gás Varian CP 3800, empregando-se coluna capilar (CP-Sil 5 CB), com 50 m de comprimento e diâmetro 0,50 mm, para a determinação das concentrações dos gases do biogás. - pH – Através do pHmetro de bancada AT – 350 da Alfakit. Foi também utilizada uma solução de 10% de NaOH para ajuste do pH. - DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) - Através de um teste padrão a temperatura constante (20 ºC), durante um período de incubação de 5 dias (kit de DBO da Alfakit). Foram coletadas e analisadas seis amostras de 50 ml cada do substrato durante o processo.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Nesta batelada-teste pode-se obervar uma redução média de ST de 25% durante o período de retenção da M.O. Já a DBO apresentou uma redução de 47%, enquanto que em seguida o processo reverteu-se, aumentando-se com o abaixamento do pH (de 8 para 4,5). O Ajuste do pH no início do processo é de suma importância, já que as bactérias metanogênicas, essenciais para a formação do metano, são favorecidas em pH>5 (AMARAL et al.,2004; ORRICO Jr. et al., 2010). O teor de metano observado no biogás após o 18° foi inferior ao que consta na literatura, com concentração de superior a 60% (AMARAL et al.,2004; ORRICO Jr. et al., 2010), necessitando alguns ajustes na configuração do sistema, como por exemplo regulagem da linha de gás, redução da perda de carga e redução do abaixamento da temperatura do biogás a saída do biodigestor. Vale ressaltar que a ausência do H2S a saída do biodigestor até 18º dia está também relacionada à sua absorção em um frasco lavador contendo água deionizada. Após este período, observa-se a saturação da água e o surgimento do H2S (máximo de 4,6 ppmv).

CONCLUSÕES:

O uso de biodigestores anaeróbicos constitui uma forma alternativa de se produzir energia renovável, gerando riqueza para a indústria e para o próprio Estado. Devido o pH desta batelada ter se mantido baixo durante a maior parte do período de retenção da M.O, as bactérias acidogênicas, podem ter sido favorecidas dificultando a formação da atuação das bactérias metanogênicas, geradoras de metano. Com os dados médios da concentração da fração gasosa (biogás), foi possível estimar algumas propriedades, dentre elas a densidade do gás e seu poder calorífico, para as quais obtemos valores de 13 MJ.m-3 e 1,653 kg.m-3, respectivamente. Nota-se elevado valor da densidade do biogás, isto se deve aos valores elevados de CO2 presente na fração gasosa, sendo portanto, necessário otimizar a redução de CO2 da fração gasosa. Em suma, o biodigestor desenvolvido apresentou-se eficiente na produção do biogás durante a 1º quinzena da batelada-teste, entretanto ainda susceptível a ajustes em sua configuração, a fim de identificar os principais fatores que podem maximizar os vetores energéticos (maior concentração de metano) da unidade produtiva em escala laboratorial.

Palavras-chave: Sustentabilidade, Biodigestão, Reaproveitamento.