otimização da produção de metano na biodigestão da cama

I Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos de Animais
Geração de Energia a partir de Resíduos Animais
11 a 13 de Março de 2009 – Florianópolis, SC – Brasil
OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE METANO NA BIODIGESTÃO DA
CAMA-DE-FRANGO
Catarino, R.P.*1; González, A.P.N.2; Oliveira, L.R.P.3
1
Biólogo e pesquisador da Recolast Impermeabilizações Ltda., Av. Gaivota Preta, 201, 07124-700,
Guarulhos-SP Brasil, [email protected]
2
Engenheiro Mecânico e pesquisador da Recolast Impermeabilizações Ltda.
[email protected]
3
Engenheiro Civil e pesquisador da Empresa Recolast Impermeabilizações Ltda.
[email protected]
Resumo
A utilização de biodigestores para o tratamento de resíduos orgânicos com o
objetivo de gerar energia térmica e elétrica, já cosolidou-se muito nos últimos anos.
A biodigestão da cama de frango, mostra-se uma perfeita alternativa para o avicultor
transformar seu problema ambiental em geração de renda, através da utilização do
biogás e do biofertilizante.
O objetivo deste trabalho foi otimizar a produção de metano, gás presente no
biogás fundamental para combustão, num sistema de biodigestor tubular, implantado
na Fazenda Pedra Furada, município de Palmeiras do Tocantins – TO. O metano
era produzido em baixa concentração (em torno de 15%) devido a cama de frango
não possuir características ideais para tal produção (baixo pH em torno de 5,7,
sendo o ideal 8, afluente pouco diluído e pouca concentração de bactérias
metanogênicas). A baixa concentração deste gás, impedia efetuar-se a combustão
do mesmo, inviabilizando a produção de energia térmica e/ou elétrica.
Para otimizar a produção, alteramos a diluição da cama que de 1:1 (L : Kg),
passou-se para 3:1 e inoculamos um complexo Enzimático para elevar o pH do
afluente e colonizar o interior do biodigestor, favorecendo assim, a multiplicação das
bactérias metanogênicas.
Após aproximadamente 40 dias das ações corretivas, observou-se a
estabilidade no sistema, onde o pH de entrada e saída mantiveram-se na faixa de 8
e 7.5, respectivamente, o biofertilizante saindo mais líquido, diminuindo muito
problemas com entupimentos, além de conseguir-se a combustão do biogás através
de queimadores, onde o metano apresenta-se na faixa de 57%.
Palavras-chave: biodigestão, cama de frango, biogás, biofertilizante.
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OPTIMATION OF METHANE PRODUCTION FROM LIQUID CHICKEN
MANURE BED
Abstract
The use of Bio-Digestors for bio-gas production, with animal manure as
fertilizer, is a common practice in Palmeiras, Tocantins T. O., where watersheds that
have poultry, swine, chickens and cows in concentrated livestock are the main
culture. Electricity Bio-Gas production from chicken manure will be the best option for
local economy and environmental safeguard. The optimization of Methane
generation process from chicken manure will be a good financial resource for
agricultural local people, allowing a change in their economic perspectives, through
the employment of bio-gas obtained from their manure and turned into Bio-Fertilizer
water and Bio-Electricity. The solid obtained from the digestor will become other
excellent safe agricultural bio-fertilizer, without Nitrogen stabilization and
environmental pollution.
The research aimed the monitoring of microbiological water quality in a
watershed characterized by the utilization of animal waste as fertilizer. The
watershed is located in Pedra Furada, Palmeiras, municipal district, Tocantins, T.O.
Brazil. There, the Methane Gas was produced in low quantities (about 15%) and with
poor biological litter conditions.
The biological litter had low PH factor, about 5,7; and poor dilution conditions,
whereas it was not provided enough water quantities.
On the other hand, this situation will lead to the absence of Acetinobacter and
Methanifers Bacteries. In the end, enough quantities of gas were impossible to
obtain, which would allow good combustion and good serviceability of the hot energy.
Also, a good generation of electricity was not possible, thus wasting the availability of
primary manure. The biological litter was modified, allowing a bacterial bloom.
In such case, the dilution factor was 1:1.- (in volume ratio), becoming 3:1.dilution factor.
After approximately 40 days, the chemical condition was changed. The litter
became stable, where the ph factor was 8 for influent and 7,5 for outfluent water.
The liquid was more fluidic, more liquefied and biologically stable, qualifying
for Hidrophonical appliances.
Key-words: animal manure, bio-gas, waste water.
Introdução
Os gastos com energia elétrica na avicultura são muito representativos,
podendo contribuir com até 60% do custo. A biodigestão se apresenta como uma
ótima alternativa para o tratamento da cama de frango, podendo contribuir com a
amortização de parte deste custo.
A biodigestão é o processo pelo qual bactérias anaeróbias, num ambiente
desprovido de oxigênio (biodigestor), degradam a matéria orgânica, obtendo como
subprodutos biogás e biofertilizante, produtos com alto valor agregado.
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O biogás produzido a partir da biodigestão da cama de frango pode ser
utilizado para o aquecimento dos pintinhos, através de simples queimadores a gás,
que efetuará a combustão do biogás e conseqüente produção de calor,
indispensável nas duas primeiras semanas do ciclo, além de se implantar geradores
á biogás para promover o funcionamento dos sistemas de alimentação, iluminação e
ventilação das granjas.
Com a utilização dos subprodutos, biogás e biofertilizante, o avicultor
conseguirá amortizar muitos de seus gastos, tornando-se assim mais competitivo,
além de enquadrar-se nas exigências ambientais regionais.
O grande desafio neste seguimento é produzir biogás com uma expressiva
concentração de metano, em torno de 55%, onde experiências anteriores mostraram
que através da biodigestão da cama de frango é possível se produzir biogás, porém
poucas com satisfatória concentração de metano, muitas vezes inviabilizando a
geração de energia elétrica e/ou térmica.
Material e Métodos
O presente trabalho foi desenvolvido durante o período de julho a setembro
de 2008, na Fazenda Pedra Furada, situada no município de Palmeiras do Tocantins
– TO, que possui como principal atividade a avicultura de corte.
Foi utilizado um biodigestor tubular do tipo Recolast, já existente, produzido a
partir da confecção de laminados de PVC flexível, estruturado com tela de poliéster,
sendo bicolor onde a face preta é provida de aditivos que proporcionam maior
resistência ao ataque de bactérias e a face cinza é provida de aditivos que lhe
confere maior resistência aos raios U.V. O biodigestor tubular forma um conjunto
integrado, composto pelo reator anaeróbico e o gasômetro, em termos de volume o
reator ocupa 70% e o gasômetro os 30% restantes. O presente biodigestor 4 x 15m
possui um volume total de 195m³ sendo 130m³ reator anaeróbio e 65m³ gasômetro.
Foi tomado como base o tempo de retenção hídrica (TRH) de 60 dias, sendo a
alimentação feita por batelada diariamente. Após os 60 dias o efluente
(biofertilizante) deixa o biodigestor, sendo direcionado, através da gravidade, para a
lagoa de biofertilizante/ estabiliação, onde permanecerá até ser utilizado no solo
como fertilizante.
Para efetuar-se a diluição da cama de frango, foi utilizado um tanque de
alimentação, tanque circular suspenso com capacidade de 7m³ e um aerador
propulsor para promover o batimento da massa, operando durante 4hs/ batelada,
quebrando as partículas grosseiras, obtendo assim o afluente bem homogêneo com
partículas não superiores a ½”. Após a homogeneização foi adicionado a Enzima
Orgânico Acelerador – ORGANIASE®. Foi inoculado, a quantidade teste, de 200l de
ORGANIASE® dividida em 10 dias (20L/ dia).
Como forma de controle, após 20 dias de efetuar-se as ações corretivas
foram efetuadas análise de pH do efluente interno e de saída do biodigestor.
Com o objetivo de ampliar ainda mais a colonização bacteriana interna do
biodigestor, foram efetuados algumas bateladas, alimentação, com rumem bovino
proveniente de matadouro.
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Para a medição do biogás foi utilizado o Kit Biogás – Alfakit e um queimador á
gás para acompanhar a duração e intensidade da chama. Os testes foram iniciados
a partir do 20° dia após as ações corretivas.
Resultados e Discussão
Como podemos observar na Figura 1, com a adição do complexo enzimático
obtivemos uma considerável elevação do pH nos efluentes. O complexo enzimático,
formou uma solução Buffer, mantendo ph interno e de saída entre 8 e 7,5,
respectivamente, favorecendo muito a ação bacteriana interna, que segundo a
normativa PAES 413:2001 de engenharia agrícola da Philippine, a faixa ideal para o
metabolismo das bactérias metanogênicas está entre 7 e 8,5, sendo inferiores a 6,2
altamente tóxica para esses microorganismos.
Com o metabolismo bacteriano ativado, ocorreu rapidamente a formação de
gases, dentre eles o gás metano, devido a otimização no metabolismo das bactérias
metanogênicas, agora em maior quantidade. Com isso, a produção de metano foi
bastante satisfatória, onde através de testes de combustão no queimador, pode-se
observar o aumento na duração da queima do biogás, como mostra a Figura 2.
Conclusões
Analisando os resultados, concluímos que a biodigestão da cama de frango é
uma excelente matéria-prima para obtenção de metano, porém deve-se criar as
condições adequadas para tal, inoculando ao biodigestor o complexo enzimático
ORGANIASE®, criando o meio favorável para a multiplicação bacteriana,
adicionando logo após, algum tipo de dejeto animal (bovinos, suínos, eqüinos,etc.)
que possuam uma rica flora intestinal, como forma de otimizar e acelerar a
colonização do biodigestor com bactérias metanogênicas, uma vez que a cama de
frango por si só possui baixa concentração desses microorganismos.
O complexo enzimático favoreceu também as características do
biofertilizante, que agora apresenta-se mais líquido, facilitando a aspersão e seu pH
mais perto do neutro, diminuindo assim, custos com a calagem do solo.
Literatura Citada
PHILIPPINE AGRICULTURAL ENGINEERING STANDARD, PAES 413:2001,
Agricultural Structures – Biogas Plant, Anexo B, pág. 19, B.2.
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Figura 1. valores de pH interno e do biofertilizante durante o período de monitoramento.
Figura 2. Minutos combustão, tempo de duração do queimador mantido aceso.
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