Biodigestores. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 1

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1 Fontes alternativas de energia - Biodigestores 1

2 - Cenário A modernização do setor agrícola implica em: maior demanda de energia maior preocupação/legislação com relação aos aspectos sanitários Uma maior geração de dejetos animais e restos vegetais Os Biodigestores geram os seguintes produtos: Biofertilizante Ausência de odores Além de fertilizante pode ser utilizado como insumo em rações animais Biogás e permitem de forma geral uma redução dos microorganismos patogênicos nos dejetos da propriedade. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 2

3 Características do Biogás O Biogás é uma mistura dos seguintes gases: Metano (CH 4 ) principal componente (60ma 80%) Dióxido de carbono (CO 2 ) Nitrogênio e Gás Sulfídrico em proporções menores O biogás é produzido naturalmente em determinados ambientes: pântanos e outros locais em que a celulose sofre decomposição natural. O biogás é resultado da fermentação anaeróbica (sem ar) de dejetos animais, resíduos vegetais e de lixo orgânico residencial e industrial, em condições adequadas de umidade. O metano é um gás incolor, altamente combustível, queima com chama azul/lilás, sem fuligem e com pouca poluição Fontes alternativas de energia - Biodigestores 3

4 Características do Biogás Em função da percentagem de metano no biogás, o seu poder calorífico varia de a kcal/m 3, podendo atingir kcal/m 3 se todo o CO 2 for eliminado Equivalência do biogás com outras fontes de energia: 1 m 3 de biogás equivale a: 0,61 litro de gasolina 0,57 litro de querosene 0,55 litro de óleo diesel 0,45 kg de GLP (gás liquefeito de petróleo) 0,79 litro de álcool 1,538 kg de lenha 1,428 kwh de energia elétrica Fontes alternativas de energia - Biodigestores 4

5 Características do Biogás Estimativa do consumo residencial de biogás para uma família de 5 pessoas: Atividade m 3 /dia Cozinha 2,10 Iluminação 0,63 Geladeira 2,20 Banho quente 4,00 Total 8,93 Esse total corresponde a ¼ de bujão de gás GLP de 13 kg e pode ser obtido com os dejetos (esterco) de 20 a 24 bovinos. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 5

6 Características Construtivas Os Biodigestores podem ser contínuos ou de batelada (lote): Contínuos: os dejetos são inseridos no sistema em intervalos de tempo curtos e regulares Batelada: o resíduo é inserido com intervalo de tempo prolongado, de uma só vez (lote) e é mantido fechado durante o processo. Os seguintes parâmetros servem de base para o dimensionamento de um biodigestor: Quantidade e tipo de dejetos disponível, Necessidade de energia Necessidade de fertilizante Necessidade de tratamento de dejetos Fontes alternativas de energia - Biodigestores 6

7 Características Construtivas Os modelos mais conhecidos de biodigestores contínuos são o Indiano e o Chinês. Nesse países o biogás é uma importante fonte de energia no meio rural. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 7

8 Modelo Indiano caracteriza-se por possuir uma campânula como gasômetro, a qual pode estar mergulhada sobre a biomassa em fermentação, ou em um selo d água externo, e uma parede central que divide o tanque de fermentação em duas câmaras. A função da parede divisória faz com que o material circule por todo o interior da câmara de fermentação. O modelo indiano possui pressão de operação constante, ou seja, à medida que o volume de gás produzido não é consumido, o gasômetro tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume, portanto, mantendo a pressão constante no interior. O fato de o gasômetro flutua sobre o substrato ou sobre o selo d água, e issso reduz as perdas durante o processo de produção do gás. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 8

9 Modelo Indiano Esquema construtivo do biodigestor indiano H - é a altura do nível do substrato; Di - é o diâmetro interno do biodigestor; Dg - é o diâmetro do gasômetro; Ds - é o diâmetro interno da parede superior; h1 - é a altura ociosa (reservatório do biogás); h2 - é a altura útil do gasômetro. a - é a altura da caixa de entrada. e - é a altura de entrada do cano com o afluente. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 9

10 Modelo Indiano O resíduo a ser utilizado para alimentar o biodigestor indiano deve apresentar uma concentração de sólidos totais (ST) não superior a 8%, para facilitar a circulação pelo interior da câmara de fermentação e evitar entupimentos dos canos de entrada e saída do material. O abastecimento também deverá ser contínuo, ou seja, geralmente é alimentado por dejetos bovinos e/ou suínos, que apresentam uma certa regularidade no fornecimento. Do ponto de vista construtivo, apresenta-se de fácil construção. O gasômetro de metal pode encarecer o custo final. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 10

11 Modelo Indiano Vista 3D do biodigestor indiano Fontes alternativas de energia - Biodigestores 11

12 Modelo Chinês Formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria para a fermentação, com teto abobado, impermeável, destinado ao armazenamento do biogás. Este biodigestor funciona com base no princípio de prensa hidráulica, de modo que aumentos de pressão em seu interior resultantes do acúmulo de biogás resultam em deslocamentos do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em sentido contrário quando ocorre descompressão. O modelo Chinês é constituído quase que totalmente em alvenaria, dispensando o uso de gasômetro em chapa de aço, o que reduz os custos, contudo pode ocorrer problemas com vazamento do biogás caso a estrutura não seja bem vedada e impermeabilizada. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 12

13 Modelo Chinês Esquema construtivo do modelo chinês D - é o diâmetro do corpo cilíndrico; H - é a altura do corpo cilíndrico; Hg - é a altura da calota do gasômetro; hf - é a altura da calota do fundo; Of - é o centro da calota esférica do fundo; Og - é o centro da calota esférica do gasômetro; he - é a altura da caixa de entrada; De - é o diâmetro da caixa de entrada; hs - é a altura da caixa de saída; Ds - é o diâmetro da caixa de saída; A - é o afundamento do gasômetro; Fontes alternativas de energia - Biodigestores 13

14 Modelo Chinês Neste tipo de biodigestor uma parcela do gás formado na caixa de saída é libertado para a atmosfera, reduzindo parcialmente a pressão interna do gás, por este motivo as construções de biodigestor tipo chinês não são utilizadas para instalações de grande porte. Semelhante ao modelo indiano, o substrato deverá ser fornecido continuamente, com a concentração de sólidos totais em torno de 8%, para evitar entupimentos do sistema de entrada e facilitar a circulação do material. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 14

15 Modelo Chinês Vista 3D do modelo chines Fontes alternativas de energia - Biodigestores 15

16 Atividade A produção de biogás no setor avícola é viável economicamente. O custo com energia representa aproximadamente 4% do custo total de produção das aves em um sistema totalmente automatizado. As Tabelas a seguir mostram resultados de produção de biogás a partir da cama dos aviários e do consumo de energia para a produção dessas aves. Todos os dados referem-se a aves de corte. A partir dessa tabelas, faça uma estimativa: a) do porcentual de economia de energia elétrica nessa atividade se a cama for destinada à produção de biogás; b) da redução porcentual do custo de produção das aves. Considere apenas um ciclo e os valores médios dos três tipos de cama. Fontes alternativas de energia - Biodigestores 16

17 - Atividade Fontes alternativas de energia - Biodigestores 17

18 - Atividade Fontes alternativas de energia - Biodigestores 18