CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA FACULDADE DE TECNOLOGIA DE PIRACICABA GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA DE BIOCOMBUSTÍVEIS

Transcrição

1 CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA FACULDADE DE TECNOLOGIA DE PIRACICABA GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA DE BIOCOMBUSTÍVEIS Construção de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente em Escala Experimental Utilizando Materiais Recicláveis PIRACICABA JUNHO

2 CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA FACULDADE DE TECNOLOGIA DE PIRACICABA GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA DE BIOCOMBUSTÍVEIS CLAUDIMEIA A. PROENÇA LEANDRO A. FERNANDES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a FATEC PIRACICABA como requisito parcial à obtenção do Título de Graduação de Tecnólogo de Biocombustíveis. Orientador: Prof o. MSc. Alexandre Witier Mazzonetto PIRACICABA JUNHO-2011

3 AUTORIZO A DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Fernandes, Leandro Anami e Proença, Claudimeia Aparecida Construção de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente em Escala Experimental Utilizando Materiais Recicláveis / Leandro Anami Fernandes e Claudimeia Aparecida Pronça; orientador Alexandre Witier Mazzonetto. Piracicaba, p. Trabalho de Graduação (Graduação Tecnologia) Faculdade de Tecnologia de Piracicaba Centro de Educação Tecnológica Paula Souza. 1.Biogás 2. Reator UASB 3. Mazzonetto, Alexandre orientador I Titulo

4 "...a vingança nunca é plena, mata a alma e a envenena. (Sr. Madruga)

5 AGRADECIMENTOS Aos nossos familiares, pela paciência, apoio e compreensão. Ao Alexandre Witier Mazzonetto, por todo auxílio, orientação e incentivo até o ultimo momento. À Faculdade de Tecnologia de Piracicaba, por nos disponibilizar as dependências para a realização de nossos experimentos. À Estação de Tratamento de Esgoto do Piracicamirim, a qual forneceu todo o material necessário. Ao Ariel Ton pela colaboração e atenção. Ao Elias Beltran pelo companheirismo ao decorrer do projeto. Ao William Betine. Ao Pedro Marchini pela ajuda nunca negada. À todos os colegas e amigos os quais colaboraram para a realização desse projeto. Eu, Claudimeia Aparecida Proença, agradeço à todos os amigos da minha turma, pelos três anos de convivência, no qual formamos uma família. Agradeço a Pedro Marchini pela ajuda nunca negada.

6 RESUMO O presente trabalho consiste na construção de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com a finalidade do tratamento do esgoto sanitário visando o desenvolvimento na área de produção de biogás. O trabalho foi elaborado devido à preocupação com a crescente demanda energética por conta do crescimento populacional, contribuindo de forma descontrolada, para o esgotamento de fontes esgotáveis de energia. Com tratamento anaeróbio é possível a obtenção do biogás, podendo gerar energia limpa, hoje muito valorizada para rebater nos créditos de carbono. Com a utilização de reatores anaeróbios, promove-se redução DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e DQO (demanda química de oxigênio), com baixo custo na construção e manutenção uma vez que pode ser compacto e não demandar energia.buscando os meios de poder ajudar a sociedade retirando proveito dos resíduos que são lançados de forma muitas vezes incorretos. Idealizamos esse trabalho buscando aprimorar nossos conhecimentos em tecnologias que tragam benefícios socioambientais. Palavras-chave: Biogás, Reator UASB, Esgoto Urbano.

7 ABSTRACT This work involves the construction of upflow anaerobic reactors for the purpose of treating sewage for the development in the field of biogas production. The work was due to concerns about the increasing energy demand due to population growth, uncontrolled contributing to the depletion of exhaustible sources of energy. With anaerobic treatment is possible to obtain the biogas, which can generate clean energy, highly valued today to counter the carbon credits. With the use of anaerobic reactors, is promoted BOD (biochemical oxygen demand) and COD (chemical oxygen demand) reduction, with low cost in construction and maintenance since it can be compact and does not require energy. Seeking ways to better support the company taking advantage of waste which are released so often incorrect. We thought this work attempts to contribute our expertise in technologies that bring social and environmental benefits. Key-word: Biogas, UASB Reactor, Urban Sewage.

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Fluxograma da ação dos grupos de bactérias na digestão anaeróbica da matéria orgânica...22 Figura 2: Imagem do efluente escoado por problemas estruturais em fossa Séptica no bairro de Lagoinha em São Gonçalo RJ...26 Figura 3. Biodigestor da Marinha/Canadense...29 Figura 4. Biodigestor da Marinha/Canadense...29 Figura 5. Biodigestor Chinês...29 Figura 6. Biodigestor Indiano...30 Figura 7. Configurações dos reatores anaeróbios utilizados no tratamento de esgoto sanitário...32 Figura 8. Regiões de reator RALF...34 Figura 9: Funcionamento de reator UASB...36 Figura 10: Projeto inicial desenvolvido para construção do reator anaeróbio...39 Figura 11: Flanges instaladas no reator (visão externa)...40 Figura 12: Flanges instaladas no reator (visão interna)...40 Figura 13: Registro de saída de lodo instalado...41 Figura 14 : Torneira de saída do efluente instalada...41 Figura 15: Caixa de entrada seguida de registro...42 Figura 16: Instalação da saída do biogás...43 Figura 17: Diâmetro do suporte de PVC...43 Figura 18: Comprimento do suporte de PVC...43 Figura 19: Disposição do suporte dentro do reator...44 Figura 20: Variações do diâmetro do bambu...45 Figura 21: Variações do diâmetro do bambu...45

9 Figura 22: Variações do diâmetro do bambu Figura 23: Variações do diâmetro do bambu...45 Figura 24 : Variações do diâmetro do bambu...45 Figura 25: Comprimento do anel de bambu...45 Figura 26: Ligamento do reator ao gasômetro...46 Figura 27: Gasômetro do reator de leito de PVC após a oitava passagem...50 Figura 28: Gasômetro do reator de leito de bambu após a oitava passagem...51 Figura 29: Efluente antes do tratamento...52 Figura 30: Efluente após a 5ª passagem no reator com leito de PVC...52

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1. Poder calorífico do biogás com relação a proporção de CH 4 e CO Tabela 2. Poder calorífico de combustíveis...20 Tabela 3. Análise de ph das amostras de efluente tratado...52

11 LISTA DE ABREVIATURAS COV - Carga orgânica volumétrica DQO Demanda Química de Oxigênio DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio ETE Estação de Tratamento de Esgoto FORSU - Fração Orgânica de Resíduos Sólidos Urbanos GNC Gás Natural Combustível IPCC Intergovernament Painel Climatic Change OHPA Obligate Hidrogen Poducting Acetogenic ph Potencial hidrogeniônico PCI - Poder Calorífico Inferior PCS Poder Calorífico Superior PEAD - Polietileno de Alta Densidade PVC - Policloreto de Vinil RAFA Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente RALF Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado ST Sólidos Totais SST Sólidos em Suspensão Totais THD Tempo de Detenção Hidráulica UASB Up-flow Anaerobic Sludge Blanket

12 TABELA DE SIMBOLOS CO 2 - Dióxido de carbono CH 4 Metano NH 3 Amônia N 2 Nitrogênio H 2 S Gás sulfídrico H 2 Hidrogênio O 2 - Oxigênio

13 SUMÁRIO Pag. 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Biogás Histórico Conceitos e características do biogás Aspectos Microbiológicos da Fermentação Anaeróbia Temperatura ph, Alcalinidade E Ácidos Voláteis Esgoto Sanitário Tratamento de Esgoto Requisitos Ambientais Biodigestores Inóculo MATERIAIS E MÉTODO Materiais Construção do reator Testes dos Reatores RESULTADOS E DISCUSÕES CONCLUSÃO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 54

14 1. INTRODUÇÃO O crescimento da demanda energética tem se intensificado nos últimos anos devido ao constante crescimento populacional, de forma que a utilização descontrolada de fontes esgotáveis de energia vem trazendo grande preocupação ao redor do planeta. Mesmo havendo grande incentivo e conscientização da população para a redução do uso de energia, é inevitável a grande dependência que a sociedade criou da mesma forçando o desenvolvimento de alternativas. Outra razão para se levantar questões importantes com relação ao crescimento populacional é o aumento da quantidade de resíduos sólidos ou líquidos gerados, tanto industriais como domésticos. Por esses fatores, o interesse em pesquisas direcionadas a solucionar ou ao menos amenizar os impactos causados pelo crescimento da demanda energética e da geração de resíduos tem se intensificado. Dentre as alternativas energéticas, uma a qual tem recebido crescente atenção é o biogás, tendo se destacado pela facilidade de obtenção e vantagens ambientais de aproveitamento, tanto pelo impedimento de emiti-lo na atmosfera, uma vez que o gás metano, principal componente do biogás, é 21 vezes mais poluidor que o dióxido de carbono, quanto por sua matéria prima, que sempre tida como resíduo, agora considerada produto. Sua produção se dá pela degradação da matéria orgânica em meio anaeróbio, podendo ser gerado no meio natural, porém quando produzido em meio controlado, onde se cria um ambiente adequado para sua formação, é possível um melhor rendimento e também a captura desse gás. O grande atrativo do biogás é o seu potencial energético, pois pode ser aproveitado de diversas maneiras como, gás de cozinha, em aquecedores, combustível automotivo e a utilização de maior interesse nas áreas urbanas, conversão desse potencial combustível em energia elétrica. Conciliando a grande quantidade gerada de resíduos líquidos urbano (esgoto sanitário), e a grande necessidade desses pólos de consumo em suprir sua demanda energética, algumas estações de tratamento têm usufruído do método de tratamento anaeróbio aproveitando o potencial do biogás gerado utilizando-o para a geração de energia. 13

15 2. OBJETIVO Buscando um conhecimento prático do processo de produção de biogás, o objetivo central deste trabalho foi realizar, em escala experimental, a construção de dois reatores anaeróbios de fluxo ascendente e realizar testes, sendo o substrato utilizado esgoto sanitário. As construções e instalações foram realizadas nas dependências da Faculdade de Tecnologia FATEC Piracicaba. 14

16 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Biogás Histórico De acordo com Soares (2010) o início das descobertas de gases provenientes da degradação de compostos orgânicos foi em 1667, por Shirley, quem observou a geração de um gás combustível nos pântanos, porém a descoberta de que gás se tratava veio apenas em 1776, por Alessandro Volta, determinando a presença de metano no denominado gás do pântano. Em 1808, o químico inglês Humphrey Davy, observa a formação de gases pela fermentação da palha de estábulos umedecida, onde identifica a formação de gás metano e gás carbônico. Em 1844, Louis Pasteur mostra que o gás metano pode ser produzido por meio da fermentação de uma mistura de excrementos, palha de estábulo e água, discutindo a propriedade combustível do gás metano (CUNHA, 2002). A primeira instalação operacional destinada a produzir biogás para seu aproveitamento combustível que se tem registrado foi realizada apenas em 1857, na Índia, para sua utilização em um hospital de hanseníase. Foi nesse mesmo período que se estabeleceram as bases teóricas e experimentais da biodigestão anaeróbia por Fischer e Schrader, na Alemanha e Grayon, na França, entre outros. Posteriormente, em 1890, surgiu a primeira instalação européia onde o biogás era utilizado para iluminação das ruas de Exeter, Inglaterra (SOARES, 2010). Apesar do conhecimento que já se tinha do potencial do biogás, sua exploração era bastante reduzida, até que nos anos 40, a carência energética provocada pela II Guerra Mundial fez com que o biogás voltasse a ser utilizado, tanto nas cozinhas, no aquecimento das casas como para alimentação de motores de combustão interna (SOARES, 2010). Já nos anos 50 e 60, com o crescimento de fontes de energia tradicionais, desestimulou a produção de biogás nos países desenvolvidos, permanecendo a importância da produção apenas em países com poucos recursos energéticos como na Índia e na China (COSTA, 2006). Com o surgimento de uma nova crise energética nos anos 70, países europeus voltam a despertar interesse pela produção do biogás (COSTA, 2006). 15

17 Segundo Amaral (2004), a partir de 1983, com a alta capacidade técnica de alguns grupos de pesquisa em instituições públicas no Brasil, foram iniciadas no país a instalação de unidades de biodigestão de grande porte adotando-se crescentemente a digestão anaeróbia como alternativa para o tratamento de efluentes industriais sendo o volume de biogás gerado, o qual não era aproveitado, na ordem de m 3 /dia, o equivalente a litros/dia de óleo diesel. Há algum tempo atrás, apesar de um interesse maior pelo biogás, ele era tido apenas como um subproduto, no entanto o aquecimento da economia e o aumento acentuado do preço dos combustíveis convencionais têm encorajado as pesquisas na produção de energia a partir de novas fontes alternativas e economicamente atrativas de forma a reduzir o uso de fontes naturais esgotáveis (COSTA, 2006). A produção de energia elétrica a partir do biogás tem sido bastante corrente em vários setores da economia. No setor agrícola, por exemplo, granjas de suínos têm utilizado o tratamento anaeróbio para o tratamento dos dejetos e águas residuais e para gerar biogás, convertendo-o em energia elétrica ou energia térmica. Já no cenário urbano tem se notado um crescimento no aproveitamento do biogás gerado no tratamento de resíduos sólidos, em aterros sanitários e provenientes do tratamento de esgoto urbano para geração de energia elétrica (COSTA, 2006) Conceitos e características do biogás Denomina-se biogás, a mistura gasosa gerada pela decomposição da matéria orgânica em meio anaeróbio. Esse gás é uma mistura combustível composta, essencialmente, por metano (CH 4 ) e dióxido de carbono (CO 2 ), contendo gases traços como amônia (NH 3 ), gás sulfídrico (H 2 S), hidrogênio (H 2 ), nitrogênio (N 2 ), oxigênio (O 2 ) e vapor de água, tendo suas concentrações e presença variáveis dependendo do substrato decomposto e método utilizado para sua decomposição (tipo de biodigestor, reator, etc). O biogás é um gás agressivo, em termos de corrosão, exigindo cuidados especiais nos equipamentos utilizados. Esta característica é conseqüência da presença de traços de ácido sulfídrico (MARTINS et al, 2009). 16

18 De acordo com Costa (2006) a concentração dos gases pode variar nas seguintes proporções: - Metano (CH 4 ): de 50 a 90%. - Dióxido de carbono (CO 2 ): de 10 a 50%. - Gases traços: de 1 a 5% divididos em: - Hidrogênio (H 2 ): de 0 a 1% vol. - Gás sulfídrico (H 2 S): de 0 a 3% vol. - Nitrogênio (N 2 ) + oxigênio (O 2 ): de 0 a 1% vol. De acordo com França Jr. (2008), os fatores que mais influenciam a quantidade e a qualidade do biogás são: Natureza do substrato Substratos nutritivos servem de fonte de alimento aos microrganismos que degradarão a matéria orgânica e gerando o biogás. Alguns minerais como cálcio, magnésio, potássio, sódio, ferro, zinco, cobalto, molibdênio, cobre e manganês são indispensáveis em doses fracas para as reações enzimáticas. Outros elementos de grande importância para o rendimento dos gases gerados na fermentação são carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre. Composição orgânica Quanto maior a concentração de matéria orgânica maior será a produção de biogás sendo carbono, nitrogênio e sais orgânicos os principais nutrientes dos microrganismos. O nitrogênio é encontrado principalmente nos dejetos animais (inclusive seres humanos), enquanto que os polímeros presentes nos restos de culturas representam a principal fonte de carbono. Teor de água O teor de água deve ser preferencialmente maior que 60% do peso total do substrato. Temperatura A temperatura tem grande influência no processo enzimático das bactérias formadoras de metano. À temperatura de 10 C a atividade das bactérias é muito baixa e acima de 65 C o calor destrói as enzimas. A faixa ideal para a produção de biogás está entre 32 e 37 C para bactérias mesofílicas e de 50 a 60 C para bactérias termofílicas. 17

19 Matérias tóxicas, detergentes e outros produtos químicos devem ser evitados ao máximo, pois uma pequena concentração destes produtos pode provocar a morte das bactérias (COSTA, 2006). O potencial energético do biogás está diretamente relacionado à quantidade de metano presente na mistura gasosa, sendo ele o determinante do PCI do biogás. O metano, a concentração de 100%, tem o PCI de 9,9 kwh/m 3 em condições de pressão a 1 atm e temperatura de 0 C (MARTINS et al, 2009). Tabela 1: Poder calorífico do biogás com relação a proporção de CH 4 e CO 2 Composição Química do Poder Calorífico Inferior Peso Específico (Kg/Nm 3 ) Biogás (Kcal/Kg) 10% CH 4, 90% CO 2 1, ,43 40% CH 4, 60% CO 2 1, ,52 60% CH 4, 40% CO 2 1, ,98 65% CH 4, 35% CO 2 1, ,14 75% CH 4, 25% CO 2 1, ,01 95% CH 4, 05% CO 2 0, ,60 99% CH 4, 01% CO 2 0, ,02 Fonte: Costa (2006) Pode se restringir as características físico-químicas do biogás apenas aos dois principais gases presentes na mistura, o metano e o dióxido de carbono, porém a presença dos gases traços influencia na escolha da tecnologia de operação, limpeza e combustão. Essas substâncias, ao entrarem com o combustível no processo de combustão acabam por absorver parte da energia gerada, diminuindo assim seu poder calorífico à medida que se aumenta sua quantidade, ocorrendo a mesma interferência com a presença de umidade no biogás (BACCHINI et al, 2009). A produção de biogás utilizando-se esgoto sanitário como matéria prima tem se destacado nos últimos anos por seu processo de produção fazer parte do tratamento desse efluente, removendo 99% dos agentes patogênicos e reduzindo DQO podendo usufruir de seu potencial energético (AVELLAR et al, 2002). Costa (2006) menciona que o biogás gerado nas estações de tratamento de esgoto é mais rico em metano que o produzido em aterros sanitários tendo como exemplo a ETE de Barueri, cujo biogás produzido contém concentração média de 18

20 metano de 66,5%. Outras fontes, como França Jr. (2008) mencionam que a concentração de metano no biogás gerado na biodigestão anaeróbia de esgoto sanitário fica entre 60 e 70%. De acordo com o IPCC, citado por Salomon et al (2005), as emissões de metano provenientes de águas residuárias domésticas podem ser calculadas anualmente de acordo com a seguinte equação: E = Popurb taxadbo5 FET FCM MFEM R Onde Popurb = população urbana do País (habitantes) (dados do IBGE - maio, 2005); taxa DBO 5 = taxa de geração de demanda bioquímica de oxigênio (DBO 5 por habitante por ano); FET = fração de esgoto tratada (fração adimensional); FCM = fator de correção de metano (% - fração adimensional); MFEM = máximo fator de emissão de metano (fração adimensional ou gch 4 g -1 DBO 5 ); e R = quantidade de metano recuperado (GgCH 4 por ano). Segundo Salomon et al (2005), algumas referências bibliográficas considera-se que cada quilograma de DQO removido (em termos de matéria orgânica degradada) resulta em 350 L de biogás, nas condições normais de temperatura e pressão. Estudos realizados mostram que na ETE Barueri, localizada na grande São Paulo, ocorre uma produção média diária de m 3 com PCI estima de kcal/nm 3, com volume de esgoto tratado de 7 m 3 /s.isso significa que, diariamente, a ETE Barueri tem disponível na forma de biogás o equivalente a Mcal. Levando-se em consideração uma turbina a gás funcionando ininterruptamente durante as 24 horas de um dia, e que tenha rendimento da ordem de 30%, essa ETE apresenta um potencial de produção de 1,55MW elétricos por dia (AVELLAR et al, 2002). A viabilidade do emprego do biogás se inicia pela avaliação de equivalência energética entre o biogás e o combustível a ser substituído. Outras propriedades também precisam ser avaliadas como presença de contaminantes, acidez, pressão, potencial de produção e concentração de metano (ALVES, 2000). A tabela a seguir faz um comparativo das características de diversos combustíveis, expondo seu poder calorífico tanto inferior quanto superior. 19

21 Tabela 2: Poder calorífico de combustíveis Combustível Massa Específica PCS PCI kg/m 3 kcal/kg kcal/kg Petróleo Carvão vapor n.d Carvão metalúrgico n.d Lenha Cana de açúcar n.d Óleo diesel Óleo combustível Gasolina Gás liquefeito de petróleo 552 (líquido) 2,92 (gás) Nafta Querozene Gás canalizado n.d Gás de coqueria n.d Coque de carvão mineral n.d Lixivia n.d Carvão vegetal Álcool anidro Álcool hidratado Bagaço de cana n.d Gás de refinaria 0, Gás natural n.d Fonte: Alves (2000) De acordo com Alves (2000), o biogás tem características bem próximas ao GNC (Gás Natural Combustível), podendo ser utilizado nas condições em que é gerado. Dependendo da sua aplicação, faz-se necessária a redução da concentração de H 2 S, CO 2, redução da umidade ou até mesmo a elevação da pressão. Por conta dessa semelhança, a aplicação do biogás toma como referencia as especificações do GNC, portanto uma máquina projetada para queimar GNC queima o biogás sem necessidade de adaptações desde que esteja dentro das especificações. O gás metano tem trazido grande preocupação nos últimos anos devida seu grande potencial poluidor da atmosfera, uma vez que é definido como 21 vezes mais 20

22 prejudicial ao ambiente que o CO 2. Sendo assim, o aproveitamento energético desse gás tem sido cada vez mais valorizado, tanto para evitar sua emissão na atmosfera quanto para o aproveitamento do processo de sua geração, o qual gera a degradação de matéria orgânica (Esgoto sanitário, dejetos animais, resíduos industriais), promovendo um tratamento adequado para seu descarte (MEYSTRE, 2007). 3.2 Aspectos Microbiológicos da Fermentação Anaeróbia No tratamento anaeróbio de efluentes, após a diminuição da quantidade de oxigênio, começam a predominar microrganismos anaeróbios facultativos, ou seja, aqueles que preferencialmente não usam oxigênio na decomposição da matéria orgânica, podendo, porém, utilizá-lo. Segundo Foresti, 1999, estas bactérias, primeiramente, convertem o material orgânico particulado em compostos dissolvidos, num processo, denominado hidrólise ou liquefação (primeira fase). Os polímeros orgânicos (glicídios, lipídeos, protídeos,...) de tamanho consideravelmente grande para penetrarem no interior das células bacterianas, podem somente ser degradados sob a ação de enzimas hidrolíticas extracelulares (celulases, hemicelulases,...). Os oligômeros e os monômeros assim formados, de tamanho suficientemente pequeno para penetrar no interior das células, são então metabolizados. A passagem da membrana citoplasmática se faz por duas vias: difusão passiva segundo a gradiente de concentração ou por transporte ativo das proteínas membranáceas. No interior das células, estes substratos são metabolizados em função do equipamento enzimático da célula, em ácidos orgânicos, cetonas, álcoois, NH 3, H 2 e CO2. É a fase de acidificação (segunda fase). De um ponto de vista bioquímico, percebe-se que a hidrólise e a fase ácida constituem duas etapas distintas, (LETTINGA, 1994) Por outro lado, microbiologicamente, verifica-se que as bactérias não podem sobreviver somente da fase de hidrólise, visto que tudo acontece no exterior da célula. São, portanto, as mesmas bactérias que realizam as duas fases, agrupadas por esta razão em uma só fase. Estas bactérias são anaeróbias estritas ou facultativas, porém na sua maioria são anaeróbias estritas, (MEYSTRE, 2007) Esta segunda fase se caracteriza, portanto, por ser um processo bioquímica, pelo qual as bactérias obtêm energia pela transformação da matéria orgânica hidrolisada. Durante esta fase são produzidas quantidades consideráveis de compostos orgânicos 21

23 simples e de alta solubilidade, principalmente ácidos graxos voláteis. Os metabólitos finais das bactérias hidrolíticas acidogênicas são excretas das células e entram em solução no meio. Eles passam, então, a ser substrato das bactérias acetogênicas, (PECORA, 2006) As bactérias acetogênicas produzem o hidrogênio como metabólito obrigatório (em inglês, denominados OHPA Obligate Hydrogen Producing Acetogenic). A existência destas bactérias foi mostrada por CUNHA, em Na terceira fase (acetogênese), As bactérias acetogênicas desempenham um importante papel entre a acidogênese e a metanogênese. Bactérias acetogênicas, produtoras de hidrogênio são capazes de converter ácidos graxos com mais de 2 carbonos a ácidos acéticos, CO2, H2 que são os substratos para as bactérias metanogênicas. Nesta fase, o efluente possui alto DBO, valor usado para indicar a concentração de matéria orgânica, (PECORA, 2006). Figura 1: Fluxograma da ação dos grupos de bactérias na digestão anaeróbica da matéria orgânica Fonte: CHERNICHARO (1997) 22

24 3.2.1 Temperatura A temperatura é um dos fatores ambientais mais importantes da digestão anaeróbia, pois afeta o processo biológico de diferentes maneiras, dentre elas, quanto à velocidade das reações químicas e bioquímicas (CHERNICHARO, 1997). Segundo CHERNICHARO (1997), os microrganismos têm grade influencia sob a temperatura do meio em que eles se encontram. Três faixas de temperatura podem ser associadas ao crescimento microbiano para a maioria dos processos biológicos (LETTINGA, 1994): - FAIXA PSICROFÍLICA entre 0 e 20 C aproximadamente; - FAIXA MESOFÍLICA entre 20 e 45 C aproximadamente; e - FAIXA TERMOFÍLICA entre 45 e 70 C. Em cada uma dessas três faixas, são normalmente referenciados três valores de temperatura para caracterizar o crescimento microbiano: - Temperatura mínima, abaixo da qual o crescimento não é possível; - Temperatura ótima, onde o crescimento é máximo; e - Temperatura máxima, acima da qual o crescimento não é possível. A taxa de crescimento microbiano em temperaturas próximas à mínima é normalmente baixa, aumentando exponencialmente com o acréscimo da temperatura, atingindo o máximo próximo à temperatura ótima. A partir deste ponto de crescimento ótimo, o aumento de alguns graus provoca uma queda abrupta na taxa de crescimento, podendo fazê-la atingir o valor zero, (MEYSTRE, 2007) ph, Alcalinidade E Ácidos Voláteis A relação entre ph, alcalinidade e ácidos voláteis é muito importante para o controle e a operação adequada dos processos anaeróbios. As arqueas metanogênicas são sensíveis ao ph, uma vez que o crescimento ótimo ocorre em uma estreita faixa de valores (6,5 e 8,2). O ph atua de duas formas principais no processo: diretamente, 23

25 afetando a atividade de enzimas ou indiretamente, afetando a toxicidade de compostos (FORESTI et al, 1999). Nos processos anaeróbios os dois principais fatores que afetam o ph são o ácido carbônico e os ácidos voláteis, a um dado volume líquido. Os valores de DBO são superiores a 10 g/l. Na quarta e última fase, os compostos orgânicos simples formados na fase acetogênica, são consumidos por bactérias estritamente anaeróbias, denominadas bactérias metanogênicas, que dão origem ao metano (CH 4 ) e ao gás carbônico (CO 2 ). Estas bactérias metanogênicas desenvolvem-se preferencialmente em valores de ph próximos do neutro (ph = 7,0), entre 6,8 e 7,3, (PECORA, 2006). 3.3 Esgoto Sanitário As águas residuárias domésticas ou com características semelhantes são denominados esgoto sanitário ou simplesmente esgoto (COSTA, 2006). O esgoto sanitário despejado é em geral, de origem domestica, industrial, comercial, de áreas agrícolas, entre outras. Quando de origem urbano é predominantemente constituído de despejos domésticos. Sua formação é basicamente composta por urina, fezes, restos de comida, papel, sabão, detergente, água de banho e lavagem em geral, entre outros (TSUTIYA et al, 2001). São diversos os constituintes que resumidamente são divididos em quatro grupos, sólidos em suspensão, matéria orgânica, nutrientes e organismos patogênicos (TSUTIYA et al, 2001). Com os efeitos destes constituintes, quando lançados em excesso no meio ambiente, ou mais especificamente nos corpos receptores, provocam conseqüências desastrosas muitas vezes com difícil recuperação. Este processo esta vinculado principalmente no acumulo de nitrogênio e fósforo no ambiente, assim como o aumento da DBO nos corpos d água (CENBIO, 2004). A característica da poluição na atmosfera é basicamente pela inserção de poluentes na mesma. São classificados poluentes substancias ou agentes físicos que podem provocar de forma direta ou indireta qualquer alterações ou efeitos adverso no ambiente, nos ecossistemas ou na saúde do ser humano. A verdade é uma só, qualquer substancia artificial, mesmo que inicialmente não poluente, se for adicionada a um meio 24

26 acima da sua própria capacidade assimilativa pode se tornar para este meio um poluente (LIMA-E-SILVA et al 2002). Uma má digestão do lodo pode comprometer os benefícios sanitários e ambientais que são esperados do tratamento dos esgotos (VON SPERLING,ANDREOLI,2001). Teoricamente o sistema de coleta e transporte de esgoto no Brasil não está incluso as águas pluviais, ele se utilizam de predominante o seu sistema separador absoluto de esgotamento sanitário, com suas linhas de drenagem independente para águas de chuvas e que não contribuem para a ETE. Porem existem locais onde a sua vazão aumenta em até vinte vezes em época de chuvas (PROSAB, 2008). O tratamento ocorre através de diversos procedimentos de higienização, conforme a destinação prevista, os lodos podem ser desinfectados de maneira que se possam reduzir os níveis de microrganismos patogênicos. Os poluentes orgânicos e metais pesados requerem métodos de remoção considerados economicamente inviáveis, sendo a melhor estratégia se evitar a contaminação nos esgotos brutos (CESÁRIO SILVA et al,2001). Ainda que apenas 0,1% do esgoto de origem doméstica seja constituído de impurezas de natureza física, química e biológicas, e o restante seja água, o contato com esses efluentes e a sua ingestão é responsável por cerca de 80% das doenças e 65% das internações hospitalares. Atualmente apenas 10% do total de esgoto produzido no Brasil recebe algum tipo de tratamento, os 90% restante são despejados sem nenhum tratamento em solos, rios, córregos e nascentes, sendo a maior fonte de degradação do meio ambiente e de proliferação de doenças (COSTA, 2006). A falta de um tratamento adequado e a construção incorreta das fossas sépticas pode causar grandes impactos ambientais. A falta do serviço de coleta de esgoto contribui para a poluição dos recursos hídricos superficiais e subsuperficiais, trazendo risco para saúde humana e de animais. Um exemplo disso é o caso do bairro Lagoinha em São Gonçalo, Rio de Janeiro, onde fossas sépticas mal estruturadas pela pressão populacional e a negligencia das políticas públicas ocasionou o escoamento do efluente nas vias públicas, ocasionando interferências ambientais e problemas de higiene para a população local (MACHADO et al, 2008). 25

27 Figura 2: Imagem do efluente escoado por problemas estruturais em fossa Séptica no bairro de Lagoinha em São Gonçalo RJ. Fonte: MACHADO, Tratamento de Esgoto Segundo Avellar (2002), o objetivo principal do tratamento de esgoto é corrigir suas características indesejáveis de tal maneira que seu uso ou disposição final possa ocorrer de acordo com as regras e critérios definidos pelas autoridades regulamentadoras. Resumidamente, o processo de tratamento de esgotos pode ser separado nas seguintes etapas: gradeamento, caixas de areia, decantação primária, adensamento por gravidade, digestão anaeróbia, desidratação e filtragem por prensa. Nos digestores anaeróbios, durante o processo de oxidação da matéria orgânica, ocorre a liberação de biogás. A principal vantagem do processo anaeróbio está na degradação do material orgânico, que é acompanhada da produção de energia na forma de biogás. A produção de lodo desse processo é menor do que a dos processos aeróbios: no aeróbio são 97% contra apenas 30% do anaeróbio (Van Haandel et al, 1994). Outras vantagens da utilização da digestão anaeróbia no tratamento do esgoto sanitário (PROSAB, 2008) - Reduzido consumo de energia, uma vez que dispensa o uso de bombas, aeradores, válvulas solenóides, painéis elétricos, etc. - Baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação. - Produção de metano, um gás combustível de elevado teor calorífico. 26

28 - Possibilidade de preservação da biomassa (colônia de bactérias anaeróbias) sem alimentação do reator por vários meses. Salientando a contribuição do processo de digestão anaeróbia como vetor na redução da poluição ambiental, pode-se citar como exemplo estudos realizados por Acuri (1986) citados por Avellar et al (2002), nos quais, durante a biodigestão anaeróbia, com tempo de retenção de 06 (seis) dias, ocorreu uma destruição de 99% do agente patogênico Salmonella typhosa, presente nos testes realizados com dejetos de bovinos. 3.4 Requisitos Ambientais De acordo com a Lei n 6938 de 31 de agosto de 1981, que dispõe sobre Política Nacional de Meio Ambiente, em seu artigo 2 diz... tem por objetivo a preservação, melhoria e recuperação da qualidade ambiental própria á vida, visando assegurar ao país condições de desenvolvimento sócio-econômico, aos interesses de segurança nacional e de proteção da dignidade da vida humana. Buscando meio de tratamento viável ao resíduo esgoto sanitário, podendo evitar o contato com as margens do rio, seu desaguamento em lugares impróprios, sem tratamento adequado para o mesmo. Segundo resolução do CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efuentes, e dá outra providencias (Companhia e tecnologia de saneamento ambiental- CETESB). Com o consumo crescente e impactos ambientais causados pelas fontes de energia tradicionais, o governo e a sociedade são levados a pensar em novas alternativas para a geração de energia elétrica. Segundo o Balanço Energético Nacional (MME, 2004) mais de 40%da matriz energética nacional do Brasil é renovável enquanto a média mundial não chega a 14%. No entanto 90% da energia elétrica no país é gerado em grandes hidrelétricas, o que provoca grandes impactos ambientais, tais como o alagamento dessas áreas e a consequente perda da biodiversidade local. O Banco Mundial (2004) diz que a emissão descontrolada de biogás de aterro sanitário converte-se em problemas com as autoridades reguladoras e com os donos de 27

29 propriedades vizinhas pois contem em sua composição, em concentração menos que 1%, o sulfato de hidrogênio (H 2 S) e os mercaptanos responsáveis pelo mau cheiro de aterros. Além disso, o metano é um perigo potencial por ser combustível e explosivo em concentrações entre 5% a 15% no ar. O biogás pode migrar abaixo da superfície nas zonas saturadas, especialmente durante os meses de inverno, quando o solo está saturado com a umidade da superfície, podendo se acumular em estruturas fechadas causando um perigo potencial. O metano não tem odor e é portanto impossível de ser detectado sem instrumentação apropriada. A conversão do gás metano em dióxido de carbono na sua combustão em motores ou outro conversor de energia promove uma redução no potencial de aquecimento global, podendo se enquadrar a um financiamento externo do chamado mecanismo de desenvolvimento limpo (MDL) previsto no Protocolo de Quioto. 3.5 Biodigestores A produção controlada de biogás se dá em sistemas denominados biodigestores os quais são planejados de maneira a reproduzir um ambiente propício para a degradação da matéria orgânica por bactérias anaeróbias, responsáveis pela produção de metano (FRANÇA Jr., 2008). Para a digestão anaeróbia de substratos com alta concentração de matéria orgânica (entre 10 a 40%) são empregados biodigestores mais simples, devido a alta taxa de atividade microbiológica, relacionada a quantidade de matéria orgânica (FRANÇA Jr., 2008). Biodigestores para alta concentração de matéria orgânica: - Biodigestor da Marinha ou Canadense (fig. 3 e 4): é um modelo construído horizontalmente, com largura maior que a profundidade. O compartimento para o armazenamento do biogás é constituído por uma cúpula de plástico maleável, tipo PVC, que infla de acordo com a produção de gás. Pode ser construído enterrado. Tem como vantagem a capacidade de grande carga de substrato, de acordo com seu dimensionamento (FRANÇA Jr., 2008). 28

30 Figura 3 e 4: Biodigestor da Marinha/Canadense - Biodigestor Chinês (fig. 5): Desenvolvido na China onde as propriedades eram pequenas sendo assim eram construído em alvenaria na posição vertical e enterrado para ocupar menor espaço (FRANÇA Jr., 2008). Figura 5: Biodigestor Chinês Fonte: França Jr. (2008) - Biodigestor Indiano (fig. 6): Este biodigestor se posiciona na vertical e enterrado assim como o chinês porem contém algumas alterações. Possui um compartimento para o armazenamento do gás constituído por uma cúpula metálica à qual se move verticalmente conforme a quantidade de gás produzido (FRANÇA Jr., 2008). 29

31 Figura 6: Biodigestor Indiano Fonte: França Jr. (2008) Para substratos de baixa carga orgânica (menos de 10%), são utilizados reatores anaeróbios. Entre eles, os mais conhecidos são os de fluxo ascendente denominados comumente como RAFA ou UASB e RALF. Como os microrganismos são essenciais para que ocorram as reações, é importante que, além da existência de um ambiente favorável no interior dos reatores, o substrato seja colocado em contato íntimo com a biomassa para promover a sua degradação (KATO el al., 1999). O reator UASB foi desenvolvido na década de 70 pelo professor Lettinga e sua equipe, na Holanda. Inicialmente essa tecnologia foi desenvolvida para o tratamento de águas residuárias industriais. A idéia de testar o processo UASB para tratamento de águas residuárias domésticas nasceu de discussões sobre tecnologias apropriadas para países em desenvolvimento. Com o passar dos anos os estudos foram se desenvolvendo principalmente para condições tropicais. Hoje em dia esse tipo de reator encontra-se bastante difundido para o tratamento de diversos tipos de águas residuárias, inclusive esgoto sanitário (FERNANDES, 2000). No Brasil, especificamente para tratamento de esgoto, existe uma alta predominância do uso de reatores UASB. Um levantamento realizado em 1998 mostra que naquele ano havia um total de 200 reatores em funcionamento, estando 95% localizados no estado do Paraná. Ressaltando que nesse período apenas 7,8% do esgoto recebia algum tratamento (MARELI, 1998). 30

32 Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) apresentam características hidrodinâmicas favoráveis à formação de grânulos, possibilitando elevado tempo de retenção celular e acomodando, portanto, altas capacidades volumétricas de substrato, com tempo de detenção hidráulica curto, da ordem de grandeza de horas, dependendo das condições operacionais e das características dos afluentes, sendo possível desvincular o tempo de retenção celular do tempo de detenção hidráulica. Seu baixo TDH está relacionado hidrólise dos sólidos orgânicos, e por esse motivo não suporta altas concentrações de sólidos suspensos. A utilização do processo anaeróbio em dois estágios com reatores UASB pode propiciar melhor desempenho na remoção de sólidos suspensos orgânicos, incrementando a hidrólise no primeiro reator, e conferir maior estabilidade ao sistema de tratamento, alcançando altas eficiências de remoção de matéria orgânica e de produção de metano (SANTANA et al, 2005). A grande vantagem dos reatores UASB está em sua eficiência em remoção de DBO e sólidos, cerda de 80% da DBO e 75% dos sólidos em suspensão, e isso com baixo TDH (FERNANDES, 2000). Na figura 7 Moraes (2005) expõe os tipos de reatores utilizados nos dias atuais para o tratamento anaeróbio do esgoto sanitário. 31

33 Figura 7: Configurações dos reatores anaeróbios utilizados no tratamento de esgoto sanitário. (a) lagoa anaeróbia, (b) fossa séptica, (c) filtro anaeróbio, (d) UASB, (e) leito expandido ou fluidificado. Fonte: MORAES, 2005 Os reatores anaeróbios de leito fluidizado (RALF), também têm sido amplamente pesquisados, tendo bastante sucesso em diversos trabalhos realizados com tratamento de águas residuárias, mostrando-se tecnicamente adequado. Uma de suas vantagens é a de evitar a colmatação, comum nos processos de leito fixo. A biomassa nesse tipo de reator é definida como uma estrutura complexa de células e produtos celulares, os quais formam grânulos grandes e densos que crescem fixos a superfícies dos sólidos fixos ou em suportes. Weber (2006) também dá grande importância para a 32

34 utilização de suportes. Num Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado (RALF), a biomassa encontra-se imobilizada num suporte sólido estando o conjunto fluidizado. É sabido que o desempenho deste tipo de reator é fortemente dependente do tipo de material que se utiliza como suporte de imobilização (Fox et al., 1990). As características desejáveis para esses suportes são: possuir grande área específica, possibilitarem a colonização acelerada dos microrganismos, serem estruturalmente resistentes, além de biológicos e quimicamente inertes e com preços reduzidos. Alguns dos materiais já utilizados são a areia, provavelmente por razões de disponibilidade e custo, sendo, no entanto, entendida como uma escolha longe do ótimo no que respeita à capacidade de retenção de biomassa, brita, cerâmica, bambu, silcatos minerais, óxidos metálicos, carvão ativado granular, vidro poroso, poliestireno, entre outros (CABELLO et al, 2009 e CAMPOS, 1994). Passig (1997) operou filtro anaeróbio de fluxo ascendente que continha material suporte em PVC, como alternativa a brita, comumente usada nesses tipos de reatores. O PVC apresentou-se como boa alternativa para a aderência de microrganismos, tendo alcançado eficiência média de 82 ± 7% para COV (carga orgânica volumétrica) média, expressa como DQO, de 0,48 kg/m 3.dia e 86 ± 7% para COV média de 0,75 kg/m 3.dia. Outros estudos realizados por Vallero et al. (2000) avaliaram a atividade microbiológica das células livres imobilizadas formadas em um filtro anaeróbio, em escala de bancada. Este experimento foi realizado utilizando quatro diferentes suportes inertes diferentes, material cerâmico de baixa porosidade (tijolo refratário), material cerâmico de alta porosidade (cerâmica especial), material polimérico de baixa porosidade (PVC) e material polimérico de alta porosidade (espuma). Os autores utilizaram esgoto sintético, com composição similar ao esgoto sanitário e, como inoculo, lodo de reatores UASB de indústria de papel. Eles concluíram que a porosidade teve importância crucial no que se refere à capacidade de retenção da biomassa. A ordem crescente de porosidade dos suportes utilizados no experimento foi determinada na seguinte sequência: PVC, tijolo refratário, cerâmica especial e espuma. O melhor desempenho dum material relativamente a outro tem a ver, fundamentalmente, com a maior capacidade de retenção de biomassa que está relacionada com as características da superfície, nomeadamente rugosidade, hidrofobicidade, interações eletrostáticas e com a porosidade e tamanho de poros do suporte (YEE, 1990) 33

35 As principais finalidades dos materiais utilizados são permitir o acúmulo de grande quantidade de biomassa, com conseqüente aumento do tempo de retenção celular; melhorar o contato entre os constituintes do afluente e dos sólidos biológicos contidos no reator, atuar como uma barreira física evitando que os sólidos biológicos sejam arrastados para fora do sistema, e ajudar a promover a uniformização do escoamento no reator. (ANDRADE et al, 2000). Baseados num modelo matemático simples, concluem que num suporte poroso, a capacidade máxima de fixação de microorganismos ocorre quando a relação entre o tamanho dos poros e das células se situa entre 2 e 5. Convém referir que a imobilização em suportes porosos pode ser problemática devido a efeitos difusionais internos. A utilização de alguns suportes não inertes tais como a argila pode ter um efeito estimulatório ou inibitório na atividade metanogênica devido a interações químicas entre o material e o meio de cultura (WANG e WANG, 1988). Segundo Weber (2006), o reator RALF é dividido em duas regiões, a primeira denominada de região de reação localizada na parte inferior, onde ocorre a degradação da matéria orgânica, a formação do biofilme e a produção de biogás, e a segunda chamada de região de sedimentação localizada na parte superior, responsável pela separação das biopartículas e decantação dos efluentes. Figura 8: Regiões de reator RALF Fonte: WEBER,

36 A eficiência ou desempenho de um reator biológico está relacionada com a taxa ou velocidade das reações que ocorrem no seu interior. Dois aspectos básicos relacionados à configuração dos reatores estão relacionados com a velocidade das reações: a mistura hidráulica e a retenção da biomassa (MORAES, 2005). Segundo Van Haandel et al (1994), os reatores anaeróbios, além da vantagem do tratamento do esgoto sanitário, possibilita a criação de vários pontos de rede de esgoto, pulverizando assim o sistema de tratamento, reduzindo assim os custos de sistema coletor e condutores de esgoto. Os reatores UASB possuem um manto de lodo ativado interno, ou seja, bactérias que decompõem a matéria orgânica estão ativas no reator, as quais realizarão a degradação biológica. A água residuária é distribuída no sistema pela parte inferior do reator. Em contato com o leito de lodo, onde estão os microrganismos, a água residuária passa a sofrer degradação dos seus componentes biodegradáveis. Os sólidos orgânicos suspensos são quebrados, biodegradados e digeridos através de uma transformação anaeróbia, resultando na produção de biogás e no crescimento da biomassa bacteriana. O biogás segue em trajetória ascendente com o líquido, após este ultrapassar a camada de lodo, em direção ao separador de fases. A fração líquida do substrato em fluxo ascendente atravessa o decantador extravasando por um tubo na parte superior do reator. O gás é liberado quando a mistura líquido lodo é forçado através de placas, indo até a câmara de acumulação e são retiradas uma vez que o aumento da pressão é suficiente para sobrepor a pressão contrária, intencionalmente induzida para formar e manter o espaço para o gás (MARELI, 1998). No reator UASB, o controle do fluxo ascendente é muito importante, uma vez que o leito de lodo não deve chegar a altura da tubulação de saído do efluente. O desenvolvimento do lodo anaeróbio é resultante da transformação da matéria orgânica no sistema. Como este crescimento é contínuo, isto implica na necessidade periódica de descarte de parcela do volume de lodo acumulado, como certamente teria de ocorrer com qualquer outro sistema de tratamento de afluentes de águas residuárias, sob pena de o processo perder eficiência na qualidade do efluente (FERNANDES, 2000). 35

37 Fonte: Van Haandel, Figura 9: Funcionamento de reator UASB Inóculo Os microrganismos presentes em alta concentração no reator biológico, aderidos uns aos outros formam flocos ou grânulos sedimentáveis, denominados de lodo. Pode-se dizer que o lodo granulado é definido como uma biomassa com propriedades adequadas para os sistemas anaeróbios de fluxo ascendente, onde ocorre a metanogênese. Nos reatores UASB as camadas inferiores da biomassa invariavelmente são mais densas e estacionárias que as superiores, isso por conseqüência da menor presença ou passagem de bolhas de gás à medida que se aprofunda mais o leito. É importante mencionar que o mecanismo de entrada do afluente e a agitação hidráulica sejam suficientes para não favorecerem a formação de zonas mortas nem o aparecimento de caminhos preferenciais, empobrecendo a mistura da matéria orgânica com a biomassa (FERNANDES, 2000). Fernandes (2000) estudou a taxa de inóculo de uma estação de tratamento de esgoto, o substrato foi usado na partida dos digestores anaeróbios para tratar FORSU. Foram estudados três tipos de diferentes taxas de inóculo substrato (7,13 e 20% peso/volume). Suas influencias na produção especifica do metano Fizeram comparação 36

38 a co-digestão do lodo de ETE de uma estação de lodo ativados com FORSU (fração orgânica de resíduos sólidos urbanos) em sistemas mesofílicos e termofílicos(75%de lodo e 25% de FORSU) com a digestão anaeróbia somente do lodo obtiveram a conclusão que o lodo de esgoto apresenta quantidade de nitrogênio superior á FORSU, em contra partida, a FORSU apresenta quantidade maior de carbono que o lodo. A codisposição portanto, beneficia a metanogênese. 37

39 4. MATERIAIS E MÉTODO 4.1 Materiais Os materiais utilizados para a construção dos reatores foram os seguintes: - Adaptador soldável bolsa/rosca de PVC de 50 mm. - Bambu. - Bico presilha para válvula de câmara de ar. - Tambores de PEAD (Polietileno de Alta Densidade) de 50 L com tampa removível. - Braçadeiras metálicas. - Câmaras de ar para pneu de motocicleta. - Canos de PVC (policloreto de vinil) de ½. - Canos de PVC de 1 ½. - Canos de PVC de 100 mm. - Cerra elétrica do tipo Tico Tico Black & Decker. - Flanges de PVC de 20 mm x ½. - Flanges de PVC de 50 mm x 1 ½. - Furadeira elétrica Black & Decker. - Joelhos de 90 de PVC de ½. - Mangueira plástica transparente. - Nípel de PVC de 1½. - Registros de gaveta de 1½. - Redução excêntrica de PVC 50 mm x 100 mm. - T de PVC de ½. - Torneiras de esfera alavanca de 1 / 2. 38

40 4.2 Construção do reator O projeto da construção do reator foi idealizado de acordo com os materiais aos quais teríamos acesso sendo sua maioria recicláveis. A idealização foi baseada na construção de um compartimento de digestão anaeróbia onde seria preenchido com suportes microbiológicos. O fluxo do substrato deveria ser ascendente, sendo injetado pela parte inferior do reator com uma saída na parte superior do reator. Uma saída com maior dimensão também se faria necessária para o lodo ativado, assim como uma saída para a captura do biogás na parte superior, uma vez que o biogás se suspenderia com relação ao afluente. A estrutura do projeto está representada na figura 10. Figura 10: Projeto inicial desenvolvido para construção do reator anaeróbio Foram construídos dois reatores utilizando-se os mesmos métodos para a montagem da estrutura. 39