RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO CURRICULAR

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1 1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA PARAÍBA CAMPUS CABEDELO CURSO TÉCNICO EM MEIO AMBIENTE RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO CURRICULAR SILVANIA COELHO SOUZA Cabedelo, Junho de 2014

2 2 FICHA DE IDENTIFICAÇÃO: Estagiária Nome: Silvania Coelho Souza Matrícula: Endereço: Rua: São Pedro Nº 25 CEP: Cidade: Cabedelo Estado: PB Telefone: Professora Orientadora: Valéria Camboim Góes Empresa Nome: Rede de Cooperativa de pesquisa Norte-Nordeste em Gás Natural-RECOGAS Endereço: Campus I-cidade Universitária CEP: Cidade: João Pessoa Estado: PB Telefone: (83) ou Setor onde foi realizado o Estágio: Campus I - RECOGAS Data de início e término: 29 de março de 2011 á 24 de agosto de 2013 Carga horária: 20hs Supervisor na Empresa: Antônio Carlos Cabral

3 3 SILVANIA COELHO SOUZA RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO CURRICULAR Relatório apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba IFPB, Campus Cabedelo, como requisito para conclusão de curso Técnico em Meio Ambiente. Aprovada em de de BANCA EXAMINADORA Profª.Dra. Valéria Camboim Góes (Orientadora) IFPB Campus Cabedelo Profª. Me. Alexandra Rafaela da Silva Freire IFPB Campus Cabedelo Prof. Me. Pedro Paulo Sampaio de Lacerda IFPB Campus Cabedelo Cabedelo, Junho de 2014

4 4 AGRADECIMENTOS À Deus por aqui estar. À minha mãe e minha família. Ao meu amigo João de Deus pelo incentivo. Ao professor Dr. Fabio de Mello pelo apoio e contribuição.. Ao professor Dr. Antônio Carlos Cabral, pela contribuição com seu conhecimento e atenção. À professora Dra. Valéria Camboim Góes pela orientação e dedicação. Ao Departamento de Energia Solar da UFPB. Aos demais colegas e funcionários que colaboraram para a realização deste trabalho.

5 5 SUMÁRIO 1. Apresentação da Empresa Introdução O processo da produção do biogás 11 4 Atividades Desenvolvidas Localização do Experimento Objetivos do experimento Descrição do biodigestor Alimentação do biodigestor O experimento do biodigestor Resultados Conclusões Referências Bibliográficas 19

6 6 1-APRESENTAÇÃO DA EMPRESA O estágio foi desenvolvido no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal de Paraíba (LES-UFPB) que agrega a rede cooperativa Norte Nordeste do Gás Natural (Recogás NNe) e é coordenado pelo professor Antônio Carlos Cabral. A Recogás-NNe congrega nove universidades federais que desenvolvem pesquisa científica e tecnológica direcionada ao setor do gás natural para garantir uma infraestrutura capaz de fornecer aos consumidores serviços e produtos seguros, confiáveis e ambientalmente corretos, através de processos de valorização química e de combustão, conversão de equipamentos, geração alternativa de energia e do gerenciamento dos riscos e da logística. Os projetos aprovados prevêem aportes financeiros para melhoria das instalações físicas e construção de novas áreas que contribuam para melhoria do ensino relativo à cadeia produtiva do gás natural, energia e ambiente. Em algumas das melhorias foram utilizados recursos Ciência e Tecnologia do Setor Petróleo (CTPETRO) alocados aos projetos combinados com recursos de outras fontes a exemplo da PETROBRAS, como mostra a placa (Figura 1) do prédio (Figura 2) da sede da RECOGAS. Figura 1: Foto da placa de conclusão do prédio mostrando a coordenação geral e secretaria da Recogás e onde aparece a integração de recursos de fontes para a construção de espaço físico para a administração da rede de pesquisa na UFPB. (Autor: arquivo pessoal)

7 7 Figura 2- Prédio da Recogás. (Autor: arquivo pessoal) O prédio sede da RECOGAS abriga a secretaria, a coordenação, ambientes de pesquisadores, um laboratório de fluidos e análises reológicas, além de mini auditório para reunião da Rede e apresentações de trabalhos técnicos, dissertações e teses desenvolvidas no âmbito da RECOGAS. As salas do pavimento inferior são climatizadas com uso do gás natural, através de uma unidade da ROBUR de cinco toneladas de refrigeração adquirida com recursos do projeto de pesquisa vinculada à Rede TECABSOR. Na UFPB foram construídos espaços para abrigarem os sistemas de refrigeração por absorção, em desenvolvimento, e a montagem de unidade de cogeração e um laboratório de estudos reológicos de fluidos. A seguir são feitas os registros fotográficos (Figura 3 e 4) dos espaços físicos vinculados ao projeto da RECOGAS 02/01 TECABSOR.

8 8 Figura 3- Parte interna do laboratório de cogeração e refrigeração por absorção. (Autor: arquivo pessoal) Figura 4- Vista interna do laboratório de fluido com equipamento, para analises de fluido. (Autor: arquivo pessoal)

9 9 2-INTRODUÇÃO Este relatório tem como foco principal mostrar as atividades desenvolvidas durante o estágio no LES-UFPB. No estágio foi realizado o tratamento de resíduos sólidos da glicerina, com objetivo de avaliar a produção de biogás através da implementação de um processo de biodegestão em laboratório, usando o esterco bovino e a glicerina residual proveniente da produção do biodiesel, que tem sido considerado um fator de extrema importância ambiental. Uma das alternativas para o aproveitamento deste resíduo é o tratamento da biodigestão anaeróbico (com ausência de oxigênio) permitindo o aproveitamento do esterco animal para produção de biogás e biofertilizante, com vistas a benefícios como aumento de produtividade e preservação do meio ambiente. Neste sentido, foi montado um biodigestor laboratorial a fim de avaliar a utilização da glicerina residual no processo da co-digestão com esterco bovino. A produção do biodiesel tem um papel importante para sustentabilidade e desenvolvimento do meio ambiente, na medida em que permite a substituição do consumo de combustíveis fósseis por fontes de energia renováveis pela biomassa, para diminuir o impacto provocado pelos resíduos sólidos lançados nos rios e nos solos. Tem também como objetivo contribuir na redução dos gases causadores de efeito estufa evitando a degradação do solo e do lençol freático. A partir da crise do petróleo na década de 70, a economia das nações dependentes desse energético vem sofrendo profundas modificações na busca de sua substituição. No Brasil, esforços foram desenvolvidos no sentido de substituir o petróleo e dentre as fontes substituíveis, uma das opções para a produção de energia é o biogás, que já vem apresentando resultados favoráveis e já está difundido em vários países além de apresentar baixo custo. Atualmente tem ocorrido um aumento significativo do uso e produção de bicombustíveis tais como bioetanol, biodiesel e biogás. As tecnologias utilizadas para a produção deste tipo de energia são alternativas renováveis, seguras, sustentáveis e consequentemente ambientalmente menos danosas que os combustíveis fósseis. Em relação às tecnologias de utilização do etanol, o biodiesel vem se tornando

10 10 um importante produto, originário da reação química de um óleo vegetal com o etanol ou o metanol. (DHARMADI et al., 2006) A produção de biodiesel tem crescido rapidamente no Brasil e consigo a produção de glicerina sem o devido escoamento como insumo para o surgimento de novos produtos. Com um percentual de 20% do volume da produção do biodiesel é esperado um acúmulo, como problema, da glicerina obtida, tendo vista que, atualmente, a indústria de cosmético e a produção de sabonete tem sido o grande ramo consumidor e que num futuro próximo não suportará a produção total a ser alcançada pela glicerina. Novas formas de uso com ou sem agregação de valor à glicerina bruta devem ser o grande desafio para a indústria do bicombustível e notadamente para impulsionar a produção do biodiesel. Uma das formas que a glicerina pode ser usada é na sua forma bruta como matéria prima para produção de biogás com fins de geração distribuída de energia elétrica em micro e mini sistemas. (DHARMADI et al., 2006) O estudo dos processos e insumos para uma produção qualificada do biogás aproveitando o potencial da glicerina disponível se constitui num novo foco de interesse para o desenvolvimento de biodigestores melhor projetados para potencializar seu desempenho com grande importância para sustentabilidade do meio ambiente diminuindo os impactos provocados pelos resíduos sólidos. Os digestores anaeróbios têm sido largamente utilizados no tratamento de resíduos sólidos, incluindo culturas agrícolas, dejetos de animais, lodos de estações de tratamento de esgoto e lixo urbano, estimando-se que milhões de digestores anaeróbios tenham sido construídos em todo o mundo com esse propósito. A digestão anaeróbia também tem sido aplicada para o tratamento de efluentes de agroindústrias alimentícias e de bebidas, tanto em países desenvolvidos como naqueles em desenvolvimento. (DHARMADI et al., 2006) A produção animal apresenta hoje níveis 30% mais elevados do que há duas décadas, sendo preciso avaliar o impacto de suas práticas na saúde humana, no ambiente, na saúde e no bem-estar da população animal destinada ao consumo humano. (SANTOS, 2004) A questão ambiental passa a ser encarada sob a ótica da possibilidade de se conciliar o desenvolvimento de uma nação sem aumento significativo no uso de água e energia bem como na geração de resíduos.

11 11 3. O PROCESSO DA PRODUÇÃO DO BIOGÁS O Biogás é uma mistura gasosa de poder comburente, resultante da fermentação anaeróbica da matéria orgânica, proveniente de esterco bovino. (OLIVER et al, 2008) A produção do biogás é obtida por microorganismos, quando matérias orgânicas são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez, em um ambiente impermeável ao ar (anaeróbio). A proporção de cada gás originado da mistura orgânica depende de diversos parâmetros, como exemplos: Tipo de digestor, Substrato a digerir e o Microrganismo empregado (bactéria). De qualquer forma, esta mistura gasosa é essencialmente constituída pelos compostos químicos: Metano (CH4) e Dióxido de Carbono (CO2), estando o seu poder calorífico diretamente relacionado com a quantidade de gás metano presente na mistura. A Figura 5 ilustra todos os estágios necessários para formação do biogás. Figura 5 - Estágios necessários para a formação do biogás. (Fonte: PIPGE-IEE\USP)

12 12 O primeiro estágio representa uma transformação das moléculas orgânicas em ácidos, sais ou gases. Ele também ilustra a transformação da matéria orgânica em diversas sustâncias químicas no percurso da fermentação anaeróbica, que se processa através de uma cadeia de degradação sucessiva devidos a diferentes tipos de bactérias. O segundo estágio (Acetogênese) é a conversão dos produtos da acidogênese em compostos que formam os substratos para produção de metano: acetato, hidrogênio e dióxido de carbono. O terceiro estágio (Metanogênese) é a transformação da bactéria através do metano e dióxido de carbono para produção do biogás.

13 13 4-ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 4.1 Localização do experimento O experimento foi realizado no período de 29 de março de 2011 á 24 de agosto de 2013, no Laboratório de Energia Solar (LES) que fica localizado na Universidade Federal da Paraíba, com ajuda de profissionais do laboratório e do professor Antônio Carlos Cabral. 4.2 Objetivos do Experimento Objetivo Geral Montar um biodigestor para produção de biogás Objetivos Específicos Estudar o uso da glicerina na produção de biogás; Avaliar o uso de biodigestores em batelada na fermentação metânica; Verificar se o uso da glicerina juntamente com esterco bovino proporciona aumento na produção de biogás. 4.3 Descrição do Biodigestor Foi construído um protótipo de um reator metálico em batelada (Figura 6) para analisar o processo de biodigestão. O biodigestor em batelada tem sua cúpula feita de ferro e é acoplado com uma serpentina, apresentando uma capacidade de 18 litros. Neste tipo de reator o processo de fermentação acontece mais rápido, favorecendo a ação das bactérias.

14 14 Figura 6 Protótipo de um reator em batelada. (Autor: Arquivo Pessoal) 4.4 Alimentação do Biodigestor O inoculo utilizado foi obtido de um biodigestor a base de esterco bovino, água e 10% de glicerina (Figuras 7 e 8). A sua alimentação foi do tipo batelada (sistema descontínuo). Figura 7 Inóculo a base de esterco bovino, água e glicerina. (Autor: Arquivo Pessoal)

15 15 Figura 8 Inóculo a base de esterco bovino e glicerina. (Autor: Arquivo Pessoal) 4.5 O Experimento do Biodigestor O experimento foi feito com utilização de um biodigestor anaeróbio com alimentação do tipo batelada para analisar a quantidade de gás produzido a partir do esterco bovino e glicerina. Esse biodigestor tem capacidade de 18 litros, sendo que a quantidade de esterco em água é da ordem de 1:1 em volume, totalizando 14,0 litros da mistura. No biodigestor, foi utilizada uma proporção de 10% da glicerina (Figura 9). A etapa inicial consistiu em comprovar qualitativamente a capacidade da glicerina em aperfeiçoar a produção de biogás, além de verificar se o mesmo é inflamável. Foi acoplada no biodigestor, uma serpentina para o aquecimento do substrato, com objetivo de avaliar a capacidade do sistema com a proposta de manter a temperatura de digestão ideal.

16 16 Figura 9 Colocação do material no biodigestor. (Fonte: Arquivo Pessoal) 4.6 Resultados Por meio do protótipo de um biodigestor; demonstrou-se a viabilidade de produção de biogás utilizando glicerina e esterco bovino (Figura 10). Com a experiência foi possível visualizar que a glicerina tem uma grande potencialidade como suplemento para a produção de biogás, se configurando em uma tecnologia de tratamento ambiental. Figura 10-Biodigestor com reservatório para armazenamento do biogás. (Autor: Arquivo pessoal)

17 17 Por meio da análise com o termômetro digital verificou-se que após aproximadamente oito dias houve produção de biogás; após a alimentação do biodigestor com adição de glicerina, esterco bovino e água. Após o instrumento estar estabilizado observou-se uma produção de gás, mas não foi possível detectar a quantidade exata de gás, por ter ocorrido problema durante a realização do experimento, a exemplo de um vazamento que ocorreu durante a biodigestão, o que impossibilitou a medição do biogás formado. Através da experiência foi possível visualizar que a glicerina tem uma grande potencialidade como suplemento para a produção de biogás, sendo previsto no âmbito do projeto o teste com outros inoculo.

18 CONCLUSÕES O presente trabalho foi útil para o conhecimento de novas tecnologias da propriedade intelectual que é um fator decisivo em questão de desenvolvimento de uma nação conscientizada. Além de melhorar os conhecimentos no aproveitamento dos resíduos sólidos provenientes da glicerina. Com esse trabalho tem-se que este tipo de iniciativa de produção do biogás e do biofertilizante pode contribuir na redução de emissões de gases causadores de efeito estufa, beneficiando de fertilizante limpo para aumentar a produtividade dos cultivos face ao baixo custo de obtenção, baixo custo na produção do biodigestor e o favorecimento do desenvolvimento sustentável. O estágio realizado contribuiu para formação profissional enquanto técnico em meio ambiente, pois possibilitou na prática ampliar o conhecimento adquirido ao longo do curso, sobretudo na área de tratamento de resíduos sólidos; como exemplo, utilizando o esterco bovino e o biodigestor anaeróbico com ênfase na produção de biogás. Foi possível ainda, desenvolver um protótipo de um biodigestor; com qual conseguimos demostrar a viabilidade de produção de biogás utilizando glicerina e esterco bovino. Através da experiência foi possível visualizar que a glicerina tem uma grande potencialidade como suplemento para a produção de biogás, se configurando em uma tecnologia de tratamento ambiental. Ressalta-se que o projeto continua em andamento realizando testes com outros inoculo, a exemplo do chorume.

19 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DHARMADI,Y; MURARKA,A.; GONZALEZ,R. Anaerobic fermentation of glicerol by.eschirichia coli: A new platform for metabolic engineering biotchnoloy and Bioengineering, v.94, p , OLIVER, A. P. M.; SOUZA NETO, A. A.; QUADROS, D. G; VALLADARES, R. E. Manual de Treinamento em Biodigestão. Instituto Winrock, Brasil, p.23, PIPGE-IEE\USP - PROGRAMA INTERUNIDADES DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA (USP). Estágios necessários para a formação do biogás SANTOS, J. H. T. Avaliação de um sistema de aquecimento do substrato na biodigestão anaeróbia de dejetos de suínos. Viçosa UFV, 2004.