VI Semana de Tecnologia em Alimentos

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1 BIODIGESTORES Diego Solak Castanho 1 ; Heder Jobbins de Arruda 2 1,2 Curso Técnico em Agroindústria UTFPR Campus Ponta Grossa. diegoscastanho@gmail.com Resumo O desenvolvimento de tecnologias para o tratamento e utilização dos resíduos é o grande desafio para as regiões com alta concentração de produção pecuária, em especial de gado bovino, suínos e aves. A necessidade de se atender cada vez mais às demandas por alimentos e por energia de boa qualidade, tem colocado alguns paradigmas a serem vencidos, os quais se relacionam principalmente à questão ambiental e à disponibilidade de energia. A importância da utilização de biodigestores, por ser uma tecnologia limpa e barata, vem de encontro a essa necessidade, trazendo benefícios em forma de gás metano, biogás e fertilizantes. Os tipos de biodigestores mais usados são o Canadense, o Indiano e o Chinês. O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural. Pode ser utilizado para geração de energia elétrica, térmica ou mecânica em uma propriedade rural, contribuindo para a redução dos custos de produção. O biofertilizante pode ser usado na preparação de solo para a plantação de culturas como feijão, milho e cana-de-açúcar. No Brasil, os biodigestores rurais vêm sendo utilizados, principalmente, para saneamento rural, tendo como subprodutos o biogás e o biofertilizante. Palavras-chave: Biodigestor; poluição; energia renovável. Abstract The development of technologies for the treatment and use of the residues is the great challenge for the regions with high concentration of cattle production, in special of bovine cattle, swines and birds. The necessity to the demands for foods and energy of good quality, have placed some paradigms, which if relate mainly to the ambient question and the availability of energy. The importance of the use of biodigestors, for being a clean and cheap technology, comes of meeting to this necessity, bringing benefits in gas form methane, biogas and fertilizers. The types of more used biodigestors are Canadian, Indian and Chinese. Biogas is a gaseous fuel with a similar raised energy content to the natural gas. Electric, mechanics or thermal energy generation in a country property, can be used for contributing for the reduction of the production costs. The biofertilizer can be used in the ground preparation for the plantation of cultures as beans, maize and sugar cane-of-sugar. In Brazil, the agricultural biodigestors come being used, mainly, for agricultural sanitation, having as subproducts biogas and the biofertilizers. Keywords: biodigestor; pollution; renewable energy.

2 1. Introdução Biodegradável é todo o material que pode se decompor em componentes mais simples por meio de uma ação biológica natural. O desenvolvimento de produtos e processos que sejam biodegradáveis depois de descartados são importantes para determinar a conveniência da biodegradabilidade. O ritmo da decomposição depende de vários fatores, como a umidade, o oxigênio, a temperatura, a quantidade de microorganismos e a presença de agentes inibidores e de nutrientes. Um biodigestor é uma câmara hermeticamente fechada onde matéria orgânica diluída em água sofre um processo de fermentação anaeróbia, o que resulta na produção de um efluente líquido de grande poder fertilizador e gás metano ou biogás. A reciclagem e a conscientização nunca serão suficientes para deter a poluição que alcança níveis alarmantes. A fabricação em larga escala de materiais biodegradáveis e leis severas que proíbam o simples descarte de dejetos, são a única forma de diminuir a poluição do meio ambiente. Este artigo tem por objetivo demonstrar o que são e a importância dos materiais biodegradáveis. 2. Biodigestores 2.1.Histórico Com a crise do petróleo, na década de 1970, foi trazida para o Brasil a tecnologia dos biodigestores, sendo os principais modelos implantados o Chinês e o Indiano. Os benefícios do biogás e do biofertilizante de excelente qualidade obtidos pelos biodigestores rurais, até então praticamente desconhecidos no país, fizeram com que os programas de disseminação tivessem um vertiginoso crescimento na região. Posteriormente por motivos diversos, predominantemente correlatos à queda do preço do petróleo, houve uma forte desaceleração nos programas de disseminação. O corte nos incentivos governamentais, com a resultante falta de assistência, prejudicou muito a continuidade operacional dos biodigestores instalados, principalmente por ser uma tecnologia nova e não dominada por seus proprietários e que exigia forte apoio técnico Os processos da biodigestão e modelos de equipamentos Os biodigestores são constituídos de um misturador, onde a matéria prima e a água são misturadas; uma câmara, onde ocorre a fermentação anaeróbica; uma válvula, onde sai o biogás; e uma saída para que o biofertilizante seja retirado. A matéria prima utilizada pode ser esterco, poda de árvores, palha de cana-de-açúcar, sendo que até os dejetos humanos podem ser utilizados. A

3 matéria prima é misturada à água para que o meio fique anaeróbico. É nesse momento que as bactérias iniciam o processo de fermentação da matéria orgânica. A preparação consiste em se fazer uma mistura homogênea de 50 % de esterco com 50 % de água. Ela deve ser feita no final da tarde e descansar durante 24 horas, para que haja uma precipitação do material sólido no fundo do tanque e um pré-aquecimento da matéria orgânica, que entrará no biodigestor numa temperatura próxima a de seu interior, facilitando a ação das bactérias. A caixa de carga é construída do tamanho exato da quantidade diária de biomassa, necessária para alimentar o biodigestor. O material previamente misturado e aquecido da caixa de pré-fermentação passa pela caixa de carga e vai para o interior do digestor. A partir do momento que chega ao digestor, inicia-se o processo de fermentação anaeróbica. Biodigestor anaeróbico é um equipamento usado para a produção de biogás - que é uma mistura de gases produzida por bactérias que digerem matéria orgânica em condições anaeróbicas. Um biodigestor nada mais é que um reator químico em que as reações químicas têm origem biológica. Cada biodigestor tem uma característica. Existem os de produção descontínua e os de produção contínua (Fig.1). Na produção descontínua, a biomassa é colocada dentro do biodigestor que é totalmente fechado, sendo reaberto somente após a produção de biogás, o que leva mais ou menos noventa dias. Após a fermentação da biomassa, o biodigestor é aberto, limpo e novamente carregado para um novo ciclo de produção de biogás. No modelo de produção contínua, o processo pode se desenvolver por um longo período, sem que haja a necessidade de abertura do equipamento. A biomassa é colocada no biodigestor ao mesmo tempo em que o biofertilizante é retirado. Figura. 1 Biodigestor de produção contínua Os tipos de biodigestores mais usados são o Canadense, o Indiano e o Chinês. O biodigestor modelo Canadense (Fig.2) é um modelo tipo horizontal, apresentando uma caixa de carga em alvenaria e com a largura maior que a profundidade, possuindo, portanto, uma

4 área maior de exposição ao sol, o que possibilita numa grande produção de biogás e evitando o entupimento. Durante a produção de gás, a cúpula do biodigestor infla porque é feita de material plástico maleável (PVC), podendo ser retirada. O maior empecilho deste equipamento é o alto custo da cúpula. Figura 2 Biodigestor modelo Canadense O biodigestor modelo Chinês (Fig.3) foi desenvolvido voltado para as pequenas propriedades rurais. É um modelo de peça única, construído em alvenaria e enterrado no solo, para ocupar menos espaços. Este modelo tem o custo mais barato em relação aos outros, pois sua cúpula também é feita em alvenaria. Figura 3 Biodigestor modelo Chinês

5 O biodigestor Indiano (Fig.4) tem sua cúpula geralmente feita de ferro ou fibra. Nesse tipo de biodigestor o processo de fermentação acontece mais rápido, pois aproveita a temperatura do solo que é pouco variável, favorecendo a ação das bactérias. Ocupa ainda pouco espaço e a construção por ser subterrânea, dispensa o uso de reforços, tais como cintas de concreto. Figura 4 Biodigestor Indiano 2.3. Subprodutos do Biodigestor O processo de digestão anaeróbia consiste de um complexo de cultura mista de microorganismos, capazes de metabolizar materiais orgânicos complexos, tais como carboidratos, lipídios e proteínas para produzir metano (CH 4 ) e dióxido de carbono (CO 2 ) e material celular. A digestão anaeróbia, em biodigestores, é o processo mais viável para conversão dos resíduos de animais como gado bovino, suínos e aves, em energia térmica ou elétrica. O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural, composto principalmente por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear. Pode ser utilizado para geração de energia elétrica, térmica ou mecânica em uma propriedade rural, contribuindo para a redução dos custos de produção. O biofertilizante pode ser usado na preparação de solo para a plantação de culturas como feijão, milho e cana-de-açúcar. No Brasil, os biodigestores rurais vêm sendo utilizados, principalmente, para saneamento rural, tendo como subprodutos o biogás e o biofertilizante.

6 3. Conclusão O desenvolvimento de tecnologias para o tratamento e utilização dos resíduos é o grande desafio para as regiões com alta concentração de produção pecuária, em especial, em nossa região, de gado bovino, suínos e aves. De um lado a pressão pelo aumento do número de animais em pequenas áreas de produção e por outro pela procura constante do aumento da produtividade. A necessidade de se atender cada vez mais às demandas por alimentos e por energia de boa qualidade, tem colocado alguns paradigmas a serem vencidos, os quais se relacionam principalmente à questão ambiental e à disponibilidade de energia - a alta dos preços do petróleo tem determinado continuamente uma procura por alternativas energéticas no meio rural. O desenvolvimento tecnológico de máquinas e processos agroindustriais são fatores fundamentais para o aumento da produção e para o desenvolvimento social, porém, apesar da grande capacidade tecnológica alcançada, é grande a produção de resíduos, principalmente os compostos de matéria orgânica os quais, na maioria das vezes, não tem um aproveitamento ambientalmente adequado. Com o acúmulo dessa matéria, passa a haver gradativamente, um aumento considerável da poluição do solo, dos recursos hídricos e da atmosfera. A importância da utilização de biodigestores, por ser uma tecnologia limpa e barata, vem de encontro a essa necessidade, trazendo benefícios em forma de gás metano, biogás e fertilizantes. Apesar de extremamente debatida, criticada e comentada, a consciência ambiental ainda está longe de ser uma realidade na mentalidade da sociedade, sendo portanto necessário que o conhecimento sobre os danos possíveis ao meio ambiente - e consequentemente a todos nós, seja apresentado na prática e disponibilizado, para que a população não apenas reconheça os malefícios do destrato com o meio ambiente, mas também possua conhecimentos e instrumentos para minimizá-lo. Referências CAMPOS, P.R. Biodigestor. Disponível em: < fontes_renovaveis/biodigestor.htm> Acesso em 01/05/2008. FERNANDES, R. D. M. - Biodigestores e biogás Disponível em: < com/exact-sciences/agronomyagriculture/ biodigestores-biog%c3%a1s/> Acesso em 01/05/2008. Biogás Considerações gerais Disponível em:< energia /biogas/biogas.htm> Acesso em 01/05/2008 P&G Brasil - O que significa ser biodegradável? < pg/contact/index.html> acesso em 01/05/2008.

7 EcoFocus - Desenvolvimento de Meio Ambiente e Urbanismo -< ecofocus.com.br/pr/producpr/biogestorpr> acesso em 01/05-7 -/2008. Inserir aqui dados completos do primeiro autor: Nome completo: Diego Solak Castanho Filiação institucional: Universidade Tecnológica Federal do Paraná Função ou cargo ocupado: Estudante Endereço completo para correspondência: Rua Vereador Engenheiro Ernani Batista Rosas, Conjunto Residencial Monteiro Lobato, Bloco 17, Apartamento 21. Telefones para contato: diegoscastanho@gmail.com