Engº. Agrº. M.Sc. Sebastião P. do Engº. Agrº. M.Sc. Sebastião P. do NascimentoNascimento
Corrente, PI – 21 de setembro de Corrente, PI – 21 de setembro de 20112011
BIOGÁS:
1. Histórico
2. Conceitos
3. Fontes e Processo de Obtenção
4. Composição e Características
5. Usos e Benefícios
6. Balanço Energético
BIOGÁS:
1. Histórico
2. Conceitos
3. Fontes e Processo de Obtenção
4. Composição e Características
5. Usos e Benefícios
6. Balanço Energético
SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO
BIOGIGESTOR:
1. Histórico
2. Conceito
3. Modelos
4. Custos de produção
(Fabricação)
5. Viabilidade socioeconômico
BIOGIGESTOR:
1. Histórico
2. Conceito
3. Modelos
4. Custos de produção
(Fabricação)
5. Viabilidade socioeconômico
SUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIOSUMÁRIO
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
AgriculturaAgricultura
Os dez maiores problemas para a Os dez maiores problemas para a humanidade nos próximos 50 anos ?humanidade nos próximos 50 anos ?
1. Energia 6. Educação
2. Água 7. Democracia
3. Alimentos 8. População
4. Meio ambiente 9. Doenças
5. Pobreza 10. Terrorismo & guerra
Elaboração: D. L. Gazzoni - Dados da FAO
População Mundial
População Mundial
População BrasileiraPopulação Brasileira
Fonte: ONU
Fonte: ONU
UrbanaUrbana
RuralRural
População Urbana e Rural: Mundo
População Urbana e Rural: Mundo
Fonte: ONU
Esperança de Vida
Esperança de Vida
Austrália, Islândia, Nova Zelândia, Japão, Suécia,
Austrália, Islândia, Nova Zelândia, Japão, Suécia,
Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2004”
Demanda Mundial de Energia
Demanda Mundial de Energia
**
* * Gigatoneladas de óleo equivalente Gigatoneladas de óleo equivalente
Consumo per capita de energia
Consumo per capita de energia
Fonte: BPStatistical Review of World Energy Elaboração: GV Agro
Região Tropical: favorável à produção de Energia Renovável
Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2006”
Matriz Energética Mundial
Matriz Energética Mundial
Fóssil
Fóssil
Fonte: BEM / EPE / MME
Matriz Energética Brasileira
Matriz Energética Brasileira
46,3%46,3% 53,7%53,7%
O mundo consome cerca de 320 mil milhões de Kilowatts/hora de electricidade por dia.
Equivalente ao consumo ininterrupto de cerca de 22 lâmpadas de 100 watts por pessoa.
Nos próximos 100 anos, gastaremos 3 vezes mais…
CONSIDERAÇÕES CONSIDERAÇÕES
À medida que os combustíveis fósseis “limpos” (gás e À medida que os combustíveis fósseis “limpos” (gás e petróleo) se esgotam, passaremos a consumir os “sujos”: petróleo) se esgotam, passaremos a consumir os “sujos”: carvão, xistos petrolíferos e por fim areias betuminosas. A carvão, xistos petrolíferos e por fim areias betuminosas. A rentabilidade será menor e a nossa civilização desmoronar-rentabilidade será menor e a nossa civilização desmoronar-se-á…Mas há alternativas. No limite, dispomos de 50 anos se-á…Mas há alternativas. No limite, dispomos de 50 anos para reconstruir o mundo. para reconstruir o mundo.
PARTE 01 - BIOGÁSPARTE 01 - BIOGÁS
BIOGÁSBIOGÁS
1. Histórico
1. Histórico
1667: descoberto por Shirley;
Um século depois: descoberta da presença de metano no gás;
Século XIX: Ulysse Gayon realiza a fermentação anaeróbia;
1884: Louis Pasteur – biogás = fonte de aquecimento e iluminação;
BIOGÁSBIOGÁS
1. Histórico
1. Histórico 1859: utilização de biogás numa
colônia de leprosos, na Índia;
1895: primeira experiência européia;
Redução da exploração do biogás;
1940: 2a Guerra Mundial;
1950-60: abundância de fontes de energia;
1970:biogás volta a despertar interesse.
BIOGÁSBIOGÁS
2. Conceitos
2. Conceitos É um combustível gasoso, com um
conteúdo energético elevado, semelhante gás natural, composto principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear.
BIOGÁSBIOGÁS
2. Conceitos2. Conceitos
Também é conhecido como gás dos pântanos
Resultado da decomposição de matéria orgânica
Só acontece em meio anaeróbio, através de bactérias metanogênicas
BIOGÁSBIOGÁS
3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção
BIOGÁSBIOGÁS
3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção Formação comum na natureza: pântanos,
lamas escuras, locais onde a celulose sofre decomposição
Resultante da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, em condições controladas de temperatura, água, alcalinidade, pH e ausência de oxigênio
BIOGÁSBIOGÁS
3. Fontes e Processos de Obtenção3. Fontes e Processos de Obtenção Como acontece: Através de complexo de
culturas mista de microorganismos, que metablizam materiais orgânicos complexos, tais como carboidratos, lipídios e proteínas
Substancias Organicas Complexas (Polimeros)
Ácidos Orgânicos
Hidrogênio
Acetato
MetanoMetano
(CH(CH44))
MetanoMetano
(CH(CH44))76%
20%
4 %
CO2
24%
52%
SO4= H2SH2S
CO2CO2
Sulfato Redutoras - BRS
Hidrólise e Acidogénese
Fases I e II
Acetogénese Metanogênese
Fase III Fase IV
Digestão Anaeróbia de Resíduos Sólidos Orgânicos
BIOGÁSBIOGÁS
BIOGÁSBIOGÁS
4. Composição e Características4. Composição e Características
• CHCH44 – 55 a 80% – 55 a 80%
• COCO22 – Restante – Restante
• Ar (NAr (N22 + O + O22) – Contaminante) – Contaminante
• HH22S – de 1000 a 15000 ppm (0,01 a S – de 1000 a 15000 ppm (0,01 a
0,15%)0,15%)
• HH22O – saturadoO – saturado
BIOGÁSBIOGÁS
4. Composição e Características4. Composição e Características
"O Biogás é um gás inflamável produzido "O Biogás é um gás inflamável produzido
por microorganismos, quando matérias por microorganismos, quando matérias
orgânicas são fermentadas dentro de orgânicas são fermentadas dentro de
determinados limites de temperatura, teor determinados limites de temperatura, teor
de umidade e acidez, em um ambiente de umidade e acidez, em um ambiente
impermeável ao ar”.impermeável ao ar”.
BIOGÁSBIOGÁS
4. Composição e Características4. Composição e Características
Baixa densidade e incompressibilidade
Odor desagradável pela presença dos contaminantes, principalmente o gás sulfídrico
Presença de componentes corrosivos,
principalmente água e H2S
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
Conversão em Energia Elétrica
Queima direta em processos que
necessitem calor (conforto térmico,
cozinha, iluminação, refrigeração)
Exemplos: Refrigeradores, secadores de grãos, chocadeiras, fogão doméstico, lampião, caldeiras
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
Motor combustão interna adaptado para
gás
Uso local ou até uns 15 km
O uso em pequena escala em áreas
urbanas permite a reciclagem da água e
seu uso econômico para reuso no sistema
sanitário e/ou em irrigação
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
Produção de biofertilizante de alta qualidade: sem metais pesados, sem vidros
Economia de energia em sistemas produtivos como laticínios, criação de porcos, etc
Eliminação de agentes patogênicos
Diminui os custos de tratamento de esgotos
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
Eliminação dos custos com transportes
Preservação da natureza
Uso na cozinha é higiênico
Não polui
Geração de energiaelétrica e térmica Fertilizante
liquidoComposto
Gás veícular GNVGás natural GN
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
BIOGÁSBIOGÁS
5. Usos e Benefícios5. Usos e Benefícios
Organismo T ºCTRH
Dias% de redução
Salmonella spp
Salmonella typhosa
Ascaris lumbricoides
Cistos de parasitas
30
30
29
30
6-20
6
15
10
82-98
99
90
100
TRH Tempo de Retenção Hidráulica
Eliminação de patogêniosEliminação de patogênios
BIOGÁSBIOGÁS
6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético
Fonte:Manual de Biodigestão Winrock International Brasil.
Quadro comparativo do potencial de produção de biogás a partir de dejetos
BIOGÁSBIOGÁS
6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético
0
50
100
150
200
250
300
350
400
800
Milh
o
Lixo
org
an.
dom
éstic
o
Resíd
uos
orgâ
nico
s
Dejet
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Lodo
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[Nm
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BIOGÁSBIOGÁS
6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético
1 m3 Metano
1.71 l Prod. Metilados 9.7 k W/h eleticidade
1.3 kg of carvão
1.15 l of petroleo1 l oleo comb2.1 kg Madeira (seca)
0.94 l Gas Natural
BIOGÁSBIOGÁS
6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético
NecessidadesNecessidades diárias diárias família 5 pessoasfamília 5 pessoas
BIOGÁSBIOGÁS
6. Equivalência e Balanço Energético6. Equivalência e Balanço Energético
100 – 150 Nm3 Biogás(equivalente a 60-100 l. Gasolina)
0,5 t. Composto
300 l. Fertilizante líquido
1 t. Resíduos Orgânicos
Qual é a autonomia de um veículo movido a combustível produzido em 1 ha?Biogás (Brasil / Europa: milho, girassol)
72.000 km
Biodiesel23.000 km
(Europa: canola, girassol)
Biodiesel11.500 km
(Brasil: soja, mamona, dendê)
Bioetanol 43.000 km
(Brasil: cana de açucar)
Bioetanol 26.000 km
(Europa: trigo, beterraba, milho)
BIOGÁSBIOGÁS
PARTE 02 - BIODIGESTORPARTE 02 - BIODIGESTOR
BIODIGESTORBIODIGESTOR
Equipamento destinado a produzir biogás;
Constitui-se de uma câmara fechada, onde é colocado material orgânico, em solução aquosa, onde sofre decomposição, gerando o biogás, que irá se acumular na parte superior da câmara;
Primeira instalação: 1857, na Índia, nas proximidades de Bombaim;
Instalação do primeiro digestor no Brasil: 1949;
Em 1980 – instalação na Granja do Torto(Brasília);
BIODIGESTORBIODIGESTOR
TIPOSTIPOS
a) Modelo Indiano:
• Desenvolvido na China – pouco espaço físico: enterrado;
• Parede central;
• Cúpula móvel - Campânula em aço como gasômetro – pressão constante;
• Concentração de sólidos não superior a 8% - entupimentos;
• Alimentação contínua de dejetos.Fig. – Biodigestor modelo indiano.
Fig. – Biodigestor modelo indiano construído em ferro e cimento artesanalmente.
BIODIGESTORBIODIGESTOR
TIPOSTIPOS
b) Modelo Chinês:
•Cúpula fixa, de alvenaria;
•Tanque de armazenamento - Pressão variável;
•Sistema de controle – pressão constante;
•Baixos custos de construção – não possuem partes móveis e partes metálicas;
•Maior durabilidade;
• Enterrados, ocupando pouco espaço e protegidos contra variações climáticas;
Fig. – Biodigestor modelo chinês.
BIODIGESTORBIODIGESTOR
TIPOSTIPOS
c) Modelo Balão ou da Marinha:
•Baixo custo de implantação;
•Facilidade de transporte;
•Construção diretamente sobre o terreno ou profunda;
•Fácil limpeza, descarga e manutenção;
•Curta vida útil: ~ 5 anos;
•Muito utilizado em áreas onde o lençol freático é muito superficial ou há afloramento de rochas;
•Cúpula de plástico maleável – infla com a produção de gás
Fig. – Biodigestor modelo de Marinha.
Fig. – Biodigestor modelo Plastisul
BIODIGESTORBIODIGESTOR
Escolha do tipo de biodigestor:
Condições locais;
Disponibilidade de substrato;
Experiência e conhecimento do construtor;
Investimento envolvido;
BIODIGESTORBIODIGESTOR
Instalação de um biodigestor:
Localização: Localização:
condições locais de solo;
facilidades na obtenção, preparo e armazenamento de biomassa: até 20m do ponto de coleta do substrato;
facilidades na remoção e utilização do biofertilizante;
distância de utilização do biogás;
BIODIGESTORBIODIGESTOR
Segurança:Segurança:
Área onde será instalado o biodigestor deve ser considerada como uma região inflamável;
Área cercada, não permitindo o acesso de animais;
Dispositivos de segurança ao longo do sistema de distribuição de gás;
Colocação de uma tela de arame de malha fina no interior do cano de distribuição, próximo do ponto de consumo de biogás, de forma a evitar que o fogo propague-se até o biodigestor.
BIODIGESTORBIODIGESTOR
• Divulgação de um insumo energético ecologicamente correto – queima do metano e substituição de lenha ou algum derivado do petróleo;
• Possibilidade a ser utilizada no meio rural – utilização de esterco animal;
• Contribuição para a disponibilidade energética ao homem do campo;
• Viabilidade técnica do uso de biodigestores para a geração de biogás – simplicidade de operação;
CONCLUSÕESCONCLUSÕES
• melhoria na limpeza interna da granja, redução de odores, menor quantidade de vetores (principalmente moscas)
• redução nos microorganismos patogênicos e,
• os efeitos benéficos do uso do Biofertilizante na agricultura
CONCLUSÕESCONCLUSÕES
“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”
Gilberto Gil
Eng. Agrônomo: Sebastião Pereira do NascimentoEmail: [email protected]@ifpi.edu.br
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