Definição de Biodigestores
Um biodigestor é uma câmara hermeticamente fechada onde matéria orgânica diluída em água sofre um processo de fermentação anaeróbia (sem presença de oxigênio), o que resulta na produção de um efluente líquido de grande poder fertilizador (biofertilizante) e gás metano (biogás).
Breve Histórico dos Biodigestores
Em 1806, na Inglaterra, Humphry Davy identificou um gás rico em metano e dióxido de carbono, resultado da decomposição de dejetos animais. Já em 1857, em Bombaim (Índia) foi construída a primeira instalação operacional destinada a produzir biogás. Assim surgiu o primeiro biodigestor chamado de modelo indiano.
A utilização dos biodigestores é uma tecnologia tradicional no meio rural. No Brasil aproximadamente na década de 1970, quando o Brasil e o mundo inteiro passaram por uma crise energética, começou a procura de outros meios para a produção de energia via recursos renováveis. A utilização de biodigestores passou a ser uma opção adotada pelo país. Em novembro de 1979, a empresa Embraer instalou o primeiro biodigestor modelo chinês, na “Granja do Torto” em Brasília. Com o Segundo choque dos preços de petróleo em 1979, o governo adotou algumas medidas voltada para a substituição e conservação de derivados de petróleo. No período da crise foram utilizadas diversas formas de estímulos à instalação de biodigestores (1).
Biogás
O Biogás é um gás inflamável produzido por microorganismos, quando matérias orgânicas são fermentadas dentro de determinados limites de temperatura, teor de umidade e acidez, em um ambiente impermeável ao ar
A China tem sido o país que mais desenvolveu o biogás no âmbito rural, visando atender principalmente a energia para cozimento e iluminação doméstica. A Índia também tem desenvolvido uma larga propagação com biodigestores, possuindo um total de 150 mil unidades instaladas. No Brasil os resultados alcançados desde 1979 já nos asseguram um bom domínio tecnológico e podemos nos qualificar como aptos a desenvolver um vasto programa no âmbito nacional com biogás seja no setor agrícola ou no setor industrial. Apenas 5% das 4.995 mil propriedades rurais do Brasil (IBGE, 1975) possuíam eletrificação rural, ou seja, cerca de 50 milhões de pessoas não dispõem de energia elétrica (1).
Funcionamento do Biodigestor
Os biodigestores são reatores anaeróbios, consistem na transformação de compostos orgânicos complexos em substâncias mais simples como o metano e o dióxido de carbono, através da ação combinada de diferentes microorganismos que atuam na ausência de oxigênio sendo 65% a 70% do volume total de biogás constituído por metano e 25% a 30% de dióxido de carbono. Traços de outros gases, como hidrogênio, nitrogênio, ácido sulfídrico, além de vapor de água, podem ser encontrados (1).
Produção de Biogás
A decomposição bacteriana de matéria orgânica sob condições anaeróbicas é feita em três fases: fase de hidrólise; fase ácida; fase metagênica.
1) Fase de hidrólise - Nesta fase as bactérias liberam no meio as chamadas enzimas extracelulares, as quais irão promover a hidrólise das partículas e transformar as moléculas maiores em moléculas menores e solúveis ao meio.
2) Fase Ácida - Nesta fase, as bactérias produtoras de ácidos transformam moléculas de proteínas, gorduras e carboidratos em ácidos orgânicos (ácido láctico, ácido butílico), etanol, amônia, hidrogênio e dióxido de carbono e outros.
3) Fase Metanogênica- As bactérias metanogênicas atuam sobre o hidrogênio e o dióxido de carbono, transformando-os em metanol (CH4). Esta fase limita a velocidade da cadeia de reações devido principalmente à formação de microbolhas de metano e dióxido de carbono em torno da bactéria metanogênica, isolando-a do contato direto com a mistura em digestão. Razão pela qual a agitação no digestor é prática sempre recomendável, através de movimentos giratórios do gasômetro (3).
O Biofertilizante
Depois de passarem no digestor, os resíduos so apresentam alta qualidade para uso como fertilizante agrícola, devido principalmente aos seguintes aspectos: diminuição no teor de carbono do material, pois a matéria orgânica ao ser digerida perde exclusivamente carbono na forma de CH4 e CO2 aumento no teor de nitrogênio e demais nutriente, em conseqüência da perda do carbono; diminuição na relação C/N da matéria orgânica, o que melhora as condições do material para fins agrícola.
Modelos de Biodigestores(3)
Atualmente existem modelos de biodigestores tanto para grande quantidades de compostos orgânicos como para uso doméstico, entre eles destaca-se:
A) Biodigestor da Marinha
É um modelo tipo horizontal, tem a largura maior que a profundidade, sua aérea de exposição ao sol é maior, com isso é maior a produção de biogás. Sua cúpula é de plástico maleável, tipo PVC, que infla com a produção de gás, como um balão. Pode ser construído enterrado ou não. A caixa de carga é feita em alvenaria, por isso pode ser mais larga evitando o entupimento. A cúpula pode ser retirada, o que ajuda na limpeza. A desvantagem nesse modelo é o custo cúpula.
B) Biodigestor Chinês
Construído em alvenaria, modelo de peça única. Desenvolvido na China, onde as propriedades eram pequenas, por isso foi desenvolvido esse modelo que é enterrado, para ocupar menos espaços. Este modelo tem custo mais barato em relação aos outros, pois a cúpula é feita em alvenaria. Também sofrem pouca variação de temperatura.
C) Biodigestor Indiano.
Sua cúpula geralmente feita de ferro ou fibra é móvel, e se movimenta para cima e para baixo de acordo com a produção de biogás. 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 pouco espaço e a construção por ser subterrânea, dispensa o uso de reforços, tais como cintas de concreto. Por ser um biodigestor que fica no subsolo é preciso ter cuidado, evitando infiltração no lençol freático. Existentes biodigestores feitos em concreto, ou metal, coberto com lona vedada. Esta deve ter duas saídas, com duas válvulas, nas quais restos orgânicos são despejados(2).
D) Biodigestor de Pequeno Porte (uso caseiro)
Consiste em um biodigestor doméstico para uso exclusivo de lixo orgânico proveniente da cozinha, como alimentos estragados, restos de comidas, cascas de legumes e verduras, trabalhando na faixa de temperatura mesofílica, entre 25°C e 45°C. É destinado a pessoas que possuam casas ou sítios com jardins e pequenas hortas, podendo também ser adaptado a condomínios.
O biodigestor de pequeno porte,desenvolvido por Henrique Tikara Miyazaki(4), com capacidade para 100 litros de biomassa, utilizando-se recursos para acelerar o processo de biodigestão, criando um ambiente propício ao desenvolvimento mais rápido dos microorganismos que realizam a digestão anaeróbia. Suas principais características são: Tanque anaeróbio desenvolvido para que o efluente tenha uma circulação homogênea no interior do biodigestor. Utilização de sistema de agitação interna, provido de uma hélice helicoidal que mantém a biomassa em contato permanente com os microorganismos, e evita a formação de crosta na superfície. A crosta inibe a ação das bactérias, podendo até interromper o processo. Utilização de um sistema de isolamento térmico, mantendo a temperatura no interior do biodigestor constante, na faixa mesofílica, promovendo assim um crescimento acelerado das bactérias.
Considerações Finais
O tratamento de dejetos por meio de biodigestores tem inúmeras vantagens econômicas e ambientais, usado em lugares que possuem grande quantidade de matéria orgânica, eliminação de organismos patogênicos e parasitas, diminuição do excesso de biomassa residual lançado nos rios e seu efeito como a eutrofização atrópica, além da estabilização de grandes volumes de dejetos orgânicos diluídos a baixo custo a utilização do metano como fonte de energia. Porém apesar de ser uma tecnologia aparentemente simples e fácil, requer,construção, instalação, manejo e cuidados corretos para ser ter o máximo aproveitamento do biogás e biofertilizantes.
Autor: Michel Smeja, estudante de Biomedicina
Orientador: Prof. André Bellin Mariano, D.Sc.