O que são biodigestores e como gerar biogás?

Produzir biogás, na teoria é bastante simples. Nada mais é que a fermentação da matéria orgânica em processo anaeróbio, ou seja, sem a presença de oxigênio e que resulta na liberação de gases com potencial metanogênico. Mas na prática o biodigestor é o elemento essencial para esse processo. Então, afinal o que são biodigestores e como podemos gerar biogás?

Sendo assim, o principal equipamento para o tratamento anaeróbio de resíduos é o biodigestor. De variados modelos, ele deve suprir as necessidades para a transformação do biogás. Por isso, antes de determinar qual o modelo de biodigestor que será utilizado, é importante saber qual substrato que será tratado, ou seja, que tipo de resíduo orgânico será utilizado para produção do biogás.  Além disso, você precisa considerar o investimento e as condições ambientais para produção de um composto de qualidade.

Todos esses critérios devem fazer parte do projeto de construção e implantação de uma planta de biogás, antes mesmo de decidir a escolha por um ou outro modelo de biodigestor.

Mas afinal, o que são os biodigestores?
É comum visitarmos plantas de biogás no meio rural e nos depararmos com um espaço no terreno coberto por lona. Essa lona flexível, é utilizada para promover o ambiente ideal de fermentação do biogás, sem oxigênio e também para armazenar os gases por um período – o que acaba dando a aparência de “balão”.

Mas nem todos os modelos são flexíveis, alguns fatores são determinantes, como o tipo de alimentação, frequência, volume de resíduos e tecnologias à disposição.

Então de modo geral, os biodigestores são máquinas caracterizadas pelo regime de alimentação, forma de alimentação, concentração de sólidos no reator e sistema de agitação.

Cada modelo vai ter características específicas para que a transformação do resíduo em biogás seja a correta do composto.

Veja a seguir os principais modelos de biodigestores que podem ser fabricados ou adquiridos no Brasil.

1 – Biodigestor Lagoa Coberta (BLC)
Biodigestor de Lagoa Coberta – BLC, instalada na Granja Colombari, em São Miguel do Iguaçu (PR)
Geralmente encontrado em áreas rurais, o Biodigestor de Lagoa Coberta ou BLC, é empregado em propriedade rural devido a produção animal. Normalmente instalado por meio de um tanque escavado no solo, é impermeabilizado e coberto com um material geossintético (produto feito com polímero sintético ou natural, em forma de manta ou tira) como PVC (policloreto de vinil), PEAD (Polietileno de Alta Densidade) entre outros.

Este modelo é considerado de baixo nível tecnológico e se caracteriza pela baixa permeabilidade de fluídos e gases. Seu formato geralmente é retangular, mas a inclinação e a instalação dependem das características do solo de cada propriedade.

A falta do sistema de aquecimento determina a variação de temperatura da biomassa do biodigestor, ou seja, a geração de biogás em regiões com temperatura baixa determinante será bastante afetada.

O Lagoa Coberta normalmente é usado para o tratamento de efluentes que contém baixa concentração de sólidos e baixa carga volumétrica.

Você sabia que os  primeiros biorreatores foram criados em 1914 para atender a elevada produção de acetona? Entenda mais sobre essa história aqui.
2 – Biodigestor CSTR Continuous Stirred Tank Reactor , ou Tanque de Agitação Contínua
Já pelo nome, podemos prever que a tecnologia aplicada neste modelo de biodigestor é mais complexa. Isso porque o CSTR, Continuous Stirred Tank Reactor ou Reator de Tanque de Agitação Contínua, foi criado para suportar grandes cargas volumétricas, sua característica principal é o sistema de agitação que mantém o conteúdo em homogeneização. Outros parâmetros também são controlados, como temperatura, pH e nível de biomassa.

Como é mais utilizado em plantas de biogás, essa configuração é mais eficaz, já que executa a codigestão (mistura de substratos) e aceita a concentração mais elevada de sólidos.

Esse biodigestor é um dos mais usados na Europa com 90% de aderência. O Seu tempo de retenção hidráulica (TRH) e tempo de retenção de sólidos (TRS) não se diferenciam, já que não há um acúmulo de lodo no reator. Seu THR dura no mínimo entre 15 a 30 dias dependendo do tipo do substrato a ser digerido.

 Apesar do processo mais desenvolvido devido ao sistema de agitação, a alternativa acrescenta custos de implantação e manutenção da máquina. Uma vez que existe a transferência de calor e melhora o contato entre a matéria e os microrganismos a capacidade de produção do biogás aumenta. A utilização desse recurso, implica em um ganho de 15 a 30% na produtividade de biogás, já que quando feita adequadamente aumenta a distribuição de substratos, nutrientes, enzimas e microorganismos no biodigestor.

3 – Biodigestor em fase sólida (dry digestion)
Biodigestor Dry Digestion, empresa Pöttinger localizada na Áustria
Esses biodigestores são mais comuns com operação batelada e alimentação de resíduos que contém entre 20 e 40% de sólidos. O substrato é adicionado juntamente com o inóculo e o líquido percolado recirculado sobre a fração sólida.

De acordo com a quantidade de sólidos no biodigestor, o volume e o processo de tratamento serão afetados. Devido a  baixa concentração nesse tipo de sistema a digestão em fase sólida pode durar entre 2 a 4 semanas, de acordo do tipo de substrato. Neste modelo a concentração de metano é próxima a 80%, uma proporção relativamente alta.

Nesta fase, a digestão apresenta algumas características:

Produção de biogás com até 40% a menos que a via úmida.
Menor volume do biodigestor.
Suporta substratos com maior concentração de sólidos e tamanho da partícula
Não são necessárias grandes diluições aos substratos.
O biorreator precisa ser aberto para manutenção;
Alimentação descontínua do biorreator.
Produção de biogás: gestão da tecnologia e segurança na operação dos biodigestores
A operação dos biodigestores deve ser feita com devido cuidado e precauções e com profissionais qualificados. São inúmeros os perigos que existentes em um digestor anaeróbio ou planta de biogás ou de biometano. A fiscal do projeto da UD Itaipu, Bruna Smaniotto diz que os cuidados são essenciais no manuseio das máquinas.

 “Sendo o biodigestor uma das principais partes de um sistema de produção de biogás, existem alguns cuidados a serem tomados como, por exemplo, estanqueidade (para evitar vazamentos e entrada de ar)”
Bruna afirma que além disso, existem ainda outros parâmetros importantes para monitoramento e que vão depender do quanto se pretende investir e do quão controlada será a produção de biogás, “como agitação e controle de temperatura”, explica.

Os riscos podem estar relacionados tanto às condições ocupacionais, ambientais e também quanto a efetividade do processo de produção. A mistura do biogás apresenta perigos químicos e físicos devido a mistura gasosa, corrosividade e outras toxicidades.

Quer saber mais sobre como operar biodigestores?
Que tal conhecer o nosso curso do operacionalização de biodigestores? Isso mesmo, com detalhes sobre os processos de biodigestão e critérios que influenciam na produção de biogás, além de informações sobre o dimensionamento de sistemas para executar este conteúdo na prática! Gostou? Então acesse https://bit.ly/2K48Pq5  CIBiogás