Biogás como Combustivel - Apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Roberto_880
Roberto_8805 de Março de 2013

Biogás como Combustivel - Apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia quimica sobre o estudo do biogás como combustivel, definição, composição média da mistura gasosa, a utilização do biogás, os biodigestores.
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RESUMO

O presente trabalho apresenta uma breve exposição sobre o Biogás, o combustível do futuro. Abordaremos conceitos, situações de uso do Biogás, como: energia elétrica produzida a partir do lixo urbano, como biofertilizante, utilizando o biogás para substituir derivados de petróleo e até mesmo como combustível automotivo; reduzindo os riscos de contaminação do meio ambiente.

1- INTRODUÇÃO

A partir de um ponto de vista histórico panorâmico analisaremos as diversas mudanças profundas na sociedade desde a Revolução Industrial, quando várias zonas rurais começaram a migrar para os grandes centros urbanos, em busca de emprego e consumindo cada vez mais produtos industrializados. Com isso as regiões rurais tiveram que mudar seu modelo de produção de alimentos para suprir a demanda das aglomerações urbanas. Atividades como a suinocultura, lançaram mais e mais efluentes, contaminando os recursos hídricos e o solo. Os produtores rurais começaram a exigir mais energia através de madeira e carvão e mais tarde de derivados de petróleo, e ao mesmo tempo começaram a descartar muita matéria orgânica como o lixo. O biogás se apresenta nesse contexto como uma solução viável para a maioria dos problemas, porque utiliza os próprios dejetos e materiais orgânicos desperdiçados, que contaminam o meio ambiente; além de economizar madeira e carvão, evitando os impactos ambientais na construção de hidrelétricas, contaminação do solo e dos recursos hídricos.

Enfim, o biogás fornece uma forma de energia versátil e de baixo custo, e adubo orgânico de alta qualidade, o que influencia diretamente na balança comercial do agronegócio brasileiro, trazendo divisas para o país. Obtido a partir de um processo que degrada a matéria orgânica, possibilitando a produção de energia térmica e elétrica, o biogás vem de uma forma inexorável proporcionar novas aplicações para os resíduos das explorações agro-pecuárias, da atividade industrial e esgotos.

2- BIOGÁS

2.1 - O que é?

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Atribui-se o nome de Biogás (também conhecido como gás dos pântanos) à mistura gasosa, combustível, resultante da fermentação anaeróbica da matéria orgânica (decomposição de matérias orgânicas, em meio anaeróbio, por bactérias denominadas metanogênicas). A proporção de cada gás na mistura depende de vários parâmetros, como o tipo de digestor e o substrato a digerir. De qualquer forma, esta mistura é essencialmente constituída por metano (CH4), com valores médios na ordem de 55 a 65%, e por dióxido de carbono (CO2) com aproximadamente 35 a 45% de sua composição. Estando o seu poder calorífico diretamente relacionado com a quantidade de metano existente na mistura gasosa. O biogás é uma mistura de gás metano ¾ principal componente, ¾ do gás carbônico e de outros gases em menor quantidade. Os outros gases possuem um cheiro desagradável (semelhante à de ovo podre), mas como sua porcentagem é muito pequena, torna-se imperceptível. Numa análise global, o biogás é um gás incolor, geralmente inodoro (se não contiver demasiadas impurezas) e insolúvel em água. Como podemos verificar em sua composição média:

Tabela 1 - Composição média da mistura gasosa

Metano (CH4) 50 a 75 %

Dióxido de Carbono (CO2) 25 a 40 %

Hidrogênio (H2) 1 a 3 %

Azoto(N2)0.5a2.5% Oxigênio(O2)0.1a1% Sulfureto de Hidrogênio (H2S) 0.1 a 0.5 %

Amoníaco (NH3) 0.1 a 0.5 %

Monóxido de Carbono (CO) 0 a 0.1 %

Água (H2O) variável

O Biogás é, devido à presença do metano, um gás combustível, sendo o seu poder calorífico inferior (P.C.I.) cerca de 5500 Kcal/m3, quando a proporção em metano é aproximadamente de 60 %. A título de comparação, a tabela que se segue apresenta os P.C.I.’s para os outros gases correntes:

Tabela 2 – Poder Calorífico Inferior de diferentes Gases:

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Gás P.C.I. em Kcal /m3

Metano 8500

Propano 22000

Butano 28000

Gás de Cidade 4000

Gás Natural 7600

Biometano 5500

O biogás é um gás leve e de fraca densidade. Mais leve do que o ar, contrariamente ao butano e ao propano, ele suscita menores riscos de explosão na medida em que a sua acumulação se torna mais difícil. A sua fraca densidade implica, em contrapartida, que ele ocupe um volume significativo e que a sua liquefação seja mais difícil, o que lhe confere algumas desvantagens em termos de transporte e utilização.

A Utilização do Biogás

O biogás pode ser utilizado de várias formas:

• Funcionamento de motores, geradores, motopicadeiras, resfriadores de

leite, aquecedor de água, geladeira, fogão, lampião, lança-chamas;

• Substituição do gás liquefeito de petróleo na cozinha.

Nas propriedades agrícolas, o biogás pode ser produzido em aparelhos simples chamados biodigestores. Os resíduos que sobram em um biodigestor agrícola ainda pode ser utilizado como fertilizante. Pode se produzir um metro cúbico de biogás com os seguintes ingredientes:

25 kg de esterco fresco de vaca ou

5 kg de esterco seco de galinha ou

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12 kg de esterco de porco ou

25 kg de plantas ou casca de cereais ou 20 kg de lixo

Toda matéria orgânica, como restos agrícolas, esterco ou lixo, sofre decomposição por bactérias microscópicas. Durante o processo, as bactérias retiram dessa biomassa aquilo que necessitam para sua sobrevivência, lançando gases e calor na atmosfera. O biogás é resultante da decomposição controlada do lixo doméstico, feita em aterros sanitários, ou da decomposição do esterco de gado em recipientes especiais conhecidos como biodigestores. O esgoto das nossas cidades, recolhido às estações de tratamento, também é uma fonte de biogás, que pode ser utilizado para movimentar ônibus e caminhões, ou para produzir eletricidade e calor em co- geradores. Uma política de geração e aproveitamento do biogás possibilitaria a regularização de milhares de lixões que existem no País. Isso porque, para operá-los de maneira controlada, seria necessário investir em infra-estrutura, drenagem, segurança e mão-de-obra especializada. Do mesmo modo, o esgoto, que atualmente é jogado em córregos e valas, teria de ser canalizado para estações de tratamento, resultando em ganhos ambientais, sociais e de saúde pública. A boa notícia é que já contamos com aterros sanitários funcionando regularmente e gerando biogás de lixo em cidades como Salvador, São Paulo, Rio de Janeiro e Goiânia.

Outra iniciativa muito importante seria estimular a adoção de biodigestores em áreas rurais, gerando gás de cozinha a partir do estrume bovino ou suíno, como já acontece em milhões de residências na China e Índia.

OS BIODIGESTORES

O Biodigestor realiza um processo conhecido há muito tempo, a bio igestão anaeróbia. A produção de biogás para a conversão em energia de cozimento, iluminação e como biofertilizante é muito popular nos países asiáticos, a exemplo da China e Índia.

Mas também, já é considerável o interesse pelo biogás em todo o mundo, pois o processo é de grande valor, especialmente para os países do Terceiro Mundo. Nas décadas de 70 e 80, aumentou-se muito o interesse pelo biogás no Brasil, em especial pelos suinocultores. Alguns programas do governo estimularam a implantação de muitos biodigestores focados principalmente, na geração de energia e na produção biofertilizante e diminuição do impacto ambiental. A finalidade dos programas governamentais era de reduzir a dependência das pequenas propriedades rurais na aquisição de adubos químicos e de energia térmica para os diversos usos (cozimento, aquecimento, iluminação e refrigeração), bem como, reduzir a poluição causada pelos dejetos animais e aumentar a renda dos criadores. Mas, infelizmente, os resultados não foram os esperados e a maioria dos sistemas implantados, acabaram sendo desativados.

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Uma série de fatores foram responsáveis pelo insucesso dos programas de biodigestores neste período, inclusive erros grosseiros de dimensionamento, construção e operação dos biodigestores, que contribuíram ainda mais para o fim desses programas.

Ainda podemos citar outros fatores, como:

1) a falta de conhecimento tecnológico sobre a construção e operação dos biodigestores; 2) o custo de implantação e manutenção eram elevados (câmaras de alvenaria, concreto ou pedra, gasômetros de metal);

3) o aproveitamento do biofertilizante continuava a exigir equipamentos de distribuição na forma líquida, com custos de aquisição, transporte e distribuição elevados;

4) a falta de equipamentos desenvolvidos exclusivamente para o uso do Biogás e a baixa durabilidade dos equipamentos adaptados para a conversão do biogás em energia (queimadores, aquecedores e motores) ;

5) a ausência de condensadores para água e de filtros para os gases corrosivos gerados no processo de biodigestão;

6) a disponibilidade e o baixo custo da energia elétrica e do GLP e, 7) a não resolução da questão ambiental, pois biodigestores, por si só, não são considerados como um sistema completo de tratamento.

Os biodigestores, após longos anos passados, ressurgem como alternativa ao produtor, graças à disponibilidade de novos materiais para a construção dos biodigestores e, é claro, da maior dependência de energia das propriedades em função do aumento da escala de produção, da matriz energética (demanda da automação) e do aumento dos custos da energia tradicional (elétrica, lenha e petróleo).

A utilização do biodigestor

A utilização de biodigestores para tratamento dos dejetos suínos não deve ser vista pelos produtores como uma solução definitiva e sim como parte de um processo haja vista que este sistema possui limitações. A possibilidade de utilização do biogás para geração de energia térmica e elétrica agrega valor ao dejeto diminuindo seus custos com tratamento e possibilita uma visão sistêmica do processo sob o ponto de vista da gestão ambiental da propriedade rural.

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Para se transferir essa tecnologia ao produtor, e para que ela não venha a cair em descrédito, como já aconteceu no passado, alguns cuidados devem ser tomados, como por exemplo, aprimorar a assistência técnica, partindo do pressuposto que para o sucesso da tecnologia o usuário precisa ter conhecimento para se evitar erros, muitas vezes primários, que podem inviabilizar o processo.

CONCLUSÃO

Até há pouco tempo, o Biogás era simplesmente encarado como um subproduto, obtido a partir da decomposição anaeróbica (sem presença de oxigênio) de lixo urbano, resíduos animais e de lamas provenientes de estações de tratamento de efluentes domésticos. No entanto, o acelerado desenvolvimento econômico dos últimos anos e a subida acentuada do preço dos combustíveis convencionais têm encorajado as investigações na produção de energia a partir de novas fontes alternativas e economicamente atrativas, tentando sempre que possível, criar novas formas de produção energética que possibilitem a poupança dos recursos naturais esgotáveis.

Relativamente ao grande volume de resíduos provenientes das explorações agrícolas e pecuárias, assim como aqueles produzidos por matadouros, destilarias, fábricas de lacticínios, esgotos domésticos e estações de tratamento de lixos urbanos (a partir dos quais é possível obter Biogás), estes apresentam uma carga poluente de tal forma elevada que impõe a criação de soluções que permitam diminuir os danos provocados por essa poluição, gastando o mínimo de energia possível em todo o processo.

Assim, o tratamento desses efluentes pode processar-se por intermédio da fermentação anaeróbica (metânica) que, além da capacidade de despoluir, permite valorizar um produto energético (Biogás) e ainda obter um fertilizante, cuja disponibilidade contribui para uma rápida amortização dos custos da tecnologia instalada.

Espera-se que os avanços em relação ao biogás ocorram rapidamente, pois necessitamos de novas fontes de energia que não agridam o meio ambiente. E consequentemente, com a alta dos combustíveis, necessitamos também novos produtos no mercado, afim de que possam competir ecologicamente com os produtos que destroem a natureza, e em decorrência a nossa vida.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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GREENPEACE. O Biogás. Disponível em: http://www.greenpeace.org.br/tour 2004_energia/renováveis.

BIOGÁS. Disponível em http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/ gasosos/biogás/biogás.htm.

PROJETO BIOGÁS. Disponível em http://www.Net11.com.br/eecc/biogás/.

O BIOGÁS. Disponível em http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/

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