Entender o Princípio de funcionamento de um biodigestor anaeróbio é o passe para ingressar no fantástico mundo de atuação de certas bactérias.
O princípio geral de funcionamento de um biodigestor pode ser descrito como sendo uma unidade de aceleração da decomposição de matéria orgânica na ausência de oxigênio. O resultado deste processo é a produção de biogás e biofertilizantes. Seguindo somente isto, qualquer pessoa pode construir um biodigestor.
Devido a essa simplicidade, existem inúmeros tipos e modelos de biodigestores pelo mundo. A depender de como são construídos, a eficiência na produção de biogás ou mesmo redução da carga orgânica da matéria prima vai variar fortemente. Alguns modelos são propícios a erros de construção e podem causar sérios problemas.
O processo de geração de biogás é de fácil compreensão mas esconde a complexidade da biotecnologia
O funcionamento de um biodigestor
O processo de funcionamento de um biodigestor começa com a mistura de resíduos orgânicos com água na proporção previamente estudada para formar uma mistura homogênea, conhecida como substrato.
A mistura é então bombeada para dentro do biodigestor, onde é mantida em sem a presença de oxigênio, por um período de tempo que varia de acordo com o tipo de substrato e as características do biodigestor.
Dentro do biodigestor, os microorganismos começam a decompor a matéria orgânica, liberando o biogás, que pode ser coletado e utilizado como como combustível ou fonte de energia renovável elétrica ou térmica.
Além disso, durante a decomposição, os microorganismos também produzem um líquido rico em nutrientes, conhecido como biofertilizante, que pode ser utilizado como adubo em plantações.
Erros na concepção de biodigestores
Como a produção de biogás não é constante, num biodigestor de lona, esta acaba encostando num substrato ácido e é corroída. Após determinado tempo, o enfraquecimento da lona junto com uma produção momentânea maior de biogás podem levar o biodigestor a explodir, se houver algum inicializador de chamas em local próximo, e as consequências podem ser graves ou gravíssimas.
Biodigestores modernos fazem o gerenciamento da biodigestão por meio de sistemas totalmente automatizados que controlam variáveis como a preparação do substrato, introdução do substrato no fermentador, o processo de biodigestão, a purificação do biogás, a retirada de biofertilizante dos fermentadores e a sincronização da energia produzida com a rede de gás ou elétrica.
A biodigestão é um processo feito por bactérias de vários tipos e automatizado pela natureza. É fundamental manter os parâmetros do ambiente constante para ter equilíbrio.
O modelo básico de um biodigestor
Para realizar suas tarefas, o biodigestor tem uma parte essencial, que é o fermentador. Dentro do fermentador ocorre toda a chamada engenharia anaeróbia. Dominar os conhecimentos dessa complexa engenharia é o segredo para a produção efetiva de biogás e biofertilizantes.
A decomposição da matéria orgânica é um processo bioquímico muito complexo realizado por milhares de bactérias. A concentração dos produtos resultantes dessa decomposição depende não só do substrato utilizado, mas também da tecnologia escolhida.
Devido à imensa quantidade de tipos de substratos e diferentes possibilidades de misturas entre eles, existem inúmeras tecnologias de biodigestores. A tecnologia ideal é aquela que melhor se encaixa no objetivo do empreendedor. Enquanto alguns empreendedores querem comercializar biogás ou energia elétrica, outros só buscam o tratamento ideal de resíduos sólidos orgânicos. Tecnologias utilizadas para o tratamento de águas residuais são comumente chamadas de biodecompositoras.
A produção de biogás
Para a produção de biogás devemos entender mais sobre a bioquímica do processo, ou seja, a biodigestão anaeróbia. Sendo as bactérias seres vivos, elas precisam de condições ideais de temperatura, acidez, homogeneidade etc. para produzir melhor. Considerando as variações de temperatura nas estações do ano, assim como os tipos de substratos utilizados e pretendendo-se obter o máximo de biogás possível, a automação do processo de biodigestão torna-se indispensável em biodigestores modernos. Estes controlam efetivamente as variáveis como temperatura, acidez e homogeneidade do substrato.
As reações bioquímicas são realizadas por milhares de bactérias que vivem em equilíbrio. O equilíbrio é influenciado pelas condições de meio.
Os tipos de substratos
Na escolha do substrato a ser utilizado, devemos considerar o seguinte:
- Diferentes tipos de matéria orgânica produzem diferentes quantidades de biogás (m³/ton ou l/kg);
- Diferentes tipos de matéria orgânica produzem biogás com diferentes concentrações de metano e gás carbônico;
- Podemos calcular o potencial máximo de geração de biogás de uma mistura por meio da análise química da matéria orgânica usada. Contudo, a quantidade que será gerada no processo depende do tipo de tecnologia usada.
A alimentação do fermentador
A alimentação do fermentador é outra peça chave importante. Ela precisa ser adaptada aos diversos tipos de matéria orgânica que se pretende utilizar como substrato. Um segredo de biodigestores modernos é ter a sua alimentação de forma controlada e completamente automatizada. O próprio fermentador é quem determina a quantidade e o momento certo de se introduzir substrato.
Após a introdução do substrato no fermentador, começa a biodigestão, gerando o biogás e os resíduos líquidos que podem, com o devido tratamento, ser convertidos em biofertilizantes. A decisão de construir ou não um biodigestor para o tratamento de resíduos sólidos orgânicos depende de um Plano de Negócio de qualidade que vai levantar todos os dados básicos para o cálculo do tamanho e do tipo de tecnologia a ser usado, e as economias e ganhos que a implantação dessa central vai causar.
Como funciona dentro do fermentador?
O fermentador é o ponto central de um projeto com biodigestor anaeróbio. Mas quais as suas funções? Quais as principais características e como deve ser feito o funcionamento correto? Quais são os tipos de fermentadores utilizados no biodigestor do tipo CSTR?
A finalidade do projeto
A depender da finalidade do projeto, após o fermentador temos outras unidades como, por exemplo, um motor de combustão acoplado a um gerador para conversão da energia mecânica em elétrica. Como na Alemanha grande parte dos projetos tem o objetivo a geração de energia renovável, temos que o modelo mais comum de biodigestor é composto basicamente de alimentação, fermentador e bloco para geração de energia.
Na Alemanha, Itália e Áustria o biogás dos resíduos sólidos orgânicos urbanos é utilizado para a geração de energia renovável contribuindo significativamente para a diversificação da matriz energética e para a redução da emissão dos gases do efeito estufa (GEE).
