As usinas de biogás são responsáveis por produzir energia renovável a partir da decomposição de materiais orgânicos em um ambiente controlado. O substrato utilizado nas usinas de biogás é a matéria-prima que é utilizada para gerar o biogás.

SUBSTRATOS PARA USINAS DE BIOGÁS

O que colocar dentro do biodigestor? Quais os melhores substratos para a produção de biogás? Quanto biogás a matéria orgânica ou substrato pode gerar? Quais os substratos mais utilizados em usinas de biogás no mundo? Chegou a hora de saber a verdade.
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Como escolher os melhores substratos para usinas de biogás? A quantidade de resíduos orgânicos gerados diariamente pode variar significativamente dependendo do local e do tamanho da população. Em geral, as áreas urbanas produzem mais resíduos orgânicos do que as áreas rurais devido à concentração de pessoas e atividades econômicas. 

A FINEP está comprometida com a inovação e a sustentabilidade, liberando até R$ 250 milhões para projetos com biogás. Esse financiamento substancial oferece uma oportunidade significativa para impulsionar a produção de energia limpa a partir de resíduos orgânicos e contribuir para a mitigação das mudanças climáticas.
os valores liberados de até r$ 250 milhões pelo finep para projetos com biogás representam um passo importante na promoção de tecnologias sustentáveis e na transição para uma matriz energética mais verde. esses recursos apoiam iniciativas inovadoras que têm o potencial de revolucionar a produção de energia renovável.

Segundo dados da Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (ABRELPE) referentes a 2020, no Brasil foram gerados cerca de 76,8 milhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos (RSU), dos quais cerca de 51% eram resíduos orgânicos. Isso significa que foram geradas aproximadamente 39,2 milhões de toneladas de resíduos orgânicos nesse período, ou seja, uma média de cerca de 107 mil toneladas por dia.

Os resíduos orgânicos geram diversos problemas ambientais, como a emissão de gases de efeito estufa durante a decomposição em aterros sanitários, a contaminação do solo e da água, o mau cheiro e a proliferação de vetores de doenças. Além disso, a falta de gestão adequada dos resíduos pode contribuir para a degradação do ambiente e a poluição visual e sonora. A destinação inadequada dos resíduos orgânicos também pode representar uma perda de recursos, uma vez que eles poderiam ser reaproveitados por meio da compostagem ou da produção de biogás.

As usinas de biogás são capazes de gerar lucros a partir da utilização de diferentes tipos de matéria-prima. Alguns exemplos incluem resíduos agroindustriais, como o bagaço de cana-de-açúcar e o vinhaço, resíduos de abatedouros e frigoríficos, como sangue e restos de carcaças, e resíduos orgânicos urbanos, como resíduos de alimentos. A partir da digestão anaeróbica desses materiais, é possível obter biogás e biofertilizante, que podem ser comercializados ou utilizados como fonte de energia e nutrição para as culturas agrícolas.

O que colocar dentro de uma usina de biogás?

Dentro de uma usina de biogás, é necessário utilizar uma variedade de materiais orgânicos como substratos para a produção de biogás por meio do processo de digestão anaeróbica. Alguns exemplos de substratos que podem ser utilizados incluem:

  • Resíduos agrícolas: como silagem de milho, restos de colheita de grãos, palha e esterco animal.
  • Resíduos alimentares: como resíduos de restaurantes, supermercados e mercados atacadistas.
  • Resíduos de processamento de madeira: como lascas de madeira e serragem.
  • Lodos de estações de tratamento de água e esgoto: como lodos ativados, lodos de decantação e lodos de secagem térmica.

É importante ressaltar que os substratos utilizados na usina de biogás devem ser selecionados com base em suas propriedades químicas e físicas, bem como em sua disponibilidade local e custo. Além disso, é necessário ter cuidado para evitar a presença de materiais tóxicos ou contaminantes que possam prejudicar a atividade dos microrganismos e a qualidade do biogás e do biofertilizante produzidos.

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como escolher os melhores substratos para usinas de biogás? um projeto de biodigestor de biometano pode ser alimentado com substratos produzidos por agricultores locais principalmente com silagem de milho e capim.

Além disso, é possível adicionar plantas energéticas como substrato em uma usina de biogás, desde que essas plantas sejam orgânicas e não contenham substâncias tóxicas ou contaminantes que possam prejudicar a atividade dos microrganismos. Alguns exemplos de plantas que podem ser utilizadas incluem silagem de capim, bagaço de cana-de-açúcar, restos de culturas agrícolas e podas de árvores.

A adição de plantas pode trazer benefícios para a produção de biogás, uma vez que esses materiais podem ter um teor de umidade adequado e uma relação carbono/nitrogênio equilibrada, que são fatores importantes para o processo de digestão anaeróbica. Além disso, a utilização de plantas como substrato pode ajudar a diversificar as fontes de matéria-prima utilizadas na usina de biogás e reduzir a dependência de resíduos específicos.

Quais os melhores substratos para usinas de biogás?

Os melhores substratos para usinas de biogás são aqueles que apresentam uma combinação adequada de carbono e nitrogênio e são facilmente disponíveis na região onde a usina será instalada. Alguns exemplos de substratos comumente utilizados incluem:

  • Esterco animal: é um dos substratos mais comuns e amplamente utilizados em usinas de biogás. O esterco contém uma mistura ideal de carbono e nitrogênio e é facilmente disponível em regiões agrícolas.
  • Silagem de milho: é um dos substratos mais eficientes para a produção de biogás, pois contém uma grande quantidade de açúcares e amidos que podem ser facilmente digeridos pelos microrganismos.
  • Resíduos alimentares: são uma fonte promissora de substrato para a produção de biogás, pois contêm uma grande quantidade de matéria orgânica e nutrientes.
  • Resíduos agroindustriais: como bagaço de cana-de-açúcar, casca de arroz e vinhaça, são substratos comumente utilizados em usinas de biogás devido à sua disponibilidade e teor de matéria orgânica.
  • Lodos de estações de tratamento de água e esgoto: são uma fonte de substrato para usinas de biogás que apresentam uma alta concentração de matéria orgânica e nutrientes.
  • Plantas energéticas: Podem ajudar no equilíbrio da dieta para o substrato assim como aumentar significativamente o rendimento de biogás do projeto. 

A seleção dos substratos ideais para uma usina de biogás depende da disponibilidade local, do tipo de microrganismos utilizados e da demanda energética do local. A escolha dos substratos corretos pode maximizar a eficiência da produção de biogás e minimizar os custos operacionais.

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projeto de fazenda sustentável da universidade de hohenhem, localizado em unterer lindenhof, região de stuttgart na alemanha

Os tipos de substratos mais utilizados em um país pode também depender da política existente. Por exemplo, na Alemanha devido ao incentivo a produção de energia para suprir a demanda criada com o desligamento de centrais nucleares, o governo subvencionou a energia elétrica proveniente de centrais de energia renovável, com grande destaque para os biodigestores. Dessa forma, quem produzia energia elétrica através de biodigestores podia vender sua energia a um preço que compensava todo o investimento. Podia contar também com contratos de 20 ou até mesmo 30 anos de fornecimento de energia. À medida que as metas vão sendo alcançadas, esse incentivo financeiro vai deixando de existir.

Há um tipo específico de resíduo que merece atenção especial: o resíduo orgânico urbano. Dentro de muito pouco tempo nenhuma grande ou média cidade poderá prescindir da coleta seletiva de resíduos orgânicos, visto que representam quase a metade de todos os resíduos sólidos gerados diariamente. Gilmar Barcellos

O Brasil é um país com uma produção agropecuária gigantesca. Existe um enorme potencial para biodigestores que utilizam como substrato, resíduos sólidos orgânicos de diferentes setores.

Quanto biogás a matéria orgânica ou substrato pode gerar?

A quantidade máxima de produção de biogás de um substrato é determinada em primeira linha pela composição química do substrato, a temperatura, o tipo de microrganismos utilizados e o tempo de retenção hidráulica na usina de biogás. Em geral, substratos ricos em carboidratos e açúcares são mais eficientes na produção de biogás, enquanto substratos com alta proporção de fibras e lignocelulose podem ter uma produção de biogás menor.

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a depender do projeto e do consultor, diversos substratos para usinas de biogás podem ser utilizados. quando o projeto é bem dimensionado, esses substratos são processados em usinas de biogás como esta.

A quantidade máxima de produção de biogás a ser obtida de um substrato leva em consideração a composição desse substrato. Desta forma, definimos como Potencial Químico de Geração de Biogás. Em média, 1 tonelada de matéria orgânica pode gerar cerca de 30-40 m³ de biogás, contendo cerca de 60-70% de metano, o principal componente do biogás. No entanto, esses números podem variar consideravelmente dependendo das condições específicas da usina de biogás e do tipo de substrato utilizado. Conhecendo então a equação química correspondente da biodigestão, podemos calcular exatamente a quantidade de biogás que será gerada.

A partir de então, a tecnologia utilizada vai determinar a quantidade máxima que será obtida de fato na prática. O Fator de Conversão de uma determinada tecnologia é então definido como sendo a relação entre a quantidade de biogás gerado por essa tecnologia e o Potencial Químico de geração de biogás que pode ser obtido de um determinado substrato.

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um biodigestor cstr (continuously stirred tank reactor) é um tipo de biodigestor utilizado para produzir biogás a partir de resíduos orgânicos, como esterco animal, restos de alimentos, lodo de esgoto, entre outros.

Além disso, é importante lembrar que a qualidade do substrato pode afetar não apenas a quantidade de biogás produzida, mas também a qualidade do biofertilizante gerado como subproduto da digestão anaeróbica. Portanto, é fundamental selecionar os substratos corretos e manter uma operação eficiente e controlada para maximizar a produção de biogás e garantir a qualidade do biofertilizante.

Quais os substratos mais utilizados em usinas de biogás no mundo?

Os substratos mais utilizados em usinas de biogás variam de acordo com as regiões e disponibilidade de recursos. Alguns dos substratos mais comuns em todo o mundo incluem:

  • Esterco animal: é um dos substratos mais utilizados em todo o mundo, especialmente em regiões agrícolas.
  • Silagem de milho: é um substrato amplamente utilizado em usinas de biogás em muitos países, especialmente na Europa.
  • Resíduos alimentares: são cada vez mais utilizados em países com alta produção de resíduos alimentares, como Japão, Coreia do Sul e Estados Unidos.
  • Resíduos agroindustriais: como bagaço de cana-de-açúcar, casca de arroz e vinhaça, são amplamente utilizados em usinas de biogás em muitos países, especialmente no Brasil e em outros países produtores de cana-de-açúcar.
  • Lodos de estações de tratamento de água e esgoto: são cada vez mais utilizados em muitos países, especialmente na Europa, para aproveitar o potencial energético dos resíduos.

Além disso, alguns países também estão explorando novos substratos, como algas, restos de madeira, lixo orgânico e resíduos de processamento de alimentos. A escolha do substrato ideal depende da disponibilidade local, das condições climáticas e do tipo de microrganismos utilizados para produzir biogás.

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