Minicurso biogás

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Palestra Sobre Biogás Apresentada na II Semana de Biologia da UESPI

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Minicurso biogás

  1. 1. Engº. Agrº. M.Sc. Sebastião P. do Nascimento Corrente, PI – 21 de setembro de 2011
  2. 2. <ul><li>BIOGÁS: </li></ul><ul><ul><ul><li>Histórico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Conceitos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Fontes e Processo de Obtenção </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Composição e Características </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Usos e Benefícios </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Balanço Energético </li></ul></ul></ul>SUMÁRIO
  3. 3. <ul><li>BIOGIGESTOR: </li></ul><ul><ul><ul><li>Histórico </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Conceito </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Modelos </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Custos de produção (Fabricação) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Viabilidade socioeconômico </li></ul></ul></ul>SUMÁRIO
  4. 4. INTRODUÇÃO
  5. 5. Os dez maiores problemas para a humanidade nos próximos 50 anos ? 1. Energia 6. Educação 2. Água 7. Democracia 3. Alimentos 8. População 4. Meio ambiente 9. Doenças 5. Pobreza 10. Terrorismo & guerra Agricultura
  6. 6. Elaboração: D. L. Gazzoni - Dados da FAO População Mundial
  7. 7. População Brasileira Fonte: ONU
  8. 8. Fonte: ONU Urbana Rural População Urbana e Rural: Mundo
  9. 9. Fonte: ONU Esperança de Vida Austrália, Islândia, Nova Zelândia, Japão, Suécia,
  10. 10. Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2004” Demanda Mundial de Energia * * Gigatoneladas de óleo equivalente
  11. 11. Consumo per capita de energia Fonte: BPStatistical Review of World Energy Elaboração: GV Agro Região Tropical: favorável à produção de Energia Renovável
  12. 12. Fonte: EIA: “International Energy Outlock 2006” Matriz Energética Mundial Fóssil
  13. 13. Fonte: BEM / EPE / MME Matriz Energética Brasileira 46,3% 53,7%
  14. 14. <ul><li>O mundo consome cerca de 320 mil milhões de Kilowatts/hora de electricidade por dia. </li></ul><ul><li>Equivalente ao consumo ininterrupto de cerca de 22 lâmpadas de 100 watts por pessoa. </li></ul><ul><li>Nos próximos 100 anos, gastaremos 3 vezes mais… </li></ul>CONSIDERAÇÕES À medida que os combustíveis fósseis “limpos” (gás e petróleo) se esgotam, passaremos a consumir os “sujos”: carvão, xistos petrolíferos e por fim areias betuminosas. A rentabilidade será menor e a nossa civilização desmoronar-se-á…Mas há alternativas. No limite, dispomos de 50 anos para reconstruir o mundo.
  15. 15. PARTE 01 - BIOGÁS
  16. 16. BIOGÁS 1. Histórico <ul><li>1667: descoberto por Shirley; </li></ul><ul><li>Um século depois: descoberta da presença de metano no gás; </li></ul><ul><li>Século XIX: Ulysse Gayon realiza a fermentação anaeróbia; </li></ul><ul><li>1884: Louis Pasteur – biogás = fonte de aquecimento e iluminação; </li></ul>
  17. 17. BIOGÁS 1. Histórico <ul><li>1859: utilização de biogás numa colônia de leprosos, na Índia; </li></ul><ul><li>1895: primeira experiência européia; </li></ul><ul><li>Redução da exploração do biogás; </li></ul><ul><li>1940: 2 a Guerra Mundial; </li></ul><ul><li>1950-60: abundância de fontes de energia; </li></ul><ul><li>1970:biogás volta a despertar interesse. </li></ul>
  18. 18. BIOGÁS 2. Conceitos <ul><li>É um combustível gasoso, com um conteúdo energético elevado, semelhante gás natural, composto principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear. </li></ul>
  19. 19. BIOGÁS 2. Conceitos <ul><li>Também é conhecido como gás dos pântanos </li></ul><ul><li>Resultado da decomposição de matéria orgânica </li></ul><ul><li>Só acontece em meio anaeróbio, através de bactérias metanogênicas </li></ul>
  20. 20. BIOGÁS 3. Fontes e Processos de Obtenção
  21. 21. BIOGÁS 3. Fontes e Processos de Obtenção <ul><ul><li>Formação comum na natureza: pântanos, lamas escuras, locais onde a celulose sofre decomposição </li></ul></ul><ul><ul><li>Resultante da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, em condições controladas de temperatura, água, alcalinidade, pH e ausência de oxigênio </li></ul></ul>
  22. 22. BIOGÁS 3. Fontes e Processos de Obtenção <ul><ul><li>Como acontece: Através de complexo de culturas mista de microorganismos, que metablizam materiais orgânicos complexos, tais como carboidratos, lipídios e proteínas </li></ul></ul>
  23. 23. Substancias Organicas Complexas (Polimeros) Ácidos Orgânicos Hidrogênio Acetato Metano (CH 4 ) 76% 20% 4 % CO 2 24% 52% SO 4 = H 2 S CO 2 Sulfato Redutoras - BRS Hidrólise e Acidogénese Fases I e II Acetogénese Metanogênese Fase III Fase IV Digestão Anaeróbia de R esíduos S ólidos O rgânicos BIOGÁS
  24. 24. BIOGÁS 4. Composição e Características <ul><li>CH 4 – 55 a 80% </li></ul><ul><li>CO 2 – Restante </li></ul><ul><li>Ar (N 2 + O 2 ) – Contaminante </li></ul><ul><li>H 2 S – de 1000 a 15000 ppm (0,01 a 0,15%) </li></ul><ul><li>H 2 O – saturado </li></ul>
  25. 25. BIOGÁS 4. Composição e Características &quot;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”.
  26. 26. BIOGÁS 4. Composição e Características <ul><li>Baixa densidade e incompressibilidade </li></ul><ul><li>Odor desagradável pela presença dos contaminantes, principalmente o gás sulfídrico </li></ul><ul><li>Presença de componentes corrosivos, principalmente água e H 2 S </li></ul>
  27. 27. BIOGÁS 5. Usos e Benefícios <ul><li>Conversão em Energia Elétrica </li></ul><ul><li>Queima direta em processos que necessitem calor (conforto térmico, cozinha, iluminação, refrigeração) </li></ul><ul><ul><li>Exemplos: Refrigeradores, secadores de grãos, chocadeiras, fogão doméstico, lampião, caldeiras </li></ul></ul>
  28. 28. BIOGÁS 5. Usos e Benefícios <ul><li>Motor combustão interna adaptado para gás </li></ul><ul><li>Uso local ou até uns 15 km </li></ul><ul><li>O uso em pequena escala em áreas urbanas permite a reciclagem da água e seu uso econômico para reuso no sistema sanitário e/ou em irrigação </li></ul>
  29. 29. BIOGÁS 5. Usos e Benefícios <ul><li>Produção de biofertilizante de alta qualidade: sem metais pesados, sem vidros </li></ul><ul><li>Economia de energia em sistemas produtivos como laticínios, criação de porcos, etc </li></ul><ul><li>Eliminação de agentes patogênicos </li></ul><ul><li>Diminui os custos de tratamento de esgotos </li></ul>
  30. 30. BIOGÁS 5. Usos e Benefícios <ul><li>Eliminação dos custos com transportes </li></ul><ul><li>Preservação da natureza </li></ul><ul><li>Uso na cozinha é higiênico </li></ul><ul><li>Não polui </li></ul>
  31. 31. Geração de energia elétrica e térmica Fertilizante liquido Composto Gás veícular GNV Gás natural GN BIOGÁS 5. Usos e Benefícios
  32. 32. BIOGÁS 5. Usos e Benefícios TRH Tempo de Retenção Hidráulica Eliminação de patogênios Organismo T º C TRH Dias % de redução Salmonella spp Salmonella typhosa Ascaris lumbricoides Cistos de parasitas 30 30 29 30 6-20 6 15 10 82-98 99 90 100
  33. 33. BIOGÁS 6. Equivalência e Balanço Energético Fonte:Manual de Biodigestão Winrock International Brasil. Quadro comparativo do potencial de produção de biogás a partir de dejetos
  34. 34. BIOGÁS 6. Equivalência e Balanço Energético 0 50 100 150 200 250 300 350 400 800 Milho Lixo organ. doméstico Resíduos orgânicos Dejetos de gado Lodo de esgoto Rend.Espec.Biogás [Nm³/t de resíduos]
  35. 35. BIOGÁS 6. Equivalência e Balanço Energético 1 m 3 Metano 1.71 l Prod. Metilados 9.7 k W/h eleticidade 1.3 kg of carvão 1.15 l of petroleo 1 l oleo comb 2.1 kg Madeira (seca) 0.94 l Gas Natural
  36. 36. BIOGÁS 6. Equivalência e Balanço Energético Necessidades diárias família 5 pessoas
  37. 37. BIOGÁS 6. Equivalência e Balanço Energético 100 – 150 Nm 3 Biogás (equivalente a 60-100 l. Gasolina ) 0,5 t. Composto 300 l. Fertilizante líquido 1 t. Resíduos Orgânicos
  38. 38. Qual é a autonomia de um veículo movido a combustível produzido em 1 ha? BIOGÁS Biogás (Brasil / Europa: milho, girassol) 72.000 km Biodiesel 23.000 km (Europa: canola, girassol) Biodiesel 11.500 km (Brasil: soja, mamona, dendê) Bioetanol 43.000 km (Brasil: cana de açucar) Bioetanol 26.000 km (Europa: trigo, beterraba, milho)
  39. 39. PARTE 02 - BIODIGESTOR
  40. 40. BIODIGESTOR <ul><li>Equipamento destinado a produzir biogás; </li></ul><ul><li>Constitui-se de uma câmara fechada, onde é colocado material orgânico, em solução aquosa, onde sofre decomposição, gerando o biogás, que irá se acumular na parte superior da câmara; </li></ul><ul><li>Primeira instalação: 1857, na Índia, nas proximidades de Bombaim; </li></ul><ul><li>Instalação do primeiro digestor no Brasil: 1949; </li></ul><ul><li>Em 1980 – instalação na Granja do Torto(Brasília); </li></ul>
  41. 41. BIODIGESTOR TIPOS <ul><li>Modelo Indiano: </li></ul><ul><li>Desenvolvido na China – pouco espaço físico: enterrado; </li></ul><ul><li>Parede central; </li></ul><ul><li>Cúpula móvel - Campânula em aço como gasômetro – pressão constante; </li></ul><ul><li>Concentração de sólidos não superior a 8% - entupimentos; </li></ul><ul><li>Alimentação contínua de dejetos. </li></ul>Fig. – Biodigestor modelo indiano. Fig. – Biodigestor modelo indiano construído em ferro e cimento artesanalmente.
  42. 42. BIODIGESTOR TIPOS <ul><ul><li>b) Modelo Chinês: </li></ul></ul><ul><ul><li>Cúpula fixa, de alvenaria; </li></ul></ul><ul><ul><li>Tanque de armazenamento - Pressão variável; </li></ul></ul><ul><ul><li>Sistema de controle – pressão constante; </li></ul></ul><ul><ul><li>Baixos custos de construção – não possuem partes móveis e partes metálicas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Maior durabilidade; </li></ul></ul><ul><ul><li>Enterrados, ocupando pouco espaço e protegidos contra variações climáticas; </li></ul></ul>Fig. – Biodigestor modelo chinês.
  43. 43. BIODIGESTOR TIPOS <ul><li>c) Modelo Balão ou da Marinha: </li></ul><ul><ul><li>Baixo custo de implantação; </li></ul></ul><ul><ul><li>Facilidade de transporte; </li></ul></ul><ul><ul><li>Construção diretamente sobre o terreno ou profunda; </li></ul></ul><ul><ul><li>Fácil limpeza, descarga e manutenção; </li></ul></ul><ul><ul><li>Curta vida útil: ~ 5 anos; </li></ul></ul><ul><ul><li>Muito utilizado em áreas onde o lençol freático é muito superficial ou há afloramento de rochas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Cúpula de plástico maleável – infla com a produção de gás </li></ul></ul>Fig. – Biodigestor modelo de Marinha. Fig. – Biodigestor modelo Plastisul
  44. 44. BIODIGESTOR <ul><li>Escolha do tipo de biodigestor: </li></ul><ul><li>Condições locais; </li></ul><ul><li>Disponibilidade de substrato; </li></ul><ul><li>Experiência e conhecimento do construtor; </li></ul><ul><li>Investimento envolvido; </li></ul>
  45. 45. BIODIGESTOR <ul><li>Instalação de um biodigestor: </li></ul><ul><ul><li>Localização: </li></ul></ul><ul><ul><li>condições locais de solo; </li></ul></ul><ul><ul><li>facilidades na obtenção, preparo e armazenamento de biomassa: até 20m do ponto de coleta do substrato; </li></ul></ul><ul><ul><li>facilidades na remoção e utilização do biofertilizante; </li></ul></ul><ul><ul><li>distância de utilização do biogás; </li></ul></ul>
  46. 46. BIODIGESTOR <ul><ul><li>Segurança: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Área onde será instalado o biodigestor deve ser considerada como uma região inflamável; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Área cercada, não permitindo o acesso de animais; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dispositivos de segurança ao longo do sistema de distribuição de gás; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Colocação de uma tela de arame de malha fina no interior do cano de distribuição, próximo do ponto de consumo de biogás, de forma a evitar que o fogo propague-se até o biodigestor. </li></ul></ul></ul>
  47. 47. BIODIGESTOR
  48. 48. <ul><li>Divulgação de um insumo energético ecologicamente correto – queima do metano e substituição de lenha ou algum derivado do petróleo; </li></ul><ul><li>Possibilidade a ser utilizada no meio rural – utilização de esterco animal; </li></ul><ul><li>Contribuição para a disponibilidade energética ao homem do campo; </li></ul><ul><li>Viabilidade técnica do uso de biodigestores para a geração de biogás – simplicidade de operação; </li></ul>CONCLUSÕES
  49. 49. <ul><li>melhoria na limpeza interna da granja, redução de odores, menor quantidade de vetores (principalmente moscas) </li></ul><ul><li>redução nos microorganismos patogênicos e, </li></ul><ul><li>os efeitos benéficos do uso do Biofertilizante na agricultura </li></ul>CONCLUSÕES
  50. 50. “ Ás vezes ser moderno é olhar para trás” Gilberto Gil Eng. Agrônomo: Sebastião Pereira do Nascimento Email: [email_address]

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