Ciência e Tecnologia

Análise das rotas Tecnológicas com a utilização de biomassas regionais para produção de Biogás em Substituição ao Gás de cozinha nas Regiões Ribeirinhas da Amazônia

Redação
16/06/2020
16:41

CARLOS VICTOR BESSA CORREA-COORDENADOR-GERAL DO CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM ALIMENTOS DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS-UEA

JOHNSON PONTES DE MOURA- ENGENHEIRO QUÍMICO E MESTRE EM ENGENHARIA QUÍMICA PELA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

Email: jsolar07@gmail.com

RESUMO

O sistema de abastecimento da zona rural é bastante precário e falho, deixando de suprir muitas comunidades interioranas, e devido a tal situação o uso de energias renováveis é bem visto e valorizado para solucionar tais problemas. O biodigestor é uma das rotas tecnológicas que produz energia limpa e atende as necessidades da população,pois produz biogás que pode ser usado para gerar energia elétrica, biofertilizante que é o principal produto dele para as plantações rurais e o resíduo líquido pode ser utilizado para a piscicultura. Alem dos subprodutos gerados com a instalação do reator anaeróbico o nível de desmatamento irá diminuir, os solos da região amazônica ficarão mais produtivos e irá diminuir uma parcela dos problemas relacionados ao clima e meio ambiente como é o caso do aquecimento global . Com os estudos realizados, concluiu-se que o biodigestor modelo chinês é o mais adequado para as zonas rurais devido a sua praticidade na hora de construir, o seu custo ser mais viável para eles e com a implantação do projeto a zona rural será autossustentável.

O projeto piloto construído a partir de materiais de fácil acesso para a população rural tem como princípio ser utilizado para pesquisas científicas, no qual a principal análise será as biomassas regionais de fácil acesso na zona rural e avaliar quais delas produzem uma ótima taxa de biogás.

Palavras-chave: Comunidades Ribeirinhas; Biogás; Sustentabilidade Energética; Energias Renováveis.

OBJETIVO GERAL

Esse projeto tem como objetivo analisar as formas de se obter biogás a partir de resíduos agrícolas e definir qual seria o mais apropriado para a agricultura amazonense levando em consideração a biomassa amazônica e o seu custo benefício para os agricultores.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Analisar as formas de obtenção de biogás, tendo como critério a viabilidade, recursos humanos e financeiros disponíveis;
• Dimensionar o equipamento;
• Realizar pesquisas a partir do projeto piloto.

JUSTIFICATIVAS:

O projeto avalia os melhores caminhos tecnológicos para a funcionalidade de um reator anaeróbio (Biodigestor), os quais possuem inúmeras vantagens econômicas e ambientais, não só na produção de biogás, mas também na produção de biofertilizantes sólidos, energia e efluentes com grande valor orgânico. Os biodigestores se caracterizam como uma alternativa sustentável e economicamente viável de fonte de energia limpa, a fim de diminuir a dependência de combustíveis fósseis.

O principal alvo deste projeto é o estudo da viabilidade da produção de biogás, e meios tecnológicos a partir de resíduos agrícolas tipicamente amazônicos. A proposta então é reaproveitar resíduos orgânicos de pequenos e médios produtores com a intenção de atingir inicialmente como beneficiários a população interiorana do estado, que enfrentam condições adversas de dificuldade na acessibilidade desse gás, que trará mais qualidade de vida e economia a essa população, por conseguinte estudar os melhores meios para produção de biogás, levando em consideração a realidade regional, torná-lo acessível e dessa forma contribuir para uma produção limpa e economicamente viável.

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Em 1970 quando houve a crise energética, as grandes nações analisaram o quanto o mundo estava dependente do petróleo. Devido ao alto custo dos barris e a recessão econômica, as nações começaram a inovar com pesquisas e o usode energias renováveis, entretanto naquela época as tecnologias destinadas à energia limpa possuíam um custo elevado em relação ao petróleo e por tal motivo não teve tanto desenvolvimento nessas décadas.

Após o ápice da revolução industrial, em 1997 foi instaurado o protocolo de Kyoto o qual tinha como objetivo reduzir o nível de emissão de gases entre os anos de 2008 e 2012. E foi a partir dele que as grandes nações se preocuparam mais em aprimorar as antigas tecnologias e pesquisar novas rotas para a produção de bioenergia.

Atualmente devido a esses esforços, há uma gama de tecnologias para a produção de energias renováveis, entre elas o tratamento de dejetos, cujo mais vantajosa e de fácil fabricação são os biodigestores anaeróbicos. A partir dele muito dos problemas enfrentados pelas nações relacionadas a meio ambiente podem ser amenizados como o desmatamento para uso da lenha, a contaminação dos lençóis freáticos por uso de fertilizantes químicos e agrotóxicos.

1. BIOMASSA

Biomassa é toda matéria orgânica que se acumulada num espaço vital. No caso a matéria orgânica seria: todos os resíduos da fauna e flora, resíduos industriais e sólidos urbanos. A partir de vários métodos essas matérias podem ser convertidas em energias elétrica, mecânica e térmica.

Os resíduos provenientes da criação de animais, tais como aves, suínos e bovinos, são altamente poluentes e constituem uma alta proporção de biomassa, e por esses motivos é que são tão estudadas as maneiras de se obter energia a partir dos resíduos e uma maneira de usá-los sem que afete o meio ambiente.

2. BIOGÁS

Biogás é a mistura de gases obtidos a partir de uma fermentação anaeróbica da matéria orgânica. A proporção de gases varia dependendo do tipo de resíduo e o tipo de digestão. Mesmo com essa variação os principais gases são o metano (CH4) e o dióxido de carbono (CO2). Na tabela abaixo, são apresentados os outros gases e a percentagem na composição do biogás.

3. FERMENTAÇÃO ANAERÓBICA

biodigestão anaeróbica permite a redução significativa do potencial poluidor de dejetos orgânicos e não há grande geração de calor. Esse processo compreende quatro fases: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese.

Principais rotas para degradação anaeróbica de matéria orgânica de acordo com (Angelidaki, Ellegaard e Ahring, 1999). (A) hidrólise de carboidratos não dissolvidos; (B) hidrólise de proteínas não dissolvidas. (1) acidógenos fermentadores de glicose, (2) bactérias lipolíticas, (3) acetógenos degradadores de ácidos graxos de cadeia longa (LCFA – long chain fatty acid), (4) acidógenos degradadores de aminoácidos, (5) acetógenos degradadores de propionato (HPr), (6) acetógenos degradadores de butirato (HBut), (7) acetógenos degradadores de valerato (HVal), (8) metanógenos degradadores de ácido acético (HAc).

Hidrólise: As substâncias mais complexas como proteínas e lipídios são transformadas em substâncias mais simples, a partir do processo de hidrólise, e mais fáceis de serem absorvidas pelas bactérias. Esse processo é lento e suscetível a vários fatores, como: temperatura, composição e o tamanho das partículas do substrato, pH e a concentração de nitrogênio no substrato. (OLIVA,1997).

Acidogênese: Nessa fase os compostos obtidos na hidrólise são convertidos em H2, CO2, sais e alcoóis. Isso ocorre devido à biodegradação de bactérias, que podem ser anaeróbias obrigatórias ou anaeróbias facultativas. O resultado dessa etapa vai depender da presença de H2, do substrato e das condições do ambiente. Se a pressão de H2for baixa haverá formação acetato, H2 e CO2. Agora se a pressão de H2 for elevada terá a formação de produtos como propinato e ácidos orgânicos como lactato e etanol.

Acetogênese: Os ácidos voláteis e os alcoóis são metabolizados, gerando acetato e H2 através das bactérias acetogênicas produtoras de H2. As bactérias acetogênicas transformam parte do H2 e do CO2 em metanol e acetato.

Metanogênese: É produzido por CH4 pelas bactérias acetotróficas, a partir da redução de ácido acético e pelas bactérias hidrogenotróficas, a partir da redução de CO2.

Observações em relação ao processo em si são: se ele estiver ocorrendo a uma temperatura de 45°C-60°C é um processo termofílico, 20°C- 45°C é mesofílico e abaixo de 20°C é psicrofílico. Deve-se atentar a volatizarão dos gases, a qual é mínima quando o pH é quase que neutro.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1.1 PRODUÇÃO DE ENERGIA ATRAVÉS DE RESÍDUOS ORGÂNICOS

1.1.1 BIOMASSA

O termo biomassa possui diferentes conceitos, interligados entre si, que variam com a perspectiva utilizada: ecologia ou geração de energia. De acordo com a perspectiva ecológica, biomassa é a quantidade de matéria viva em forma de uma ou mais espécies de organismos, presente em determinado habitat (Michaelis, 2010).2 Mas segundo a perspectiva energética, o conceitode biomassa engloba qualquer recurso renovável proveniente da matéria orgânica.3 Consequentemente, são muitas as fontes de biomassa que podem ser utilizadas para geração de energia elétrica.

Segundo Ministério de Minas e Energia (MME), o termo biomassa compreende a matéria vegetal gerada pela fotossíntese e seus diversos produtos e subprodutos derivados, tais como as florestas, as culturas e os resíduos agrícolas, os dejetos animais e a matéria orgânica que é contida nos rejeitos industrial e urbano. Esta matéria contém a energia química acumulada através da transformação energética da radiação solar e pode ser diretamente liberada por meio da combustão, ou ser convertida através de diferentes processos em produtosenergéticos de natureza distinta, tais como: carvão vegetal, etanol, gases combustíveis e de síntese, óleos vegetais combustíveis e outros.3

De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), o termo biomassa compreende todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energia. Assim como a energia hidráulica e outras fontes renováveis, a biomassa é uma forma indireta de energia solar. A energia solar é convertida em energia química, através da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos.3

1.1.2 PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DA BIOMASSA

A biomassa para fins energéticos destaca-se como uma das fontes renováveis com maiores possibilidades em todos os aspectos, em especial, no que se refere sua utilização para geração de energia elétrica.3 Tem sido constante o crescimento da participação da biomassa na matriz energética brasileira nos últimos anos, fato que pode ser observado no Balanço Energético Nacional de 2014, com ano base 2013, publicado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), indicado na Tabela 2.1.1.

A partir dos dados apresentados pela “Composição setorial do consumo final de biomassa”, pode-se observar que o consumo energético final sofreu um constante aumento entre os anos de 2004 a 2008, e entre os anos de 2008 a 2012, oscilou entre a diminuição e aumento, para posteriormente retomar o crescimento.

O artigo retrata A Lei nº 12.305/10, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), é bastante atual e contém instrumentos importantes para permitir o avanço do Brasil no enfrentamento dos principais problemas ambientais, sociais e econômicos decorrentes do manejo inadequado dos resíduos sólidos, especificamente para produção de biogás como forma de aproveitamento energético a partir de biomassas amazônicas.

A legislação prevê a prevenção e a redução na geração de resíduos, tendo como proposta a prática de hábitos de consumo sustentável e um conjunto de instrumentos para propiciar o aumento da reciclagem e da reutilização dos resíduos sólidos (aquilo que tem valor econômico e pode ser reciclado ou reaproveitado) e a destinação ambientalmente adequada dos rejeitos (aquilo que não pode ser reciclado ou reutilizado).

A atual política traz a responsabilidade compartilhada dos geradores de resíduos: dos fabricantes, importadores, distribuidores, comerciantes, cidadãos e titulares de serviços de manejo dos resíduos sólidos urbanos. Ela também cria metas importantes que irão contribuir para a eliminação dos lixões e institui instrumentos de planejamento nos níveis nacional, estadual, microregional, intermunicipal e metropolitano e municipal. Além disso, a PNRS coloca o Brasil em patamar de igualdade com os principais países desenvolvidos no que concerne ao marco legal e inova com a inclusão de catadoras e catadores de materiais recicláveis e reutilizáveis, tanto na Logística Reversa quando na Coleta Seletiva.

Referências: