Biogás

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Produção artificial de biogás

Biogás é o nome comum dado a qualquer gás que foi produzido pela quebra biológica da matéria orgânica na ausência de oxigênio. Normalmente consiste em uma mistura gasosa composta principalmente de gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2), com pequenas quantidades de gás sulfídrico (H2S) e umidade.

A produção de biogás ocorre naturalmente em qualquer local submerso em que o oxigênio atmosférico não consiga penetrar, como em pântanos, no fundo de copos d'água, intestino de animais, ou de forma antrópica como em aterros sanitários e usinas de biogás (ver: Biodigestor anaeróbico).

Pode ser classificado como biocombustível por ser uma fonte de energia renovável, sendo uma forma de obter energia que pode auxiliar o ser humano a se emancipar da dependência dos combustíveis fósseis.

Matérias primas para produção de biogás[editar | editar código-fonte]

Qualquer matéria orgânica biodegradável pode ser adicionada aos biodigestores anaeróbicos para produção de energia. Por exemplo:

Composição[editar | editar código-fonte]

Molécula de metano: o principal componente do biogás.

O biogás é considerado um combustível gasoso que possui um conteúdo energético muito elevado, um alto poder calorífico, semelhante ao do gás natural. Sendo o metano o principal constituinte do biogás, este não tem cheiro, cor, nem sabor, mas o biogás apresenta um leve odor desagradável devido alguns gases presentes em sua composição. É composto por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear.

O biogás é composto de:

Condições anaeróbicas[editar | editar código-fonte]

A digestão anaeróbia representa um sistema ecológico delicadamente balanceado, onde cada microrganismo tem uma função essencial. A produção de metano ocorre em diferentes ambientes naturais tais como pântanos, solo, sedimentos de rios, lagos e mares, assim como nos órgãos digestivos de animais ruminantes. Mas as condições ótimas de vida para as bactérias anaeróbicas produzirem o biogás são:

Inexistência de Ar[editar | editar código-fonte]

O oxigênio (O2) do ar é letal para as bactérias anaeróbicas. Se houver oxigênio no ambiente, as bactérias anaeróbicas paralisam seu metabolismo e deixam de se desenvolver. As bactérias anaeróbicas produzem o metano. Em uma usina de biogás, o biodigestor (biofermentador) deve estar hermeticamente vedado contra a entrada de ar (oxigênio), caso contrário, a produção de biogás não ocorre porque as bactérias anaeróbicas morrem, o biogás produzido será então rico em CO2 e não em metano. Assim, o biofermentador deve assegurar uma completa anaerobiose do ambiente necessária para o metabolismo das bactérias anaeróbicas.

Temperatura adequada[editar | editar código-fonte]

A temperatura no interior do biofermentador é um parâmetro importante para a produção de biogás. As bactérias que produzem metano são muito sensíveis a alterações de temperatura. O crescimento microbiano pode ocorrer em três faixas de temperatura: termofílica (45 – 70ºC), mesofílica (20 – 45ºC) e psicrofílica (0 – 20ºC), porém a maioria dos digestores anaeróbios (fermentadores) tem sido projetados na faixa mesofílica, onde o nível ótimo de temperatura, a melhor formação de metano, ocorre entre 30 e 40ºC. Assim, outro papel do biofermentador também é o de assegurar certa estabilidade de temperatura para as bactérias.[2]

Controle de pH[editar | editar código-fonte]

Mudanças no pH do meio afetam sensivelmente as bactérias envolvidas no processo da digestão anaeróbia. A faixa de operação dos biofermentadores é entre pH 6,0 e 8,0, sendo que as bactérias produtoras de metano tem um crescimento ótimo na faixa de pH entre 6,6 e 7,4. Valores de pH abaixo de 6,0 e acima de 8,3 devem ser evitados, pois podem inibir completamente as bactérias produtoras de metano.[2]

Nutrientes[editar | editar código-fonte]

A presença de alguns macronutrientes (carbono, nitrogênio, potássio, fósforo e enxofre) e de alguns micronutrientes (sais minerais, vitaminas e aminoácidos) são fundamentais ao desenvolvimento dos microrganismos (bactérias). Para que no interior de um biodigestor ocorra uma boa fermentação, o equilíbrio entre os nutrientes é indispensável. O conhecimento da composição química e do tipo de biomassa utilizado é muito importante, como por exemplo, os dejetos animais são ricos em nitrogênio; os residuos de culturas vegetais são ricos em carbono; os sais minerais estão presentes nos dejetos animais e resíduos vegetais.[2]

Utilização[editar | editar código-fonte]

O biogás pode ser usado como gás combustível em substituição ao gás natural ou gás liquefeito de petróleo (GLP), ambos extraídos de fontes de recursos não-renováveis. O biogás pode ser utilizado na geração de energia elétrica, através de geradores; como energia térmica na produção rural, por exemplo, no aquecimento de instalações para animais muito sensíveis ao frio ou no aquecimento de estufas de produção vegetal.[3]

O biogás pode ser usado para gerar energia elétrica.

Após a obtenção do biogás o resíduo sólido dos biofermentadores pode ser utilizado como adubo orgânico e o efluente líquido pode ser aplicado nas lavouras, como biofertilizante, sem problemas de contaminação dos lençóis freáticos, pois, além de água contém nutrientes como nitrogênio, fósforo e potássio.[1]

Todas essas utilidades, juntamente com a eliminação dos resíduos da propriedade rural, estimulam o produtor rural, possibilitando uma nova fonte de rendimento e/ou solucionando os problemas de disponibilidade de combustível no meio rural. O biogás produzido em aterros sanitários, extraído da decomposição dos resíduos orgânicos, é também uma forma de energia renovável. Para a extração são implantados sistemas de canalização, no início do processo de aproveitamento da área de aterro. Quando as células são encerradas, o gás produzido pode ser encaminhado para termoelétricas e utilizado como biocombustível.

Equivalência energética[editar | editar código-fonte]

Ônibus movido a biogás na cidade de Berna ( Suíça ).

Um metro cúbico (1 m³) de biogás equivale energeticamente a:[4] [5]

  • 0,40 kg de GLP (gás de cozinha);
  • 0,61 a 0,70 litros de gasolina;
  • 0,55 litros de óleo diesel;
  • 0,80 litros de álcool;
  • 1,25 a 1,43 kWh de eletricidade;
  • 1,60 a 3,50 kg de lenha.

O biogás também pode ser purificado para a geração de biometano, que tem se destacado cada vez mais no mercado. Produtoras de automóveis, caminhões e veículos de utilidade pública investem em frotas, que podem ser abastecidos em postos de biogás, por toda Europa.

A purificação pode ser feita com uso de água ou com uso de produtos químicos, a tecnologia varia de acordo com as condições da planta da usina e com a quantidade de biogás disponível. Qualquer que seja a tecnologia aplicada para a purificação o rendimento e a eficiência do processo chega a 99%. O biometano tem o mesmo poder calorifico da gasolina, 1m³ de biometano equivale a 1 litro de gasolina.[1]

Referências

  1. a b c d DEUBLEIN, Dieter; STEINHAUSER, Angelika. Biogas from Waste and Renewable Resources. Ed. Wiley - VCH, 2008
  2. a b c CHERNICHARO, Carlos Augusto de Lemos. Reatores anaeróbios. Belo Horizonte : Ed. da UFMG, 1997
  3. WALSH, James L. Jr.; ROSS, Charles, C.; SMITH, Michael S.; HARPER, Stephen R.; WILKINS, W. Allen. Handbook on Biogas Utilization. Ed. U.S. Department of Energy, 1988
  4. COLDEBELLA, Anderson; SOUZA, Samuel N. M.; FERRI, Priscila; KOLLING, Evandro M. Viabilidade da geração de energia elétrica através de um motor gerador utilizando biogás da suinolcultura. Informe Gepec, v. 12, n. 2, Jul./Dez. 2008
  5. POMPERMAYER, Raquel de S.; JÚNIOR, Durval R. de P. Estimativa do potencial brasileiro de produção de biogás através da biodigestão da vinhaça e comparação com outros energéticos

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

CHERNICHARO, Carlos Augusto de Lemos. Reatores anaeróbios. Belo Horizonte : Ed. da UFMG, 1997. (Princípios do tratamento biológico de águas residuárias; V. 5).

DEUBLEIN, Dieter; STEINHAUSER, Angelika. Biogas from Waste and Renewable Resources. Ed. Wiley - VCH, 2008.

WALSH, James L. Jr.; ROSS, Charles, C.; SMITH, Michael S.; HARPER, Stephen R.; WILKINS, W. Allen. Handbook on Biogas Utilization. Ed. U.S. Department of Energy, 1988.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]


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