16.Manual de Treinamento Em Biodigestao

5/23/2018 16.Manual de Treinamento Em Biodigestao

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MANUAL DE TREINAMENTOEM BIODIGESTO

Verso 2.0Fevereiro/2008


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Or g an iz ao :

Andr de Paula Moniz Oliver (Instituto Winrock Brasil)

Ela b o r ao :

Andr de Paula Moniz Oliver (Instituto Winrock Brasil) Aurlio de Andrade Souza Neto (Instituto Winrock Brasil) Danilo Gusmo de Quadros (Universidade do Estado da Bahia) Renata Everett Valladares (Instituto Winrock Brasil)

A g r a d e c im e n t o s :

Edivaldo Jesus de Oliveira Escola de Agricultura da Regio de Irec (ESAGRI) Empresa Baiana de Desenvolvimento Agrcola (EBDA) Grupo de Apoio e de Resistncia Rural e Ambiental (GARRA) SANSUY

Fi n a n c ia m e n t o :

Agncia dos Estados Unidos para o Desenvolvimento Internacional (USAID)

Este manual foi elaborado com o apoio da Agncia dos Estados Unidos para oDesenvolvimento Internacional (USAID), atravs dos programas EnergiaProdutiva, IRES (Market Development for Biodigestion in Brazil)e Energia

Renovvel & Desenvolvimento.

As opinies aqui expressadas so dos autores e no refletem necessariamente ospontos de vista da Agncia dos Estados Unidos para o DesenvolvimentoInternacional.


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Tabela de Abreviaturas

EMATER Empresa de Assistncia Tcnica e Extenso RuralGEE Gases do Efeito-EstufaGLP Gs Liquefeito de Petrleo

NERG Ncleo de Energia da UFPBpH Potencial de HidrognioPV Peso VivoPVC Policloreto de VinilaTRH Tempo de Reteno HidrulicaUFPB Universidade Federal da ParabaVB Volume do BiodigestorVC Volume da Carga Diria


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ndice

1. Introduo ........................................................................................12. Benefcios do biodigestor .....................................................................23. O que um biodigestor?...................................................................... 34. Histrico dos biodigestores no Brasil...................................................... 45. Manejo do solo: uso de biofertilizante.................................................... 65.1 Solos e nutrio de plantas...............................................................6

5.2 Biofertilizante ................................................................................. 66. Energia renovvel: o biogs.................................................................77. Saneamento ambiental........................................................................ 98. Dimensionamento e instalao de biodigestores.................................... 10

8.1 Dimensionamento do biodigestor..................................................... 108.2 Procedimentos para instalao do biodigestor.................................... 138.3 Conduo do biogs....................................................................... 148.4 Operao diria............................................................................. 148.5 Adaptao de equipamentos para o funcionamento a biogs................ 148.5.1 Adaptao dos queimadores superiores do fogo a gs.................... 148.5.2 Adaptao do motor estacionrio gasolina de quatro tempos ......... 159. Medidas de segurana....................................................................... 17

10. Referncias...................................................................................... 18Lista de Figuras

Figura 1: Benefcios do biodigestor .................................................................2Figura 2: Esquema do biodigestor em manta impermevel ................................. 4Figura 3: Modelos de biodigestores .................................................................5Figura 4: Aplicao do biofertilizante...............................................................7Figura 5: Massa de esterco, sem cama, expressa em toneladas (ton), produzida por

ano por 450 kg de peso vivo (PV) ................................................................. 10Figura 6: Planta de topo da escavao e dimensionamento da manta. ................... 11Figura 7: Dreno.......................................................................................... 13Figura 8: Manejo dirio do biodigestor........................................................... 14Figura 9: Adaptao de queimador para biogs............................................... 14Figura 10: Adaptao de motor estacionrio a gasolina para biogs................... 15Lista de Tabelas

Tabela 1: Composio do biogs..................................................................... 8Tabela 2: Potencial de reduo da contaminao atravs da biodigesto ..............9Tabela 3: Planilha de clculo do volume de carga............................................ 11

Tabela 4: Dimensionamento do biodigestor de acordo com o volume ................. 11Tabela 5: rea total e preo da manta de laminado de PVC flexvel.................... 12Tabela 6: Potencial de produo de biogs a partir de dejetos animais............... 12Tabela 7: Clculo da produo de biogs ....................................................... 12Tabela 8: Especificaes tcnicas para adaptao de motores ........................... 16


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1.Introduo

A escassez de fontes energticas para fins produtivos, coco, resfriamento,aquecimento e iluminao um grave problema enfrentado pelos produtores rurais.A lenha a fonte de calor mais comum para uso na cozinha, mas um recurso

escasso e que deve ser preservado. O desmatamento agrava a seca, a perda desolo por eroso e coloca em perigo a flora e a fauna do ecossistema. Alm disso, aqueima de lenha para uso domstico causa graves problemas de sade,principalmente em mulheres e crianas, que ficam expostas diariamente fumaa.

A aquisio de gs liquefeito de petrleo (GLP), ou gs de cozinha, representa umitem de custo significativo no oramento familiar. J o uso de querosene parailuminao, alm do alto custo, tambm polui o ar dentro de casa, enquanto aspilhas usadas para rdios e outros fins, tm alto custo e causam poluio do solo eda gua quando so descartadas.

As principais fontes de energia1 para consumo no segmento agropecurio do Brasilso:

leo diesel (58%); lenha (26%); energia eltrica (15%); outros (1%).

No trinio 2002-2004, dados oficiais disponveis mostraram a elevao dos preospagos pela energia, de 30 a 50%, dependendo da fonte energtica. Os impactos daelevao do custo de energia fazem-se sentir com maior intensidade no setor ruralde mais baixa renda, em geral, menos capitalizado e com menores condies dearcar com essa elevao de custos, tanto no que diz respeito ao consumodomstico, quanto para as atividades de produo.

O manejo inadequado dos dejetos um problema grave, freqentemente atuandocomo vetor de doenas, contaminando a gua e o solo. No Brasil, freqente aaplicao dos dejetos sem tratamento no campo. Essa prtica pode acarretar:

na queima das plantas; poluio ambiental; seqestro de nitrognio para decomposio da celulose (presente em grande

quantidade no esterco), causando deficincia nas plantas; disseminar sementes de plantas daninhas; conter microrganismos patognicos.

Entretanto, com o tratamento adequado, o esterco animal pode trazer importantesbenefcios para o produtor. A biodigesto anaerbia dos dejetos uma tecnologiaeficiente no aproveitamento de resduos agropecurios que contribui nosaneamento ambiental, produo de adubo para segurana alimentar e gerao dobiogs, usado como fonte energtica. Com isso, aumenta a produo agrcola,permite a integrao das atividades agropecurias e a transformao dos produtos,agregando valor, organizando a produo, beneficiando a conservao dos produtose melhorando a logstica.

ESPERANCINI et al. (2007), ao avaliarem o fornecimento de energia eltrica etrmica a partir do biogs, para cinco domiclios e atividades produtivas da agrovilado Assentamento de Trabalhadores Rurais, no municpio de Itaber, So Paulo, no

ano de 2005, obtiveram benefcios anuais no valor de R$ 3.698,00 e R$ 9.080,57,1Fonte: Balano Energtico Nacional (2005).


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nos biodigestores para os domiclios e produo, respectivamente; bem como oequivalente a R$ 1.478,28 por ano, referentes produo de biofertilizante, sendoque o custo anual do processo foi de R$ 1.218,50 em cada biodigestor e os prazosde recuperao do investimento de 2,5 anos e 11 meses, para a produo debiogs nos domiclios e na rea de produo, respectivamente.

A comunidade cientfica mundial e a populao tm discutido a mudana do modeloenergtico mundial, de energia fssil e nuclear para sistemas que incluam asenergias renovveis, alternativas e limpas. O debate internacional est pautadopela necessidade de prticas sustentveis de aproveitamento dos recursos naturaisexistentes e de medidas para reduzir a taxa de aquecimento global.

2.Benefcios do biodigestor

A biodigesto anaerbia (sem a presena de oxignio) permite o aproveitamento doesterco animal para produo de biogs e biofertilizante, com benefcios noaumento de produtividade, preservao do meio ambiente e na sade humana eanimal (Figura 1).

Figura 1: Benefcios do biodigestor

Entre os benefcios alcanados com a utilizao do biodigestor, destacam-se:

gerao de biogs, energia renovvel e limpa. Substituinte ao gs de cozinha, aqueima do biogs no desprende fumaa e no deixa resduos nas panelas,facilitando a vida da agricultora dona de casa. A sua utilizao sistemticareduz os custos do gs, includo o produto, transporte e armazenagem.

O biogs pode ser utilizado, por exemplo, em:o foges;o lampies;o geladeiras;o campnulas;o chocadeiras;

o secadores diversos;o motores de combusto interna;o conjuntos moto-bomba;o geradores de energia eltrica.

produo de biofertilizante: o biofertilizante, material oriundo do esterco decaprinos, ovinos, sunos, ou bovinos, aps ser fermentado no biodigestor,


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pode ser utilizado como adubo na produo de forragem para os animais ede alimentos para as pessoas, aumentando o rendimento agrcola.

O biofertilizante apresenta alta qualidade, devido:

o reduo do teor de carbono (C) do material. A matria orgnica

digerida libera o carbono na forma de metano (CH4) e dixido decarbono (CO2);

o ao aumento no teor de nitrognio (N) e demais nutrientes, emconseqncia da liberao do carbono;

o diminuio da relao carbono/nitrognio (C/N) da matriaorgnica, que melhora a utilizao agrcola;

o maior facilidade da utilizao do biofertilizante pelosmicrorganismos do solo, devido ao avanado grau de decomposio;

o solubilizao parcial de alguns nutrientes, deixando-os maisfacilmente disponveis s plantas;

o ao biofertilizante que tambm pode ser utilizado no controle pragas edoenas de culturas agrcolas.

melhoria das condies de higiene para os animais e as pessoas. A limpezadiria das instalaes para recolher o esterco e seu tratamento adequadoreduzem a contaminao do ambiente por microrganismos nocivos eparasitos e reduz tambm a proliferao de moscas e mortalidade dosanimais, aumentando, conseqentemente, a produo de leite e o ganho depeso, bem como a qualidade dos produtos.

benefcios ambientais:o reduo da emisso de gases causadores do efeito estufa (GEE);o preservao da flora e fauna nativas. O biogs, como substituinte da

lenha reduz a necessidade do corte de rvores;

o reduo de odores desagradveis. Os odores provm principalmentedos estgios secundrios da decomposio dos dejetos sob manejoinadequado.

benefcios sociais e econmicos:o o biogs gera economia de GLP, leo diesel e lenha, alm da reduo

na demanda da produo e distribuio de energia eltrica;o aumenta a produo e o tempo de conservao de alimentos;o beneficia as mulheres do campo, as quais se queixam da

laboriosidade do corte de lenha, da limpeza das panelas e da cozinha,enegrecidas fortemente pela fuligem, alm da dificuldade paraacender o fogo, no perodo mais mido.

tecnologia sustentvel: permite o mximo aproveitamento dos recursoslocais e integra as atividades rurais. A deposio de dejetos sem tratamentopode comprometer o meio ambiente (solo, plantas, cursos dgua, lenolfretico e o homem).

3.O que um biodigestor?

Biodigestor uma cmara fechada onde colocado material orgnico paradecomposio. Pode ser um tanque revestido e coberto por manta impermevel dePVC, o qual, com exceo dos tubos de entrada e sada, totalmente vedado,criando um ambiente anaerbio (sem a presena de oxignio).

Quanto forma de abastecimento, os biodigestores so classificados em: bateladae contnuos. Os biodigestores em batelada recebem o carregamento de matria


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orgnica, que somente substitudo aps o perodo adequado digesto de todo olote. Os biodigestores contnuos so construdos de tal forma que podem serabastecidos diariamente, permitindo que a cada entrada de substrato orgnico aser processado, exista sada de material j tratado.

O processo de biodigesto anaerbia depende da ao de bactrias e ocorre em

trs fases: hidrlise ou reduo do tamanho das molculas; produo de cidosorgnicos e produo de metano. O metano o principal componente do biogs eno tem cheiro, cor, ou sabor, mas os outros gases presentes conferem-lhe ligeiroodor de ovo podre ou alho. O peso do metano pouco mais que a metade do pesodo ar. O poder calorfico do biogs de 5.000 a 7.000 kcal/m3. Cada m3de biogs equivalente a: 0,55 L de leo diesel, 0,45 L de gs de cozinha, ou 1,5 kg delenha. Apesar de parecer complexo, este processo de fermentao ocorrenaturalmente e continuamente dentro do biodigestor, desde que o sistema sejamanejado corretamente.

Figura 2: Esquema do biodigestor em manta impermevel

Biogs

BiofertilizanteEsterco

Curral

Caixa ou Tonel

de Entrada

Caixa de

SadaBiodigestor

12

34

5

6

7

No aproveitamento dos dejetos utilizando biodigestores, devem ser observados osseguintes aspectos:

1. curral ou esterqueira com pavimentao para reduzir a quantidade de terra nobiodigestor;

2. caixa ou tonel de entrada, onde o dejeto misturado com gua antes de sercolocado no biodigestor;

3. tubulao de entrada, permitindo a entrada da mistura no interior dobiodigestor;

4. biodigestor: revestido e coberto por manta plstica;5. tubulao de sada de biofertilizante, levando o material lquido j fermentado

caixa de sada;6. tubulao de sada de biogs, canalizando-o para fogo, motor, etc.;7. caixa de sada: onde armazenado o biofertilizante at ser aplicado nos cultivos.

4.Histrico dos biodigestores no Brasil

Com a crise do petrleo na dcada de 70, os biodigestores foram trazidos para oBrasil. Os principais modelos implantados foram o Chins e o Indiano (Figura 3),quase que exclusivamente orientados para produo do biogs. Na regio nordeste,foram implantados vrios programas de difuso dos biodigestores e a expectativaera muito grande, mas os resultados no foram satisfatrios.


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Modelo de biodigestor IndianoModelo de biodigestor Chins

Modelo de biodigestor em manta de laminado de PVCFigura 3: Modelos de biodigestores

Na Paraba, por exemplo, na dcada de 80, a EMATER (Empresa de AssistnciaTcnica e Extenso Rural) conseguiu, atravs de convnio com o Ministrio deMinas e Energia, implantar de cerca de 200 biodigestores em propriedades ruraisdaquele estado. Segundo avaliao recente do NERG (Ncleo de Energia da UFPB),deste universo de biodigestores implantados, apenas 4,6% esto emfuncionamento. Quase metade dos suinocultores da regio sul afirmou que a baixautilizao de biodigestores se deve a falta informao, enquanto o restante atribuiuao custo elevado o maior limitante replicao dessa tecnologia social.

Em retrospectiva, fica claro que a combinao de fatores tcnicos, humanos eeconmicos foi responsvel pelo abandono das iniciativas de divulgao datecnologia de biodigesto. Um dos motivos que dificultou a difuso dosbiodigestores foi a falta de nfase nos benefcios do biofertilizante, cujo valor naprodutividade agropecuria to importante quanto as vantagens do biogs. Outroponto foi quanto adaptabilidade dos modelos implantados. No modelo Indiano que foi o mais difundido a campnula do biodigestor, quase na sua totalidadeconfeccionada em ao, aumenta muito o custo e oxida com bastante facilidade,exigindo manutenes constantes. Considerando o modelo chins, os maioresproblemas so de estanqueidade, pois, devido s caractersticas dos nossos solos eclima, ocorrem constantes rachaduras em sua cpula, com conseqente perda degs. Faltam, ainda, esforos sistemticos de difuso, capacitao dos usurios eassistncia tcnica aos produtores.


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A preocupao com meio ambiente concomitantemente aos avanos na legislaoambiental, ateno poluio de recursos hdricos e medidas mitigatrias dos efeitosdas aes do homem sobre o clima global, tem despertado na populao uminteresse para produo de energias renovveis e biocombustveis. Portanto, osbiodigestores constituem-se em alternativa a ser implementada na agriculturasustentvel.

Atualmente, o modelo de biodigestor mais difundido no Brasil aquele feito demanta de PVC, de menor custo e fcil instalao, em relao aos modelos antigos ecom a vantagem de poder ser usado tanto em pequenas, quanto grandespropriedades e projetos agro-industriais. O setor privado, contando com o apoio deuniversidades e entidades de pesquisa, tem sido o responsvel no desenvolvimentodo mercado desse tipo de biodigestor.

5.Manejo do solo: uso de biofertilizante

Solos e nutrio de plantas

O solo consiste de slidos, de lquido e de uma mistura de gases, numa proporode 50, 15 e 25% respectivamente. A fase slida, constituda pelas fraes mineral eorgnica do solo, o reservatrio de nutrientes para as plantas e regula aconcentrao dos elementos na soluo do solo.

A matria orgnica o resultado de transformaes sofridas por restos de plantas,animais e microrganismos, tendo a relao C / N = 10/1, C / P = 100/1 e C / S =100/1. A matria orgnica representa uma grande fonte de N para as plantas,aumentam a capacidade de troca de ctions, aumentam a quantidade de poros,tem papel na estrutura do solo e aumentam a capacidade de reteno de gua.

A adequada nutrio das plantas melhora a produo e a qualidade dos produtos

agrcolas que so fontes de alimentos. Os alimentos contm macro emicroelementos, protenas e vitaminas essenciais vida humana e outroscomponentes funcionais que previnem doenas.

Os elementos essenciais so divididos em dois grandes grupos, dependendo daquantidade exigida pelas plantas:

macrominerais: N, P, K, Ca, Mg e S; microminerais: B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn e Co.

Na ausncia do elemento essencial, a planta no completa seu ciclo de vida. Ossintomas de deficincia dos macronutrientes primrios (N, P e K) apresentados

pelas plantas so:

N: folhas amareladas, reduo no perfilhamento, senescncia precoce emenor nmero de folhas verdes;

P: cor amarelada nas folhas, menor perfilhamento, nmero reduzido defrutos e sementes, atraso no florescimento;

K: amarelecimento da margem das folhas, crescimento no uniforme dasfolhas das plantas, murchamento e morte de gemas terminais, deformaodos tubrculos, pequena frutificao ou produo de frutos anormais, compequena ou nula produo de sementes.

Biofertilizante

Aps a digesto anaerbica no interior do biodigestor, o material se transforma embiofertilizante, que apresenta alta qualidade para uso agrcola, com teores mdios


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de 1,5 a 2,0% de nitrognio (N), 1,0 a 1,5% de fsforo (P) e 0,5 a 1,0% depotssio (K). Trata-se de um adubo orgnico, isento de agentes causadores dedoenas e pragas s plantas e contribui de forma extraordinria noreestabelecimento do teor de hmus do solo, funcionando como melhorador desuas propriedades qumicas, fsicas e biolgicas, que tem importante papel na suaestruturao e fixao de nitrognio atmosfrico.

O biofertilizante apresenta caractersticas peculiares que o torna interessante parauso agrcola:

pH (potencial de hidrognio) em torno de 7,5: o biofertilizante funciona comocorretivo de acidez, liberando o fsforo e outros nutrientes para soluo dosolo. Alem disso, o aumento do pH dificulta a multiplicao de fungospatognicos s culturas;

o biofertilizante tem grande aproveitamento na nutrio das plantas, poisapresentam os nutrientes em formas facilmente absorvveis;

melhora a estrutura do solo, deixando-o mais fcil de ser trabalhado efacilitando a penetrao das razes, alcanando camadas mais profundas,

proporcionando maior tolerncia das plantas a perodos secos; melhora a agregao das partculas do solo, resistindo mais ao

desagregadora da gua, absorvendo-a mais rapidamente, evitando a eroso. a estrutura mais porosa do solo adubado com biofertilizante, permite maior

penetrao do ar, na zona explorada pelas razes, facilitando sua respirao,obtendo melhores condies de desenvolvimento da planta.

o biofertilizante tambm favorece multiplicaodas bactrias, dando vida a solos j degradados;

Figura 4: Aplicao dobiofertilizante

aumenta a produtividade das lavouras; se o biodigestor for operado corretamente, o

biofertilizante est completamente estabilizadona caixa de sada, ou seja no tem mais o perigo

de fermentar, logo no possui odordesagradvel, no poluente e no promovecondies de proliferao de moscas e outrosinsetos.

diminui o poder germinativo de sementes deplantas daninhas com a fermentao do materialno biodigestor, no havendo perigo dedisseminao nas lavouras;

reduz a presena de coliformes fecais dosdejetos e elimina a presena e viabilidade dosovos dos principais vermes que parasitam orebanho.

Figura 4: Aplicao do biofertilizanteNa agricultura pode ser aplicado diretamente no solo em forma lquida ou seca.Para aplicao direta nas plantas, coloca-se um 1 litro de biofertilizante para cada10 litros de gua, passa-se a mistura por uma peneira fina e realiza-se a aplicao.

Os efeitos do biofertilizante no controle de pragas e doenas de plantas tm sido bemevidenciados. Efeitos fungisttico, bacteriosttico e repelente sobre insetos j foramconstatados.

6.Energia renovvel: o biogs

O biogs uma combinao de metano, gs carbnico e outros constituintes

produzidos pela digesto anaerbica de hidrocarbonetos. Foi durante a revoluoindustrial, que comeou em meados do sculo XVIII, que foi descoberto o poder e aversatilidade dos combustveis fsseis. A partir daquele perodo, o carvo, e logo


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depois os combustveis derivados do petrleo (diesel, gasolina, GLP, querosene)passaram a ocupar o primeiro lugar como fonte de energia. Hoje, 90% da energiaconsumida no mundo de origem fssil.

Os combustveis fsseis so fontes de energia no-renovveis, ou seja, uma vezesgotados, no tem volta. Alm disso, o carvo e o petrleo so altamente

poluidores, geram chuva cida, contaminam o ar, o solo, o mar, os rios e as guassubterrneas durante o processo de extrao e como conseqncia dos freqentesvazamentos, e produzem os gases de efeito estufa que contribuem para oaquecimento global. Politicamente, h guerras e conflitos internacionais causadas nabriga pelo controle das fontes de petrleo.

Por todas essas razes, imprescindvel para a sustentabilidade do ser humano edo nosso planeta ampliar o uso das energias renovveis, tais como energia solar,elica, hidrulica e biomassa. As energias renovveis so provenientes de ciclosnaturais de converso da radiao solar, que a fonte primria de quase todaenergia disponvel na terra. Por isso, so praticamente inesgotveis e no alteram obalano trmico do planeta. No caso da biodigesto, temos a produo de biogs,

um combustvel renovvel, produzido a partir dos resduos agropecurios, que soum tipo de biomassa.

O biogs um gs subproduto da fermentao anaerbia da matria orgnica. Essegs combustvel renovvel e de queima limpa, composto principalmente demetano. Ele usado como combustvel, constituindo-se em uma fonte alternativade energia. O seu poder calorfico de 5.000 a 7.000 kcal/m3. Em relao a outrasfontes de energia, 1 m3de biogs equivale a:

0,61 litro de gasolina; 0,58 litro de querosene; 0,55 litro leo diesel;

0,45 litro gs de cozinha; 1,50 quilo de lenha; 0,79 litro de lcool hidratado.

O biogs, ao contrrio do lcool da cana-de-acar e de leos extrados de outrasculturas, no compete com a produo de alimentos em busca de terrasdisponveis. Afinal, ele pode ser inteiramente obtido de resduos agrcolas, oumesmo de excrementos de animais e das pessoas. Assim, ao contrrio de ser fatorde poluio, transforma-se em auxiliar do saneamento ambiental. Os excrementosdos animais constituem-se no substrato mais indicado, pelo fato de j sarem dosseus intestinos carregados de bactrias anaerbicas.

A composio do biogs varia de acordo com a natureza da matria-primafermentada e ao longo do processo de fermentao, mas proporcionalmenteapresenta maiores propores de metano e gs carbnico (Tabela 1).

Tabela 1: Composio do biogs2

Gases %Metano (CH4) 50 a 70Dixido de carbono (CO2) 30 a 40Nitrognio (N2) 0 a 10Hidrognio (H2) 0 a 5Oxignio (O2) 0a 1Gs sulfdrico (H2S) 0 a 1Vapor dgua 0,3

2Fonte: Adaptado de WALSH JR. et al. (1988) e BRETON et al. (1994)


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7.Saneamento ambiental

A carga de microrganismos presentes no esterco um fator que deve serconsiderado na escolha dos procedimentos de manejo, visto a possibilidade detransmisso de doenas entre animais do rebanho, animais de outras espcies eat s pessoas (zoonoses).

O manejo inadequado dos dejetos produzidos na agropecuria pode causar danos populao e ao meio ambiente, como por exemplo, os nveis de nitrato na gua e acontaminao do meio com Escherichia coli e Cryptosporium. A reciclagem denutrientes do esterco dentro da propriedade tem em vista no somente o controleda poluio ambiental, mas tambm a reduo de custos com a menor importaode nutrientes, seja atravs da compra de fertilizantes, ou de alimentos.

A principal fonte de poluio no esterco o nitrognio (N), que pode ser perdido para oar, na forma de amnia, ou para os solos e a gua, na forma de nitrato. O fsforo (P)tambm tem participao como poluente. Se o esterco sem tratamento adequado fordistribudo no solo saturado de P, contaminar as guas de superfcie e o lenol

fretico.A contaminao dos lagos, audes e rios pelos dejetos, a infiltrao de guacontaminada no lenol fretico e o desenvolvimento de moscas so exemplos depoluio ambiental provocada pelo manejo inadequado dos excrementos.Normalmente, os criadores costumam concentrar seus animais em instalaesdurante a noite, nas quais permanecem at 50% do tempo de sua vida. Emsistemas intensivos de criao, o acmulo dos dejetos pode comprometer aviabilidade ambiental, econmica e social do empreendimento. Nesse contexto,gases nocivos podem provocar danos comunidade, atravs da emisso de odoresdesagradveis e problemas de sade s pessoas e aos animais.

O acmulo de dejetos pode criar um ambiente propcio para proliferao de vetores

transmissores de doenas. Do ponto de vista sanitrio, os dpteros soconsiderados os insetos mais importantes. As moscas domsticas (Muscadomestica) e varejeiras (Chrysomya spp.) so vetores da febre tifide, disenteria,poliomielite, entre outras doenas. As moscas domsticas podem transmitir agentespatognicos como vrus, rickettsias, protozorios, bactrias e helmintos, seja comohospedeiro intermedirio ou transportadores mecnicos. A mastite tambm podeser transmitida pelas moscas, causando queda na produo e qualidade do leite.

Os altos nveis de bactrias do grupo coliformes na gua de consumo podem sujeitar apropriedade a maiores taxas de incidncia de doenas nos animais, com conseqenteaumento da mortalidade, diminuio da produtividade e da qualidade dos produtos.

Com a passagem do contedo pelo biodigestor, da caixa de entrada para caixa de

sada, ocorre diminuio do efeito poluente do material, reduo dos coliformestotais e fecais, alm eliminao de ovos e viabilidade das larvas infectantes deendoparasitos (Tabela 2).

Tabela 2: Potencial de reduo da contaminao atravs da biodigesto3

Organismos Temperatura(C)

Tempo de digesto(Dias)

Destrudos(%)

Poliovirus 35 2 98,5Salmonella spp. 2 a 37 6 a 20 82-98Salmonella typhosa 22 a 37 6 99Mycobacterium tuberculosis 30 100

Ascaris 29 15 90Cistos de parasitos 30 10 100

3Fonte: National Academy of Science, 1977, citado por MASSOTTI (2002)


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8.Dimensionamento e instalao de biodigestores

Dimensionamento do biodigestor

Alguns parmetros devem ser considerados na localizao de um biodigestor:

Condies locais do solo; Facilidades na obteno, preparo e armazenamento da biomassa; Facilidades na remoo e utilizao do biofertilizante; Distncia de utilizao do biogs.

A facilidade de acesso importante na escolha do local de implantao dobiodigestor, porm o equipamento deve ser protegido de animais e as crianasdevem ser educadas a conserv-lo, evitando danos. Deve-se evitar instalar obiodigestor embaixo e ao lado de rvores, pois as razes podem perfurar a manta.

Em biodigestores contnuos modelo canadense, ou da marinha, constitudos tanquee gasmetro basicamente por manta em laminado de PVC (policloreto de vinila)flexvel, o biogs ter pouca presso e poder ser conduzido at, no mximo, 50metros. Contudo, para maior segurana, mantenha distncia mnima de 10 metrosentre o biodigestor e quaisquer edificaes.

Existem vrios modelos de biodigestores. Os mais simples possuem um nicoestgio, alimentao contnua e sem agitao. O tempo de reteno dos dejetosdepende da capacidade das bactrias em degradar amatria orgnica.

Figura 5: Massa de esterco,sem cama, expressa em

toneladas (ton), produzidapor ano por 450 kg de peso

vivo4

Um mtodo prtico de estimar o tamanho dobiodigestor calculando ser calculado pelo produtoda carga diria e do tempo de reteno, conforme afrmula:

VB = Volume do biodigestor (m3); VC = Volume da carga diria (dejetos +

gua) (m3/dia); TRH = Tempo de reteno hidrulica (dias).

Os animais produzem considervel quantidade deesterco. Uma vaca leiteira com 450 kg de peso vivo

(PV), por exemplo, produz anualmente 12 toneladas.Esse mesmo PV constitudo de sunos e ovinos,resultaria em 16 e 6 toneladas/ano, respectivamente(Figura 5).

VB = VC X TRH

Figura 5: Massa de esterco, sem cama, expressa em toneladas (ton), produzida por ano por

450 kg de peso vivo (PV) 4

Para calcular o volume da carga diria, necessrioconhecer a mdia da massa de dejetos produzida esomar a quantidade de gua, observando a relaoesterco/gua (Tabela 3).

4Fonte: Ensminger (1990) citado por LUCAS JNIOR (2005).


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Tabela 3: Planilha de clculo do volume de cargaEsterco

por animal(kg)

Quantidadede animais

Total deesterco

(kg)

Relaoesterco:gua

Volumede gua

(m3)5

Volumeda carga

(m3)Espcie animal

A B C = A x B D E = C x D F = C + ECaprino/ovino6 0,5 1:4 a 5

Vaca 7 1:1

Vaca leiteira7 25 1:1

Bezerro6 2 1:1

Boi7 15 1:1

Suno7 4 1:1,3

Total

Considerando os dejetos da caprino-ovinocultura, o tempo de reteno hidrulica de45 dias. Entretanto, para bovinos e sunos de 35 dias e cama-de-avirio, 60 dias.

A caixa de entrada poder ser um tonel plstico, ou tanque de alvenaria,dependendo do volume da carga diria. Todavia, no recomendando a utilizaode tonis de metal, pois enferrujam rapidamente. A caixa de sada deve serdimensionada com no mnimo trs vezes o volume da carga diria para permitirarmazenamento do biofertilizante.

A escavao realizada conforme os clculos do dimensionamento abaixo (Figura6). No necessrio revestimento em alvenaria, mas pode ser utilizado objetivandoa perfeita colocao e manuteno da manta.

As medidas de escavao para alguns volumes de biodigestor esto dispostas na Tabela 4.

C2C1

L1 L2

Figura 6: Planta de topo da escavao e dimensionamento da manta.

Tabela 4: Dimensionamento do biodigestor de acordo com o volumeVolume

(m3)Profundidade

(m)Comprimentomaior C1 (m)

Largura maiorL1 (m)

Comprimentomenor C2 (m)

Largura menorL2 (m)

3 1,0 3,5 1,2 3,0 0,77 1,0 6,0 2,0 4,8 0,815 1,4 7,0 2,5 5,5 1,020 1,5 8,0 3,0 6,0 1,030 1,5 10,0 3,5 8,0 1,5

51 m3 de gua = 1000 litros.6Preso noite.7Confinado.


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Relao de Material para construo de um biodigestor

Tonel de plstico (volume igual ao VC) Manta plstica de revestimento PVC flexvel 0,8 mm Manta plstica de cobertura PVC flexvel 1,0 mm Tubulao PVC 150 mm para esgoto (branca) para entrada de dejetos e sada de

biofertilizante Tubulao e conexes PVC 40 mm para gua (marrom) para conduo do biogs Caixa de alvenaria ou fibra para armazenamento do biofertilizante

Proporcionalmente, o maior custo do biodigestor representado pela aquisio damanta, de 1 mm de espessura, para revestimento do tanque e gasmetro. Seupreo depende da rea total, conforme Tabela 5.

Tabela 5: rea total e preo da manta de laminado de PVC flexvelVolume (m3) rea total (m2) Preo (R$)8

3 43 712,007 68 1.127,0015 99 1.640,0020 127 2.104,0030 161 2.666,00

A produo de biogs depende do tipo de substrato, sendo que o esterco animalconta com grande populao de bactrias nos dejetos, favorecendo a fermentao.As espcies animais diferem quanto estimativa da produo diria de biogs, emrelao massa de esterco (Tabela 6). Todavia, ela influenciada tambm poroutros fatores, como a poca do ano e o tipo de alimento fornecido.

Tabela 6: Potencial de produo de biogs a partir de dejetos animais9

Espcie m3 de biogs/kg esterco m3 de biogs/100 kg estercoCaprino/ovino 0,040-0,061 4,0-6,1

Bovinos de leite 0,040-0,049 4,0-4,9Bovinos de corte 0,040 4,0Sunos 0,075-0,089 7,5-8,9Frangos de corte 0,090 9,0Poedeiras 0,100 10,0Codornas 0,049 4,9

A estimativa da produo de biogs pode ser obtida utilizando a planilha de clculosdisposta na Tabela 7. Com base nesses dados, so necessrios 33 caprinos/ovinos,ou 3 bovinos adultos, presos noite, para produo de 1m3 de biogs/dia.Quantidade equivalente de biogs seria produzida por 3 sunos confinados.

Tabela 7: Clculo da produo de biogs

Linha Item Operao Unidade Valor1 Total de esterco/dia Valor obtido na Tabela 3 C kg

2 Total de biogs/dia Valor da linha 1 multiplicado pelodado da Tabela 6

m3/dia

3 Total de biogs/ms Valor da linha 2 multiplicado por 30 m3/ms

4 Equivalncia em botijode 13 kg de GLP

Dividir o valor da linha 3 por 33(33m3biogs = 1 botijo de GLP)

botijo/ms

5 Equivalente em energiaeltrica (kWh)

Multiplicar o valor da linha 3 por 5,5(1 m3biogs = 5,5 kWh)

kWh/ms

8SANSUY (janeiro/2008).9Fonte: LUCAS JNIOR (2005) e QUADROS et al. (2007).


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Junto ao biogs sempre existe vapor dgua, quepor condensao se deposita nos pontos maisbaixos e, com o tempo, impedem a passagem dobiogs. A tubulao que conduz o biogs deve terpontos mais baixos com dreno, que funciona comovlvula de segurana. O dreno pode ser feito com

conexo T do fundo da qual sai um pedao detubo, ou mangueira, que deve ser mergulhado emgua dentro de, por exemplo, uma garrafa, oucaixa de concreto, mais fundo que a presso dobiogs. Quando o gs borbulhar dentro do dreno,indica que o gasmetro est cheio e o biogs deveser utilizado para aliviar a presso na manta.

Figura 7: DrenoFigura 7: Dreno

Quantos animais so necessrios para produzir 1m3de biogs por dia?

3 vacas presas noite33 caprinos ou ovinos presos noite3 sunos confinados

Procedimentos para instalao do biodigestor

1. Escavar um buraco no solo, com as medidas definidas no projeto dedimensionamento;

2. Escavar um buraco menor, na sada do biodigestor, para acomodar o tonelou caixa de sada de biofertilizante;

3. Abrir a manta plstica de PVC sobre o buraco;4. Colocar tubos e colar mangas da manta no biodigestor;

5. Fixar o permetro da manta plstica, enterrando-o, ou com um selo dagua;6. Instalar tubulao de biogs;7. Iniciar carga.

Ateno: Risco de Exploso

O biodigestor s apresenta risco de exploso quando o biogs estmisturado com oxigncio no seu interior. Esta situao acontece no incioda operao. Por isso, de fundamental importncia que a produoinicial de biogs seja liberada, e no queimada.

Prossiga da seguinte forma: mantenha o registro de sada do biogsfechado durante a operao inicial. Uma vez que a manta esteja inflada,abra o registro de gs e libere todo o contedo (que uma mistura debiogs e ar), fechando o registro em seguida. Mantenha o registrofechado at que o biodigestor infle novamente. A partir desse momento,o biogs poder ser usado em segurana, e desde que o biodigestorcontinue em operao, no entrar mais ar no seu interior.

Observao: Como o biogs est sob presso, mesmo que hajapequenos vazamentos na manta, o ar no entrar no biodigestor. Dequalquer forma, importante ficar atento a vazamentos e consert-los

assim que detectados.


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Conduo do biogs

Para conduzir o gs na linha principal, usa-se tubo plstico flexvel de paredegrossa (mangueira preta) ou rgido PVC colvel (marrom-para gua), com oseguinte dimetro:

a) 1 quando usamos o biodigestor para motor.b) 3/4 quando usamos o biodigestor para outros equipamentos.

No improvise a tubulao de gs porque perigoso por ser explosivo. Todas asemendas rgidas devem ser feitas com selante (cola ou fita branca) ou quandoflexvel, com braadeiras. Faa o teste de vazamento banhando todas as junescom gua e sabo.

Operao diria

Figura 8: Manejo dirio do biodigestor

1. Manter os animais presos no curral durante uma parte do dia ou noite;2. Coletar esterco pela manh e depositar na caixa de entrada;3. Adicionar gua na proporo correta, de acordo com a Tabela 3 acima;

4.

Misturar e liberar para o biodigestor;5. Retirar e aplicar o biofertilizante nas hortas;6. Utilizar o biogs para cozinhar, para ligar motores, etc.

Adaptao de equipamentos para o funcionamento a biogs

A seguir apresentamos algumas possveis adaptaes de equipamentos parafuncionamento a biogs.

Adaptao dos queimadores superiores do fogo a gs

Figura 9: Adaptao de queimador para biogs


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1. Abrir o gicl (injetor de gs) a partir de 1 e 1/2mm;2. Fechar aos poucos a entrada de ar, at que a chama funcione bem;3. Demonstrar o boto do fogo e abrir para 1 mm o furinho do fogo baixo

(furo menor).

Observaes:

a) Sempre deixar entrar um pouco de ar primrio at conseguir uma chamaazulada. A correta admisso do ar primrio aumenta em muito a eficcia dachama.

b) A chama dever ficar em forma de chama de vela e apresentar um chiadocaracterstico. Isto se consegue regulando (abrindo ou fechando) a entrada dear e alargando aos poucos o gicl.

c) O melhor fechar a entrada de ar, embutindo um pedao de mangueiraplstica flexvel do tipo cristal ou preta, no local de entrada do ar.

d) Fazer a entrada do ar primrio com 2 furos opostos de 2 mm com pregoquente. Em certos tipos de foges, ao se abrir o gicl (injetor de gs) acontece da

chama no ficar consistente, ou seja, fica balanando e apaga comfacilidade.

Nesse caso coloca-se dentro e no tero superior do caminho, uma tampinhametlica de garrafa com 6 furos pequenos, ou uma moeda com recortes naborda.

O fluxo do biogs melhor distribudo e o fogo funciona melhor, pois achama bem distribuda.

ATENO

No pode haver nenhum cheiro de biogs. Se houver, o fogo est mal

adaptado. Num fogo mal adaptado, a eficincia da chama chega no mximo at

400C, enquanto que no bem adaptado chega at 800C.

Adaptao do motor estacionrio gasolina de quatro tempos

Figura 10: Adaptao de motor estacionrio a gasolina para biogs


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Tabela 8: Especificaes tcnicas para adaptao de motoresDimetro (polegadas)

Especificao Motor at3 cv

Motor de3 a 8 cv

Motor de8 a 12 cv

Tubulao Plstica 1/2'' 3/4'' 1''Tubulao Plstica Flexvel (1/2 metro) 3/8'' 1/2'' 3/4''Registro Globo de Plstico 3/8'' 1/2'' 3/4''Tubo de Admisso de ferro soldado no coletor 3/8'' 1/2'' 3/4''

Adaptaes:

Retira-se o conjunto do carburador e filtro de ar no bloco do motor, e emuma oficina se faz as adaptaes;

Fazer um furo no coletor na parte superior e soldar um tubo de admissode ferro de 10 cm de comprimento;

Regulagem da borboleta de controle de ar: retirar a mola; Fazer com que a regulagem manual externa fique bem apertada paraevitar que a trepidao desregule a relao biogs e ar; Para que a trepidao do motor no desregule o registro do globo para o

biogs, necessrio se colocar meio metro de mangueira entre o tubo deadmisso e o registro.

Funcionamento:

D-se a partida com gasolina. Fecha-se a torneira de gasolina. Quando omotor comear a falhar, abre-se o biogs e fecha-se a borboleta.

Procura-se, ento, a melhor regulagem do ar; Tambm possvel se dar partida com gs de cozinha (GLP), trocando em seguida para o biogs:

Para voltar a trabalhar somente com gasolina, retirar a mangueira ecolocar um tampo no tubo de admisso.

Observaes:

importante que o motor esteja funcionando bem com gasolina, antes dese iniciar a adaptao para biogs;

A bobina e a vela devem estar boas. De preferncia, compre uma velanova;

Verifique o nvel de leo todos os dias.


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9.Medidas de segurana

Lembre-se das crianas e dos animais.Mantenha o biodigestor e o depsito debiofertilizantes isolados. Uma boa cerca euma boa limpeza em volta evitam muitosincmodos.

Uma vez por ms, verifique o estado geraldas instalaes de biogs em inspeovisual. Observe especialmente as juntas eemendas para verificar se est ocorrendoalgum vazamento, pincelando com gua esabo. No improvise: use braadeiras econexes adequadas. Instalecorretamente os drenos da gua.

Cuidado com os ratos. Tubos plsticos dotipo mangueira, em forros e pores,favorecem a presena de roedores.

Cuidados com acidentes e exploses.Evite que o gs se misture com o ardentro da campnula e na linha deconduo de gs.

Providencie ventilao adequada em tornoda linha de gs dentro da casa. No

entanto, os aparelhos queimadoresdevem ser localizados protegidos decorrente de ar.

No fume e no acenda fsforos perto dobiodigestor.


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10. Referncias

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16.Manual de Treinamento Em Biodigestao

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