REAPROVEITAMENTO DE RESÍDUOS ORGÂNIOS EM CODIGESTÃO COM ESTERCO BOVINO PARA PRODUÇÃO DE BIOGÁS

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Santos, K.M.S. (UEMA) ; Ferreira, J.E.S. (UEMA) ; Santos, T.S.M. (UEMA) ; Cordeiro, I.M. (UEMA) ; Santos, M.S. (UEMA) ; Silva, A.L. (UEMA) ; Duarte, D.S. (UEMA) ; Menezes, S.L. (UEMA)

Resumo

O experimento foi realizado na Universidade Estadual do Maranhão (UEMA) - Campus São Luís-Ma, tendo como principal objetivo avaliar a viabilidade da co-digestão anaeróbia de esterco bovino (EB) com resíduos orgânicos (RO) na produção de biogás. Foram utilizados biodigestores de bancada, tipo batelada com capacidade de 2L, e abastecidos com teor de sólidos totais (ST) de 19,25% para tratamento EB e 31% para tratamento RO, com tempo de retenção de 120 dias. Para monitorar a eficiência do processo foram avaliados os parâmetros pH, alcalinidade e acidez. A produção de biogás apresentou pico de 0,04688 m³ para a co-digestão e o tratamento de EB apresentou valor máximo de 0,02426 m³. Conclui-se que a co-digestão teve melhor rendimento que o tratamento de EB.

Palavras chaves

co-digestão anaeróbia; Resíduos sólidos orgânico; Biogás

Introdução

Os processos anaeróbios remontam ao povo romano e, deste então, tem sido utilizado para diversos fins, principalmente para tratar resíduos que apresentam elevada carga orgânica. Em princípio, todos os resíduos sólidos orgânicos, quer sejam de origem animal ou vegetal, podem ser bioestabilizados anaerobiamente. A cerca da questão de melhor aproveitamento dos resíduos sólidos produzidos, atualmente existem inúmeras opções, mas nem todas são de prática fácil ou financeiramente viável para serem utilizadas. Uma possível solução são os biodigestores, que segundo Amaral et al. (2004), a fermentação desta biomassa em reatores anaeróbios apresenta uma excelente alternativa, pois além de reduzir a taxa da poluição, promove a geração do biogás, utilizado como fonte de energia térmica, mecânica e elétrica, permitindo ainda o aproveitamento do resíduo final como biofertilizante.A utilização de dois ou mais tipos de resíduos para a preparação do substrato usados na biodigestão, caracteriza-se como co-digestão. A ideia de juntar estes dois resíduos num digestor anaeróbio começou na década de 1970 (ADNEY et al, 1989). Vários países europeus vêm utilizando a co-digestão de diferentes resíduos orgânicos como estratégia para aumentar a eficiência energética da biomassa (BUTT et al, 1998).Com base no exposto acima, a co- digestão anaeróbia esterco bovino (EB) – resíduos orgânicos (RO) consiste em uma alternativa viável para obtenção de energia e redução de carga de matéria orgânica poluente lançada no meio ambiente, como dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), gases de efeito estufa (GEE) e seu possível agravante no aquecimento global. Este trabalho tem com objetivo avaliar a viabilidade da co- digestão anaeróbia de esterco bovino (EB) com resíduos orgânicos (RO) na produção de biogás.

Material e métodos

O experimento foi realizado na Universidade Estadual do Maranhão (UEMA, e envolveu as seguintes etapas: Foram utilizados 8 biodigestores de PVC com diâmetros diferentes de 75, 100 e 150 mm, caracterizados como biodigestores batelada de bancada, com capacidade de 2 L de substratos em fermentação, sendo 4 para o tratamento de EB e 4 para o tratamento em co-digestão com teores de ST de 19,25% para tratamento EB e 31% para tratamento RO. No dia seguinte fez-se o teste de queima. Abasteceu-se 8 biodigestores de garrafa PET nas mesmas proporções dos biodigestores de PVC, para o acompanhamento e monitoramento de bioestabilização da matéria orgânica pelas leituras de pH e análises de alcalinidade e acidez, em um período de 60 dias.As leituras dos volumes de biogás produzido foram obtidas por meio do deslocamento do gasômetro 3 vezes por semana até o fim da produção.Aos 120 dias, observou-se o fim da produção de biogás e o volume em m³ foi calculado através de uma planilha, no programa EXCEL 2010, criada pelo departamento de engenharia rural da Universidade Estadual de São Paulo (UNESP).

Resultado e discussão

A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos nas análises físico-químicas realizadas durante 60 dias. Nos 10 primeiros dias o pH nos biodigestores, foram menores, porque nesse período ocorreu com predominância as etapas, hidrólise e acidogênese,a partir do 40º dia, os valores de pH aumentaram, indicando uma tendência à estabilização atingindo a neutralidade, assim comprovada por Metcalf et al (2003), que as bactérias metanogênicas possuem bom crescimento na faixa de 6,6 a 7,4. Na análise da alcalinidade o tratamento RO, apresentou valores altos de CaCO3/L no 10º dia, que corresponde ao período de maior concentração de ácidos voláteis e menor pH. Já no tratamento EB a relação de pH e alcalinidade é inversamente proporcional. Para o 20º dia, notou-se redução dos parâmetros, sinalizando o uso da alcalinidade para manter a digestão anaeróbia. Conforme Souza (2005), os valores desejáveis de alcalinada encontram-se entre 2500 a 5000 mg de CaCO3/L. Os valores máximos de acidez foram encontrados nos 10 primeiros dias. Esse período demonstra maior atividade das bactérias acidogênicas, acelerando a atuação, mas inibindo as metanogênicas, Gerardi (2003), diz que os valores de acidez recomendados estão entre 50 a 500 mg/L, para que o processo seja estável. Os valores de gás produzidos em 120 dias estão expressos conforme na Tabela 2. Os biodigestores em co-digestão RO e EB apresentaram maior produção nos 60 dias de abastecimento e aproximadamente aos 90 dias, um novo pico foi observado em co-digestão RO,visto que o substrato utilizado não foi totalmente degradado no período inicial, restando matéria orgânica a ser degradada no processo de biodigestão anaeróbia.

Valores analisados para pH, alcalinidade total e acidez em mg de CaCO3/L encontrados no ensaio de monitoramento para os substratos RO e EB em um perío


Produção média de biogás, sob forma acumulada em 15 dias, em forma de m3, para o substrato em codigestão RO e 100% EB do ensaio de biodigestão anaerób

Conclusões

A partir dos resultados obtidos pela produção de biogás verificou-se que a degradação de EB ocorreu de forma mais lenta quando comparada com o tratamento em co-digestão com RO,mas obteve-se uma boa produção de biogás nos mesmos. A eficiência do processo de biodigestão com a bioestabilização da matéria orgânica é comprovada pelos parâmetros pH, alcalinidade e acidez.

Agradecimentos

Universidade Estadual do Maranhão

Referências

AMARAL, Cecília Maria Costa do; AMARAL Luiz Augusto do; LUCAS JUNIOR Jorge de; NASCIMENTO, Antônio do; FERREIRA. Daniel de Souza; MACHADO, Maria Rita Fernandes. Biodigestão anaeróbia de bovinos leiteiros submetidos a diferentes tempos de retenção hidráulica. Ciência Rural, Santa Maria, v. 34, n.6,p. 1897-1902, 2004.

GERARDI, M. H.; The Microbiology of Anaerobic Digesters. ed. John Wiley &Sons Inc, New Jersey, Canadá, 175p, 2003.

SOUZA, C. F.; LUCAS JÚNIOR, J. ; FERREIRA, W.P.M. Biodigestão anaeróbia de dejetos de suínos sob efeito de três temperaturas e dois níveis de agitação do substrato - considerações sobre a partida. Engenharia Agrícola, v.25, n.2. 2005.

METCALF; EDDY. Wastewater Engineering: treatment, disposal and reuse. New York: McGraw-Hill, 2003.

ADNEY, W.S., RIVARD, C.J., GROHMANN, K. & HIMMEL, M. E. (1989). Characterization of polysaccharidase activity optima in the anaerobic digestion of municipal solid waste. Biotechnology Letters, 11, (3), 207

BUTT, E.P., MORSE, G.K., GUY, J.A. & LESTER, J.N. (1998). Co-recycling of sludge and municipal solid waste: A cost-benefit analysis. Environmental Technology, 19, (12), 1163.