1 m3 de biogás equivale a quantos kWh

A procura por meios limpos de produzir energia tem crescido e, retorna alguns resultados, como o biodigestor. Os biodigestores são equipamentos capazes de converter resíduos orgânicos em biogás, basicamente uma mistura de metano e gás carbônico, capaz de produzir de energia elétrica, térmica ou mecânica. Levar o processo de biodigestão para centros urbanos e implantá-la em condomínios, por exemplo, pode ser uma alternativa atrativa, devido ao alto volume de lixo orgânico produzido e, muitas vezes mal descartado, que pode ser alimentado no biodigestor. Estima-se que uma pessoa produza aproximadamente 1 kg de lixo orgânico por dia e consuma cerca 5 kWh/dia, com base nesses números a aplicação do processo de biodigestão de resíduos orgânicos pode aproximadamente 7,15 % de economia em energia gerada. Neste trabalho, utilizou-se um biodigestor alimentado de resíduos alimentares e monitorou-se a variação de pressão dentro do mesmo com um manômetro acoplado. Após mais de cem dias de biodigestão pode-se perceber a mudança da pressão interna, indicando a formação do biogás. Através da medida de pressão, foi possível realizar cálculos e conhecer a quantidade de metano gerado e a eficiência do biodigestor, ao comparar a massa formada com a massa de matéria orgânica alimentada.

OBJETIVOS

Assim, esse projeto visa avaliar a eficiência da biodigestão de resíduos orgânicos gerados no campus da Facens, para a produção de energia elétrica. Estima-se que uma pessoa produza aproximadamente 1 kg de lixo orgânico por dia e consuma cerca 5 kWh/dia. Uma tonelada de resíduo orgânico gera em média 250 m³ de biogás, por sua vez, 1 m³ de biometano pode gerar de 1,25 a 1,43 kWh de energia. Ou seja, a aplicação do processo biodigestão de resíduos orgânicos pode ser vantajosa e garantir aproximadamente 7,15 % de economia em energia gerada.

A sustentabilidade é assunto cada vez mais importante, devido aos alarmantes sinais que o meio ambiente tem emitido. Assim, a procura por meios limpos de produzir energia retorna alguns resultados, entre eles o biodigestor. Os biodigestores são equipamentos capazes de converter resíduos orgânicos em biogás, gás esse é constituído basicamente deuma mistura de metano e gás carbônico, compostos esses que são capazes de produzir energia elétrica, térmica ou mecânica dependendo do tipo de processamento a ser utilizado. O processo de biodigestão é um método sustentável, ambientalmente correto e completamente natural, ou seja, utilizá-lo em grande escala não traz prejuízo algum ao meio, pelo contrário, só pode trazer resultados positivos (SANTOS; NARDI JÚNIOR, 2013).
Além da redução de gastos com energia elétrica, que poderia por si só justificar a implantação do processo, há também as questões ambientais. Todo o resíduo orgânico que seria destinado, na melhor das hipóteses, para aterros sanitários, seria tratado e convertido em energia limpa e mais barata. Vale ressaltar que nem sempre o lixo orgânico segue um caminho sustentável depois que é descartado, muitas vezes os dejetos acabam poluindo rios e lagos, trazendo prejuízos para a fauna e flora locais

RESULTADOS

Sabe-se que cada m³ de metano gera 1,43 kWh de energia, logo o volume de metano gerará 3,68 MWh (FEN, 2013). Atualmente, a maioria massiva das residências consome entre 51 e 100 kWh/mês o que significa de 612 a 1200 kWh/ano, ou seja, a energia gerada pelos resíduos domésticos seria suficiente para abastecer 3 residências por um ano inteiro.
Portanto, A produção de biogás a partir de resíduos domésticos mostrou-se possível, ecológica e economicamente, já que é possível obter energia para abastecer parcialmente locais com grande consumo de energia, como faculdades e totalmente locais com menor consumo.

EQUIPE

Redação (27/01/2009)- Os dejetos suínos sempre foram considerados grandes fontes de poluição, mas agora podem ser fontes de riqueza. “Uma granja de suínos, além de grande produtora de carne, pode constituir-se em excelente produtora de energia, tanto para si, como para terceiros”, enfatiza João Manfio, vice-presidente administrativo da Associação Paranaense de Suinocultores (APS). Basta instalar um biodigestor, equipamento usado na produção de biogás, mistura de gases – principalmente metano - produzida por bactérias que digerem matéria orgânica em condições anaeróbicas (isto é, em ausência de oxigênio). Sua atuação é a mesma de um reator químico, só que com reações de origem biológica. A matéria orgânica utilizada na alimentação dos biodigestores pode ser derivada de resíduos de produção vegetal (como restos de cultura), de produção anima l (como esterco e urina) ou da atividade humana (lixo doméstico).

Equivalência energética

Um metro cúbico (1 m³) de biogás equivale energeticamente a: 1,5 m³ de gás de cozinha; 0,52 a 0,6 litro de gasolina; 0,9 litro de álcool; 1,43 KWh de eletricidade;

2,7 Kg de lenha (madeira queimada).

Produção brasileira

Há mais de dois mil biodigestores já implantados no Brasil, mas este número ainda é pequeno, se comparado com as mais de 700 mil propriedades que produzem suínos no território nacional. “Com o propósito de produzir energia limpa, o biodigestor volta a ser cogitado como uma alternativa para a produção de energia das pequenas propriedades rurais e comunidades do interior, complementa Irineu Wessler, presidente da Associação Paranaense de Suinocultores.

Produção de energia a partir dos dejetos suínos

Se for considerado apenas a população suína, cuja produção de dejetos é mais fácil de ser controlada, será encontrado hoje, no Brasil,  aproximadamente 38 milhões de animais. Cada animal produz entre cinco e oito kg/dia de dejetos, entre esterco e urina, o que daria algo como 247 milhões de kg de dejetos/dia, ou 90,2 bilhões de kg/ano, que antes era pura poluição. Contudo, se processada nos biodigestores, podem produzir aproximadamente 900 milhões de m3 de gás metano/ano, equivalentes a 64 milhões de botijões de gás de cozinha.

Dentre os vários tipos de biodigestores, o do tipo indiano, por exemplo, para animais em galpões de terminação com capacidade para 100 cabeças, produz 43,36 m3 de biogás por dia o que equivale a 1,50 botijões de GLP de 13 kg/dia. Assim, uma granja de 200 animais em te rminação pode produzir o equivalente a dois botijões de 13kg/dia, ou 60 botijões/mês. Ao preço atual de R$ 35,00/botijão, seria uma renda extra de R$ 2.100,00/mês, apenas com o que antes era considerado lixo, valor que muitas famílias urbanas não dispõem. Cada propriedade, assim, poderia converter-se em micro-usina produtora de energia alternativa renovável.

Sustentabilidade financeira do homem do campo

Existe a possibilidade de geração de renda extra para o suinocultor, além da produção do animal. A energia produzida a partir de esterco e de urina pode movimentar um gerador de energia, que, por sua vez, pode alimentar todos os equipamentos elétricos e a gás da granja, desde a casa (bocais de luz, refrigerador, televisor, computador, aparelhos de som, fogão, microondas, etc) até a própria pocilga (terminais de luz, aparelhos diversos). Assim mesmo, com certeza, haverá excedentes, que poderão ser comercializados. A Companhia de Eletricidade do Paraná (Copel) e Itaipu Binacional já tem estudos e projetos para aproveitar este potencial. Considerando que a energia ("elétrica") é o que mantém o homem no campo e que cada pessoa que vem para a cidade exige do poder público um investimento sete vezes maior do que o de conservá-la no interior, este não é um assunto desprezível.

Plataforma de Energia Renovável

Por estar próxima a uma grande área produtora de suínos, cujos dejetos poderiam contaminar os afluentes e, ao longo do tempo, comprometer o funcionamento das usinas, a Itaipu resolveu dedicar-se com afinco a este estudo. Além de limpar os afluentes, a partir da instalação destas micro-usinas, os técnicos concluíram que se poderia também duplicar o aproveitamento da energia que hoje se gasta nas pequenas propriedades. Como? Deixando de fornecer energia elétrica a estas granjas e delas recebendo os excedentes produzidos, para satisfazer as necessidades das pequenas comunidades urbanas, que hoje consomem somente energia elétrica que, assim, poderia ser destinadas a regiões mais longínquas.

A Associação Brasileira de Criadores de Suínos (ABCS) e a Associação Paranaense de Suinocultores (APS) estão colaborando neste estudo, que adquiriu uma grande importância subitamente.

Serviço: Associação Paranaense de Suinocultores - Aps Endereço: Rua Conselheiro Laurindo, 809 - Sala 910 Centro, Curitiba/PR. Telefone: (41) 3223-1207 Fax: (41) 3223-1535

E-mail:

• WET DIGESTION: Biodigesters are hermetically sealed reservoirs or tanks that produce biogas and bio-fertilizers from biological waste and energy crops through wet, oxygen-free fermentation (wet anaerobic digestion). They allow the feeding of substrates (biomass) and discharge (effluent) of biofertilizer and have a biogas collection and storage system for energy use. Biodigesters take advantage of organic matter produced by animals (manure), agricultural waste, crop residues, waste from agro-industrial processes, slaughterhouses, palm oil extractors, urban waste (wastewater, organic waste), etc. 

• DRY DIGESTION: This method makes it possible to ferment organic waste with up to 50% dry matter content. The biological residues are inoculated with the substrate that has already been fermented. It is then introduced into the tank and fermented under airtight conditions. A continuous inoculation with bacterial matter is produced by means of recirculation of the percolation liquid, which is sprayed on the organic matter in the digester. During the fermentation process there is no need to mix, pump or agitate the organic matter inside the digester, nor to add additional material. Excess percolation liquid is collected in a drainage system, temporarily storing it in the percolation tank and then being sprayed back onto the new biomass. The dry method is a one-step batch process. The different stages of degradation (ie, hydrolysis, acid, and methane formation) are carried out in the same digester box. Batch process means that, during fermentation, no additional material is added or subtracted, and the biomass is left to ferment in the digester until the end of the retention time.

• GASIFICATION: Lignocellulosic waste cannot be treated through anaerobic digestion due to its poor biological degradability, therefore, none of the above routes is recommended to take advantage of this type of biomass energetically. The best technological solution for lignocellulosic waste is gasification. This process is based on crushing or pelletizing the waste and subsequent gasification of the same. The gas obtained in this way is conducted to an Otto cycle type generator motor. On average, for every ton of wood processed through this system, up to 1Mw of energy can be obtained.

• The biogas is used as fuel in generators for the production of electricity or in boilers for the production of heat. One m3 of biogas has a calorific value of 22,000 BTU or 6.25 kWh. One m3 of biogas used as fuel in a biogas generator can produce an estimated 2.2 kWh of electricity, depending on the CH4 (methane) content in the biogas and the efficiency of the generator. If, for example, a biodigester produces 100 m3/day of biogas, a 9.2 kW generator (almost 10 kW) can be installed to work 24 hours/day. If biogas is used to replace fossil fuels, each 100 m3 of biogas has the calorific value equivalent to 51 kg of LPG or 58 kg of bunker C.

• What benefit do biodigesters provide?

• Biodigesters produce energy. They reduce energy expenditure in an agro-industrial facility by producing their own energy or generate income, if this energy is commercialized.
  Animal excrement (pigs, cattle, chickens, etc.) and organic waste are pollutants when they are dumped into the environment in an uncontrolled manner. The digesters transform this waste and convert it into usable by-products (resources) such as biogas and organic fertilizer.

• Biogás production and electricity

• All organic waste can produce biogas on a smaller or larger scale. Biogas production will depend on the content of volatile solids (organic component), the operating regime and the type of biodigester. Tropicalized biodigesters are very efficient to produce biogas. In most cases, tropicalized biodigesters reach a production of one m3 of biogas per m3 of biodigester. The following table shows some examples of the production of biogas from the most common substrates and the electrical power that can be installed using biogas as fuel.

Productions with other important substrates: