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Projeto integrado I: o Biodigestor, Trabalhos de Engenharia Química

Um biodigestor é um equipamento como finalidade a produção de biogás. Processamento de mistura de gases principalmente do metano, produzidas por bactérias, que digerem matéria orgânica em condições anaeróbicas

Tipologia: Trabalhos

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Baixe Projeto integrado I: o Biodigestor e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity! CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE BARRETOS - UNIFEB ENGENHARIAS QUIMICA/MECÂNICA/PRODUÇÃO RELATÓRIO DO PROJETO INTEGRADO I BIODIGESTOR BARRETOS/2009 PAGE \* MERGEFORMAT 8 RELATÓRIO DO PROJETO INTEGRADO I BIODIGESTOR Projeto Integrado de uma maquete realizado em equipe, que tem como finalidade orientar os alunos a um projeto, na qual contribua ao meio ambiente e o relacione com as matérias estudadas neste semestre. Essa disciplina tem como orientadora a professora Jaqueline Aparecida AUTORES: Alcides R.A.: Aline R.A.: Ana Carolina R.A.: Anderson R.A.: Armando R.A.: Bruno R.A.: BARRETOS SETEMBRO/2009 PAGE \* MERGEFORMAT 8 "De tropeços, vitórias e quedas se constrói a experiência”. -Autor Desconhecido “Não basta saber, é preciso também aplicar”. Não basta querer, é preciso também agir. ” - Goelle “A fé é a força da vida”. -Toístoi RESUMO Um biodigestor é um equipamento na qual tem como finalidade a produção de biogás. PAGE \* MERGEFORMAT 8 Tem como processamento uma mistura de gases principalmente do metano, produzidas por bactérias, que digerem matéria orgânica em condições anaeróbicas (ausência de oxigênio). Na qual forma um reator químico, em que as reações químicas tem origem biológicas. O biodigestor contribui para a formação de energia, sendo ela uma fonte de energia renovável, que já esta sendo utilizada em muitos lugares, principalmente na área rural, pois eles constroem grandes reservatórios com resíduos alimentares e fezes, gerando gases que na combustão geram energia, assim através de uma matéria prima insignificante contribui para o meio ambiente, e favorece para que o futuro seja propicio para as próximas gerações futuras. PALAVRAS CHAVES • Metano • Biodigestor • Energia • Biogás ABSTRAT PAGE \* MERGEFORMAT 8 A biodigestor, is an equipment in which it takes the production as a finality of biogás. It takes a mixture of gases as a processing principally of the methane, when they were produced by bacteria, which digest organic matter in conditions anaeróbicas (absence of oxygen) .Na which forms a chemical reactor, in which the chemical reactions it originates biological. The biodigestor contributes to the formation of energy, being link a fountain of renewable energy, already this which being used at many places, principally in the rural area, since they build great reservoirs with food residues feces, producing gases that in the combustion produce energy, so through an insignificant raw material contributes to the environment, and it favors so that the future is favorable for the near future generations. WORDS KEYS • Methane • Biodigestor • Energy • Biogás PAGE \* MERGEFORMAT 8 1. INTRODUÇÃO Com um biodigestor pode-se produzir o próprio combustível. Na perspectiva econômica, encontra-se como único gasto o da construção do biodigestor, que na relação custo benefício trará um ótimo retorno com um pequeno gasto. Mas, antes de qualquer coisa, é interessante saber o que o biodigestor produz, e como ele produz. Biogás e biofertilizante são os produtos que se tem com o biodigestor, que os realiza por forma de biodigestão. A grande quantidade de poluição na atmosfera tem preocupando boa parte da população, já que as conseqüências do aquecimento global estão sendo sentidas por todos: o derretimento das calotas polares, o aumento do nível do mar, a elevação da temperatura, tornados e furacões espalhados pelo mundo, e entre varias outras catástrofes. Para tentar minimizar esses efeitos o homem tem buscado outras formas de energia, a fim de diminuir a sua dependência dos combustíveis fósseis. Vale ressaltar que as fontes derivadas do petróleo contribuem para essa desastrosa fase em que a Terra está passando, além de estarem em fase de extinção. O Brasil se destaca na área de combustíveis alternativos, seja com o biodiesel ou biogás. Na perspectiva econômica, o biogás contribui como uma fonte extremamente viável para quem vive afastado da área urbana, já que a sua fabricação provém de materiais orgânicos, podendo ser de lixo urbano, esgoto, esterco bovino, suíno, ou qualquer outro material biodegradável. Com a fabricação do biogás, não se obtém apenas o combustível, mas como "subproduto" encontra-se o biofertilizante de uma excelente qualidade, podendo ser utilizado de diversas formas na área da agricultura, utilizando apenas materiais orgânicos. Enfim, este trabalho tem como objetivo, esclarecer os métodos de como é o funcionamento de um biodigestor, quais são os seus benefícios em que ira contribuir para o meio ambiente e as matérias estudadas neste semestre. O conteúdo ira fornecer mais uma bagagem para aprimorar nossos conhecimentos e nos tornar bons profissionais e alcançar as metas estipuladas. 2. ABORDAGEM TEÓRICA PAGE \* MERGEFORMAT 8 2.1. O que é o biodigestor Cientificamente a Biodigestão é um processo de degradação, transformação ou decomposição de substâncias vegetais e ou animais, conhecidas por Matéria Orgânica, levado a efeito por seres vivos, como o homem, ou mesmo por micro-organismos ou bactérias. Vários produtos sintéticos produzidos pelo homem, também são passíveis de biodigestão, os quais são conhecidos como Produtos Biodegradáveis. O meio ou aparelho através do qual se processa a biodigestão, é denominado Biodigestor 2.2. PAGE \* MERGEFORMAT 8 Biogás Durante a crise do petróleo nos anos 70, o Biodigestor foi apresentado como alternativa para obtenção de energia térmica, pela produção do Biogás. Considerado como sub-produto da Biodigestão, e conseqüentemente do Biodigestor, pois atinge somente de 2,0 a 4,0 % do peso da Matéria Orgânica inicial utilizada no processo, o Biogás é uma mistura de gases, e em sua composição encontramos, em média: • 60% de Metano (CH4), • 38% de Gás Carbônico (CO2), • 1,5% de Gás (Ácido) Sulfídrico (SH2) Contém uma mistura de vários elementos gasosos, sendo estes das seguintes configurações: Elemento Porcentagem Metano (CH4) 50 a 75 Dióxido de Carbono (CO2) 25 a 40 Hidrogênio (H2) 1 a 3 Azoto (N2) 0.5 a 2.5 Oxigênio (O2) 0.1 a 1 Sulfureto de Hidrogênio (H2S) 0.1 a 0.5 Amoníaco (NH3) 0.1 a 0.5 Monóxido de Carbono (CO) 0 a 0.1 Água (H2O) Variável O combustível do biogás é o gás metano, que é conhecido também como gás dos pântanos. O poder calorífico do biogás é proporcional a porcentagem deste gás (metano) na mistura. O metano é um gás combustível, produzido basicamente por fontes antropogênicas e naturais. Ele é encontrado naturalmente em depósitos geológicos, que são conhecidos como campos de gás natural, geleiras, em pântanos e em lugares que possuam baixa concentração de oxigênio. PAGE \* MERGEFORMAT 8 3. DESENVOLVIMENTO 3.1. Biodigestão A biodigestão ou fermentação anaeróbica consiste num método de reciclagem de materiais orgânicos para a formação do Biogás e Biofertilizante. Podemos dividir-la em três partes distintas, sendo elas: fase da Hidrólise, fase Ácida e a fase Metanogênica; contudo, a produção do biogás só ocorre na última fase, e a obtenção do biofertilizante ocorre somente no final de todo o processo, que varia de 40 a 55 dias. 3.1.1 Fase da Hidrólise: Nesta fase da biodigestão, as bactérias liberam no meio as chamadas enzimas extracelulares, que tem por função realizar a chamada hidrólise das partículas, que nada mais é do que a transformação, ou quebra, das moléculas maiores (polissacarídeos) em ácidos orgânicos (ácido láctico e ácido butílico), alcoóis, H2 e CO2; estas mesmas bactérias realizam ainda a fermentação de proteínas e lipídeos originando compostos semelhantes dos mesmos. 3.1.2 Fase Ácida: Nesta etapa, as bactérias que produzem os ácidos, transformam as moléculas de proteínas, gorduras e carboidratos em moléculas de ácidos orgânicos, etanol, amônia, hidrogênio, dióxido de carbono, dentre outros compostos. 3.1.3 Fase Metanogênica: PAGE \* MERGEFORMAT 8 Na terceira e última fase do processo, as bactérias denominadas metanogênicas atuam sobre o hidrogênio e o dióxido de carbono e os transforma em metano (biogás). Esta é a parte mais demorada do processo, pois com o decorrer das reações químicas ocorre a formação de microbolhas de metano e dióxido de carbono em torno da bactéria metanogênica, isolando-a de um contato direto com a mistura. Por este motivo, é aconselhada uma agitação no biodigestor, para poder "destruir" essas microbolhas. Deve ser levado em conta o tempo de transição destes processos, que se dá geralmente de 15 dias até a Fase Metanogênica, e conseqüentemente o início da produção do Biogás, entretanto, recomenda-se que as duas primeiras cargas sejam descartadas (os dois primeiros dias), pelo motivo de haver uma grande concentração de dióxido do carbono. O tempo que o biodigestor pode levar produzindo biogás varia entre 25 a 40 dias, sendo que o biofertilizante só poderá ser retirado no final do processo, ou seja, após 40 a 55 dias. No entanto, observa-se que as bactérias metanogênicas apresentam uma sensibilidade enorme às variações do ambiente e a diversos outros fatores. Por isso é aconselhável a observação de alguns fatores que irão oferecer uma melhor qualidade de biogás, e uma melhor segurança na sua produção; que são os seguintes: 3.1.4 A Inexistência do Ar: O oxigênio é extremamente letal para as bactérias anaeróbicas, portanto, com a presença do O2 elas paralisam o seu metabolismo, e, com isso, ocorre a paralisação da produção do CH4, que é o principal fornecedor de energia para o biogás, dessa forma teremos as bactérias aeróbicas que utilizam o oxigênio como respiração e, liberam o gás carbônico, sendo assim teremos um gás rico em CO2, que já esta totalmente oxidado e não pode ser utilizado como queima. 3.1.5 A Temperatura Ideal: PAGE \* MERGEFORMAT 8 Torna-se necessário um controle da temperatura para obtenção do biogás, já que alterações bruscas na temperatura, que excedam 30ºC, prejudicam as bactérias anaeróbicas, e conseqüentemente a produção do gás. Para a existência das bactérias anaeróbicas é preciso que haja uma temperatura entre 10ºC e 60ºC. Excedendo esses limites, elas entram em cristalização e é interrompida a produção de gás. Deve-se procurar sempre manter a temperatura de 35 a 45 ºC, sendo esta a ótima temperatura para a biodigestão. 3.1.6 Os Nutrientes: A matéria-prima do biodigestor deve ser previamente escolhida, procurando um balanceamento entre o nitrogênio e o carbono. Esta relação deve ser mantida entre 20:1 e 30:1. A principal fonte de obtenção de nitrogênio é o dejeto de seres vivos, quanto à de carbono são os restos de alimentos. Se for utilizada apenas uma fonte de material, não teremos uma produção bem sucedida, isso pode ser explicado pelo fato do carbono ser a fonte de energia das bactérias, e pelo nitrogênio ser utilizado para as mesmas (bactérias) construírem as suas estruturas celulares. 3.1.7 Teor de água: O produto que for para a câmara de fermentação precisa ter um percentual de água de 90 a 95% em relação ao peso do mesmo. Tanto o excesso quanto a falta de umidade é prejudicial à produção de gás. Para se ter uma idéia, no esterco bovino, que possui em média 85% de umidade, é necessário acrescentar 100% de água em relação ao seu volume, atingindo a proporção 1:1. No suíno, é necessário acrescentar 130% de água, já que o mesmo apresenta apenas 19% de umidade. Os que precisam de mais água é o esterco dos ovinos e dos caprinos, que exigem 320% de água, sendo que a sua umidade é extremamente baixa. 4. PAGE \* MERGEFORMAT 8
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