Tratamento de Água com Biodigestores – Bio-Digestão Enzimática

Biodigestores

Os biodigestores são equipamentos indispensáveis no tratamento da água de lavagem dos sistemas de produção pecuária de suínos e frangos, onde altas cargas orgânicas são carregadas com a água de lavagem das instalações destes animais. A Bio-digestão desta carga orgânica, a nível Industrial, ocorre num tanque, geralmente fechado, onde o volume de sólidos é degradado e consumido por digestão anaeróbica ou seja, na ausência de oxigênio. Em termos gerais o Biodigestor é utilizado para, além de tratar a água, obter o gás Metano e outros subprodutos com valor energético, produto da biodigestão de resíduos orgânicos, como os excrementos animais, lixo urbano/domestico e lodo oriundo de estações de tratamento de esgotos.

Um bom desempenho do Biodigestor dependerá da temperatura média anual da região, pois regiões de baixas temperaturas exigem isolação térmica e/ou aquecimento para que a temperatura fique em termos ideais ao redor de 30°C aproximadamente. O material que será usado na construção deve ter, além de preço, resistência à corrosão pois gera ácidos e gases, como o gás sulfídrico (H2S), altamente corrosivo

A produção de biogás, depende da quantidade e tipo de matéria orgânica que alimentará o biodigestor como por exemplo dejetos de animais (gado, porco, galinha) ou humanos, dejetos de indústria agrícola, dejetos de agricultura, etc. O mais adequado é o dejeto de gado, uma vez que ele já contém as bactérias tipo Arqueobacter e Metaniferas produtoras de metano, já presentes no estômago do animal. Como observação, não usar esterco de ovelha, pois acidulará o leito bacteriano.

Alimentação do Biodigestor

Na alimentação do biodigestor por batelada, o tanque do biodigestor é cheio e, após todo o material ter sido digerido, é esvaziado e realimentado novamente. Na alimentação contínua, o biodigestor é alimentado continuamente todos os dias, ou a cada 2 dias, por exemplo, e a mesma quantidade que foi adicionada é retirada; neste caso, a produção de gás é continua.

Uso do Biofertilizante

É importante que se use um biofertilizante enzimático, pois a carga orgânica a digerir, contem essencialmente carbono na sua composição química e é deficiente sempre em alguns macro e micro nutrientes. A digestão anaeróbica de matéria orgânica produz, como resíduo, uma substancia com aspecto de lodo, que pode ser utilizada como fertilizante agrícola, sem necessidade do processo de estabilização e envelhecimento do Nitrogênio.

O Biofertilizante, apresenta grande quantidade de Nitrogênio e de Fósforo com composição de N, P, K, habitualmente entre 1,67 e 2,31%, característica dos principais componentes dos adubos inorgânicos industrializados e possui uma grande facilidade de imobilização devido ao avançado grau de decomposição. O biofertilizante portanto, completa a necessidade de nutrientes das bactérias aumentando seu numero e capacidade de produção de metano num tempo menor.

O biogás é uma mistura gasosa combustível, produzida pela digestão anaeróbica, ou seja, pela biodegradação da matéria orgânica, pela ação de bactérias metanogênicas (anaeróbicas) na ausência de oxigênio. Esse é um processo natural que ocorre em pântanos, mangues, lagos e rios e é uma parte importante do Ciclo Bioquímico do Carbono. Produzido dessa maneira, o biogás não é utilizado como fonte de energia pois tem uma composição química não amigável: 55 – 65% de Metano (CH4); 30 – 45% de Dióxido de Carbono (CO2); 5% aproximadamente de Enxofre (S2) e vapor de Água (H2O).

Biodigestores

A produção de biogás também é possível a partir de diversos resíduos orgânicos, como estercos de animais, lodo de esgoto, lixo doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais orgânicos e plantas aquáticas. Nesse caso, quando a digestão anaeróbica é realizada em biodigestores, especialmente planejados, a mistura gasosa produzida pode ser usada como combustível, não produz gases tóxicos durante a queima e pode ser uma ótima alternativa para o aproveitamento do lixo orgânico.

O Poder calorífico do Biogás é aproximadamente 13.200 – [kCal / Kg], o que corresponde a aproximadamente ½ litro de óleo Diesel. Assim o principal componente do biogás, quando se pensa em usá-lo como combustível, é o Metano (CH4).

Digestão Anaeróbica

A digestão anaeróbica é uma reação biológica, realizada basicamente em três estágios por diversos tipos de bactérias, onde se destacam: Archeo-bacter, Suphovibryum, Thiobacius Sulphuricans, Acetobacter e Metaníferas, na total ausência de oxigênio. O Grupo de bactérias fundamental nesse processo é o grupo de bactérias Metanogênicas, que atuam na última etapa, metabolizando o Ácido Acético e excretando Metano (CH4).

Os estágios de produção do metano são:

• Estágio 1 – Nesse primeiro estágio, a Matéria Orgânica é convertida em moléculas menores pela ação de bactérias hidrolíticas e fermentativas. As primeiras quebram as cadeias protéicas, em peptídeos e aminoácidos (originando amônia), monossacarídeos e polissacarídeos; gorduras e fosfolipídios, em ácidos graxos, pela ação de enzimas extracelulares, como a protease, a amilase e lípase. As segundas, bactérias fermentativas, transformam esses produtos em ácidos solúveis (ácido propiônico e butílico, por exemplo), álcool e outros compostos. Nessa etapa também são formados: dióxidos de carbono (CO2), gás hidrogênio (H2) e ácido acético (CH3COOH).
• Estagio 2 – Nessa Etapa, bactérias Acetogênicas metabolizam os produtos obtidos na primeira etapa, e excretam ácido acético (CH3COOH), hidrogênio (H2) e dióxido de carbono (CO2). Essas bactérias são facultativas, ou seja, elas podem atuar tanto em meio aeróbico, como anaeróbico. O oxigênio necessário para efetuar essas transformações, é retirado dos próprios compostos que constituem o material orgânico.
• Estagio 3 – A última etapa na produção do biogás é a formação de metano pelas bactérias Metanogênicas, que transformam o hidrogênio (H2) e o ácido acético (CH3COOII) em metano (CH4) e (CO2). Essas bactérias são obrigatoriamente anaeróbicas e extremamente sensíveis a mudanças no meio, como temperatura e PH (sendo ideais 30º C e PH 8.-). As bactérias envolvidas na formação do biogás, atuam de modo simbiótico. As bactérias que produzem ácido Acético (Acetobacteres), geram os produtos que serão consumidos pelas bactérias Metanogênicas. Sem esse consumo, o acúmulo excessivo de substâncias tóxicas, (ácidos), afetará o metabolismo das bactérias produtoras de Biogás, matando-as.

Fatores que influenciam na produção do biogás

Uma vez que a produção de biogás é toda feita por Bactérias, os fatores que afetam seu metabolismo, ou sobrevivência das mesmas, irão afetar diretamente a produção do biogás. Alguns dos fatores mais importantes e que devem ser controlados são:

O processo desenrola-se na ausência de ar – As bactérias Metanogênicas são essencialmente anaeróbias, portanto, o biodigestor deve ser perfeitamente vedado. A decomposição de matéria orgânica na presença de ar (oxigênio), irá produzir apenas dióxido de carbono (CO2).

Temperatura – As bactérias produtoras do biogás, em especial as que produzem metano, são muito sensíveis a alterações de temperatura (são Thermosensíveis). A Faixa ideal para a produção de biogás é de 30º C a 45º C (bactérias mesofílicas). Também se pode obter biogás com biodigestores trabalhando na faixa de 50º C a 60º C (bactérias termofilicas), mas a temperatura deve permanecer constante.

Não deve haver variações bruscas de temperatura, pois, do contrario, as bactérias não sobrevivem ao choque térmico e portanto, a produção de biogás, diminui consideravelmente.

Alcalinidade e PH – A acidez ou alcalinidade do meio é indicada pelo seu fator PH; a alcalinidade, é uma medida da quantidade de carbonato de cálcio, carbonato de magnésio ou seus equivalentes na solução em digestão. A alcalinidade é importante, pois conforme as bactérias e fungos produzem ácidos, o que implica em uma diminuição do PH, os carbonatos reagem com esses ácidos, o que leva a uma neutralização da acidez (efeito tampão do carbonato).

As Bactérias que produzem o metano sobrevivem numa faixa estreita de ph (7 a 9). Assim, enquanto as bactérias acidofilicas (estágios 1 e 2 da digestão anaeróbica) produzem ácidos, as bactérias produtoras de metano, consomem esses ácidos, mantendo o meio alcalino. Como as reações envolvidas nos estágios 1 e 2 são mais rápidas que a produção do metano, ao se iniciar a produção do biogás, é necessário que já exista uma população de bactérias metanogênicas presentes.

Se isto não ocorrer naturalmente, deve-se provocar um ambiente artificialmente induzido para que isso aconteça. Para que o processo seja bem sucedido por via das dúvidas e evitar análise bacteriológica complexa, deve-se dispor de um Complexo Enzimático Artificial, que fará o efeito tampão da solução: “Enzima Digestiva”. Só desse modo é possível atingir produções de gás na ordem de 35 Kg/m3 digerido/dia, aproximadamente.

O biogás assim produzido, equivale a:

Tabela de ativador Biológico no Biodigestor

– 1 m3 de biogás é aproximadamente igual a 1,5 m3 de gás de cozinha;
– 0,52 a 0.6.- Lt de gasolina;
– 0,9 Lt de álcool;
– 1,43.- Kw/Hr de eletricidade;
– 2,7.- Kg de lenha.

Observações:

• Se a DBO5 for menor que 500 mgr/Lt, pode-se usar uma diluição de 1/1.000 avos parte, aproximadamente, do Volume Retido.
• Quando a carga Orgânica, DBO5, for maior que 1.000.- mgr/Lt (efluente de porcos), usar concentrações maiores.

Não existe outro produto no mercado que tenha a diversidade de micro-organismos, nem o equilíbrio biológico da ORGANASE. Disponível somente em embalagens para uso profissional. Não disponível para REVENDA.