FUNDAMENTOS DE IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTORES EM PROPRIEDADES RURAIS

ALINE TORRES¹

JOÃO FELIPE PEDROSA²

^1,2UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO- ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

JOHNSON PONTES DE MOURA³

³DOUTORANDO EM ENGENHARIA MECÂNICA- UFPE

Email: johnsonmoura@gmail.com

RESUMO

            Neste artigo, será discorrida a geração de biogás através do esterco bovino, para posterior geração de energia elétrica. Discutiremos ao longo do trabalho os parâmetros adotados, a quantidade de energia gerada e a viabilidade deste projeto para o produtor.

            O tratamento inadequado que se dá aos dejetos animais no campo tem gerado grandes problemas, como a ocorrência de doenças, a contaminação da água e do solo e poluição do meio ambiente, uma vez que o esterco é composto por acentuada concentração de gás metano (CH4) cerca de 21 vezes mais nocivo que o dióxido de carbono (CO2), no que se refere ao efeito estufa.  Buscar alternativas que tornem o problema em algo com potencial de melhoria para o lugar onde está inserido significa melhorar a produtividade e reduzir ou eliminar os efeitos negativos que a carga teria, caso fosse lançada na natureza sem qualquer cuidado.

            A sociedade tem se preocupado mais com a mudança no modelo energético mundial, buscando a inserção de energias renováveis e limpas, visto a grande necessidade de práticas sustentáveis de aproveitamento dos recursos naturais existentes e das medidas para reduzir a taxa de aquecimento global.

            Para tornar isto algo possível, foi desenvolvida a tecnologia da biodigestão, que se trata de uma digestão anaeróbia estimulada de uma determinada biomassa, onde é permitido o aproveitamento integral do esterco animal, desde que haja manuseio e instalações corretas. É possível integrar a biodigestão no processo produtivo da criação animal, propiciando benefícios como: a geração de biogás, que pode ser convertido em energia elétrica ou ser utilizado diretamente, como gás combustível, e a produção de biofertilizante, beneficiando o produtor.

Palavras-chave: Biodigestão; dejetos; energia alternativa; pecuária.

OBJETIVO GERAL

            Propor modelo de implantação de biodigestores em pequenas e médias propriedades destinadas à criação de vacas leiteiras em sistema de confinamento, onde há uma grande produção de esterco/cabeça/dia, como alternativa viável para combater a contaminação das águas e do solo por dejetos e, ao mesmo tempo, propiciar a produção de biogás para utilização como gás combustível e conversão em energia elétrica, além de gerar biofertilizante a partir da sobra do processo.

 

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Abordar a instalação de um biodigestor em pequenas e médias propriedades de bovinos destinados à produção de leite, em confinamento, no tocante a custo de construção e eficiência no manejo adequado dos dejetos destes;
2. Analisar a viabilidade econômica da implantação deste sistema de geração de energia;
3. Fazer uma comparação entre o gasto com energia e gás combustível antes e após o processo;
4. Dimensionar um biodigestor de acordo com as necessidades requeridas pelo produtor em sua fazenda.

SITUAÇÃO ATUAL

            Propriedade rural com 50 cabeças de gado destinado à produção de leite, criados em sistema de confinamento. Estes animais geram em torno de 40 kg de esterco por dia, o que acarreta em um impacto ambiental muito grande, visto que serão 2.000 kg de esterco ao final do dia.

            O produtor utiliza o leite como matéria-prima para produção de doce de leite, fabricado na própria fazenda. Para isto, recolhe aproximadamente 500 litros de leite todos os dias, tendo uma produção de doce em torno de 6000 kg mensais.

            A propriedade dispõe de ordenhadeiras elétricas no curral e um fogão industrial.

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

            Instalar um biodigestor de operação contínua, capaz de processar o esterco gerado diariamente e canalizar o biogás produzido, distribuindo-o como fonte de alimentação de fogões e outros equipamentos que utilizam o gás, além do grupo gerador, responsável por gerar energia elétrica.

            O objetivo é fazer com que a fazenda seja auto-suficiente na produção da energia elétrica e de gás que consome, reduzindo assim seus custos, além de ser um projeto ecológico, visto que haverá a eliminação de dejetos lançados diretamente na natureza.

            Ao longo do trabalho, explicaremos como foi elaborada esta proposta, justificando os resultados obtidos.

Fig. 1 – Biodigestores instalados em propriedade rural

 

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: USO DOS BIODIGESTORES NA PECUÁRIA

            O desenvolvimento de tecnologias para o tratamento e utilização dos resíduos é o grande desafio para as regiões com alta concentração de produção pecuária, em especial, em nossa região, de gado bovino, suínos e aves. De um lado a pressão pelo aumento do número de animais em pequenas áreas de produção e por outro pela procura constante do aumento da produtividade. A necessidade de se atender cada vez mais às demandas por alimentos e por energia de boa qualidade, tem colocado alguns paradigmas a serem vencidos, os quais se relacionam principalmente à questão ambiental e à disponibilidade de energia - a alta dos preços do petróleo tem determinado continuamente uma procura por alternativas energéticas no meio rural.

O desenvolvimento tecnológico de máquinas e processos agroindustriais são fatores fundamentais para o aumento da produção e para o desenvolvimento social, porém, apesar da grande capacidade tecnológica alcançada, é grande a produção de resíduos, principalmente os compostos de matéria orgânica os quais, na maioria das vezes, não tem um aproveitamento ambientalmente adequado. Com o acúmulo dessa matéria, passa a haver gradativamente, um aumento considerável da poluição do solo, dos recursos hídricos e da atmosfera.

A importância da utilização de biodigestores, por ser uma tecnologia limpa e barata, vem de encontro a essa necessidade, trazendo benefícios em forma de gás metano, biogás e fertilizantes.

 

DEFINIÇÃO

            O biodigestor é o local onde ocorre a fermentação da biomassa (no nosso caso, esterco e resto de ração), e pode ser um tanque, uma caixa ou uma vala revestida e coberta por um material impermeável. O importante é que, com exceção dos tubos de entrada e saída, o biodigestor deve ser totalmente vedado, criando um ambiente anaeróbio (sem a presença de oxigênio) onde os microorganismos degradam o material orgânico, transformando-o em biogás e biofertilizante.

            Este processo pode ser dividido em três estágios distintos. O primeiro estágio envolve bactérias fermentativas, compreendendo microorganismos anaeróbios e facultativos. Neste estágio, materiais orgânicos complexos (carboidratos, proteínas e lipídeos) são hidrolisados e fermentados em ácidos graxos, álcool, dióxido de carbono, hidrogênio, amônia e sulfetos. As bactérias acetogênicas participam do segundo estágio, consumindo os produtos primários e produzindo hidrogênio, dióxido de carbono e ácido acético. Dois grupos distintos de bactérias metanogênicas participam do terceiro estágio, o primeiro reduz o dióxido de carbono e o metano e o segundo descarboxiliza o ácido acético, produzindo metano e dióxido de carbono. Este é um processo contínuo dentro do biodigestor.

            O esquema simplificado os itens necessários para a instalação de um biodigestor é apresentado e definido a seguir:

 

Fig. 2 – Esboço do sistema de biodigestão

1. Curral ou depósito de esterco;
2. Caixa ou tonel de entrada, onde o dejeto é misturado com água antes de descer para o biodigestor;
3. Tubulação de entrada, permitindo a entrada da mistura ao interior do biodigestor;
4. Biodigestor, propriamente dito, revestido e coberto por manta plástica;
5. Tubulação de saída de biofertilizante, levando o material líquido já fermentado à caixa de saída;
6. Tubulação de saída de biogás, canalizando-o para o fogão, motor, etc.;
7. Caixa de saída, onde é armazenado o biofertilizante até ser aplicado nos cultivos.

 

 

 

TIPOS DE BIODIGESTORES

            Existe atualmente uma gama muito grande de modelos de biodigestores, sendo cada um adaptado a uma realidade e uma necessidade de biogás, neste trabalho trataremos exclusivamente de biodigestores utilizados em pequenas propriedades no meio rural.

            O modelo indiano possui pressão de operação constante, ou seja, à medida que o volume de gás produzido não é consumido de imediato, o gasômetro tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume deste, portanto, mantendo a pressão no interior deste constante.

            O resíduo a ser utilizado para alimentar o biodigestor indiano, deverá presentar uma concentração de sólidos totais (ST) não superior a 8%, para facilitar  a circulação do resíduo pelo interior da câmara de fermentação e evitar entupimentos dos canos de entrada e saída do material.  O abastecimento também deverá ser contínuo, ou seja, geralmente é alimentado por dejetos bovinos e/ou suínos, que apresentam uma certa regularidade no fornecimento de dejetos.

Figura 3 - Vista frontal, em corte, do biodigestor modelo Indiano.

 

            O modelo chinês é formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria (tijolo) para a fermentação, com teto abobado, impermeável, destinado ao armazenamento do biogás. Este biodigestor funciona com base no princípio de prensa hidráulica, de modo que aumentos de pressão em seu interior resultantes do acúmulo de biogás resultarão em deslocamentos do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em sentido contrário quando ocorre descompressão.

            É constituído quase que totalmente em alvenaria, dispensando o uso de gasômetro em chapa de aço, reduzindo os custos.

            Neste tipo de biodigestor uma parcela do gás formado na caixa de saída é libertado para a atmosfera, reduzindo parcialmente a pressão interna do gás, por este motivo as construções de biodigestor tipo chinês não são utilizadas para instalações de grande porte.

            Semelhante ao modelo indiano, o substrato deverá ser fornecido continuamente, com a concentração de sólidos totais em torno de 8%, para evitar entupimentos do sistema de entrada e facilitar a circulação do material.

            Em termos comparativos, os modelos Chinês e Indiano, apresentam desempenho semelhante, apesar do modelo Indiano ter apresentado em determinados experimentos, ter sido ligeiramente mais eficiente quanto  a produção de biogás e redução de sólidos no substrato.

Figura 4 - Vista frontal, em corte, do biodigestor modelo Chinês.

 

            O modelo batelada é um sistema bastante simples e de pequena exigência operacional. Sua instalação poderá ser apenas um tanque anaeróbio, ou vários tanques em série. Esse tipo de biodigestor é abastecido de uma única vez, portanto não é um biodigestor contínuo, mantendo-se em fermentação por um período conveniente, sendo o material descarregado posteriormente após o término do período efetivo de produção de biogás.

Fig. 5 - Biodigestor Batelada Tubular com manta plástica (seção transversal)

            Enquanto, os modelos chinês e indiano prestam-se para atender propriedades em que a disponibilidade de biomassa ocorre em períodos curtos, como exemplo aquelas que recolhem o gado duas vezes ao dia para ordenha, permitindo coleta diária de biomassa, que deve ser encaminhada ao biodigestor,  o modelo em batelada adapta-se melhor quando essa disponibilidade ocorre em períodos mais longos, como ocorre em granjas avícolas de corte, cuja a biomassa fica a disposição após a venda dos animais e limpez a do galpão.

            Biodigestor da Marinha ou Canadense: É um modelo tipo horizontal, tem a largura maior que a profundidade, sua área de exposição ao sol é maior, com isso é maior a produção de biogás. Sua cúpula é de plástico maleável, tipo PVC, que infla com a produção de gás, como um balão. Pode ser construído enterrado ou não. Esse modelo com cobertura em lona de PVC, em substituição às campânulas (metálica ou fibra de vidro), vem ganhando maior espaço em virtude dos menores custos e facilidade de implantação. A cúpula pode ser retirada, o que ajuda na limpeza. A vantagem desse processo está na produção constante de biogás que é relacionado com a carga diária de sólidos voláteis.

Fig. 6 – Biodigestor modelo da Marinha ou Canadense

DIGESTÃO ANAERÓBIA

            No processo de digestão anaeróbia ocorre degradação de matéria orgânica através de microorganismos, na ausência de oxigênio. Os produtos finais do processo anaeróbio são compostos inorgânicos, incluindo o dióxido de carbono e amônia e o metano, sendo este último utilizado como fonte alternativa de energia.

                        Os microorganismos que participam do processo de decomposição anaeróbia podem ser divididos em três grupos de bactérias, com comportamentos fisiológicos distintos (CHERNICHARO, 2000):

·         Bactérias Fermentativas: transformam, por hidrólise, polímeros em monômeros, e estes, em acetato, hidrogênio, dióxido de carbono, ácidos orgânicos de cadeia curta, aminoácidos e outros produtos, como glicose.

·         Bactérias Acetogênicas: convertem os produtos gerados pelas bactérias fermentativas em acetato, hidrogênio e dióxido de carbono.

·         Bactérias Metanogênicas: utilizam como substrato os produtos finais do segundo grupo. Algumas usam o acetato, transformando-o em metano e dióxido de carbono, enquanto outras produzem metano através da redução do dióxido de carbono.

                        A bioquímica do processo de digestão anaeróbia divide-se em quatro fases principais, conforme apresentadas abaixo.

Fig. 7 – Representação esquemática do processo de digestão anaeróbia

 

1.    HIDRÓLISE: conversão de materiais particulados em materiais dissolvidos mais simples pela ação de exoenzimas excretadas pelas bactérias fermentativas hidrolíticas. Essa fase é lenta e pode ser afetada por diversos fatores.

2.    ACIDOGÊNESE: os produtos da hidrólise são metabolizados no interior das células das bactérias fermentativas, sendo convertidas em compostos mais simples, como ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia e sulfeto de hidrogênio. Como os ácidos graxos voláteis são os principais produtos dos organismos fermentativos, estes são chamados bactérias fermentativas acidogênicas. A maioria das bactérias acidogênicas é anaeróbia estrita, mas cerca de 1% consiste de bactérias facultativas, que produzem alimento para as bactérias anaeróbias, e eliminam quaisquer traços de oxigênio dissolvido que tenha permanecido no material orgânico.

3.    ACETOGÊNESE: As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas. Dessa forma, as bactérias acetogênicas fazem parte de um grupo metabólico intermediário que produz substrato para as metanogênicas. Os produtos gerados pelas bactérias acetogênicas são o hidrogênio, o dióxido de carbono e o acetato. Durante a formação dos ácidos acético e propiônico, uma grande quantidade de hidrogênio é formada, fazendo com que o valor do pH no meio aquoso decresça. De todos os produtos metabolizados pelas bactérias acidogênicas, apenas o hidrogênio e o acetato podem ser utilizados diretamente pelas metanogênicas. Porem pelo menos 50% da DQO biodegradável é convertida em propianato e butirato, os quais são posteriormente decompostos em acetato e hidrogênio pela ação das bactérias acetogênicas.

4.    METANOGÊNESE: etapa final do processo global de degradação anaeróbia de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono; é efetuada pelas bactérias metanogênicas. As bactérias metanogênicas utilizam apenas um limitado número de substratos, compreendendo ácido acético, hidrogênio/dióxido de carbono, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono. Elas são divididas em dois grupos principais: um que forma metano a partir de ácido acético ou metanol (bactérias acetoclásticas, responsáveis por 60-70% de toda a produção de metano a partir do grupo metil do ácido acético), e o segundo que produz metano a partir do hidrogênio e dióxido de carbono (hidrogenotróficas, constituída por uma gama bem mais ampla de espécies do que as acetoclásticas). Esses dois grupos de bactérias são responsáveis pelo consumo de hidrogênio das fases anteriores.

 

            Como se percebe, a digestão anaeróbia é um processo que envolve vários microrganismos que convivem em um ambiente em que um produto metabólico de um microrganismo é o substrato de outro, devendo funcionar em perfeita harmonia. Portanto, para otimização do processo os fatores ambientais devem ser apropriados para todas as espécies participantes, sendo as Arqueas metanogênicas as de maior exigência. Condições ambientais de pH em torno de 7, temperatura na faixa mesofílica (35º) e ambiente anaeróbio estrito, são condições tidas como ótimas para o processo.

 

BIOGÁS

O biogás é uma mistura gasosa de caráter combustível, produzida através da digestão anaeróbia do material orgânico presente em um substrato realizada por bactérias na ausência de oxigênio. A produção de biogás ocorre naturalmente em pântanos, mangues, rios e lagos, produzindo principalmente os gases metano e carbônico que são liberados para a atmosfera.

            O biogás é definido como um gás natural proveniente da fermentação anaeróbica (na ausência de ar) de dejetos animais, resíduos vegetais e lixo industrial ou residencial em condições adequadas de umidade. O biogás é composto basicamente de dois gases, o metano que representa de 50 a 75% da mistura e gás carbônico, que representa de 25 a 40% restantes. Outros gases participam, em proporções menores, da composição do biogás. Quanto maior a presença de metano, mais puro o biogás. O quadro abaixo apresenta a composição do biogás.

Fig. 8 – Tabela com composição do biogás

 

BIOFERTILIZANTE

            Após a digestão anaeróbica no interior do biodigestor, o material se transforma em biofertilizante, que apresenta alta qualidade para uso agrícola. Trata-se de um adubo orgânico, isento de agentes causadores de doenças e pragas às plantas e contribui de forma extraordinária no reestabelecimento do teor de húmus do solo, funcionando como melhorador de suas propriedades químicas, físicas e biológicas.

            O biofertilizante apresenta características peculiares que o torna interessante para uso agrícola:

1. pH (potencial de hidrogênio) em torno de 7,5: o biofertilizante funciona como corretivo de acidez, liberando o fósforo e outros nutrientes para solução do solo. Além disso, o aumento do pH dificulta a multiplicação de fungos patogênicos às culturas;
2. O biofertilizante tem grande aproveitamento na nutrição das plantas, pis apresentam os nutrientes em formas facilmente absorvíveis;
3. Melhora a estrutura do solo, deixando-o mais fácil de ser trabalhado e facilitando a penetração das raízes, alcançando camadas mais profundas, proporcianando maior tolerância das plantas a períodos secos;
4. Melhora a agregação das partículas do solo, resistindo mais à ação desagregadora da água, absorvendo-a mais rapidamente, evitando a erosão;
5. A estrutura mais porosa do solo adubado com biofertilizante, permite maior penetração do ar, na zona explorada pelas raízes, facilitando sua respiração, obtendo melhores condições de desenvolvimento da planta.
6. O biofertlizante também favorece a multiplicação das bactérias, dando vida a solos já degradados;
7. Aumenta a produtividade das lavouras;
8. Se o biodigestor for operado corretamente, o biofertilizante está completamente estabilizado na caixa de saída, ou seja, não tem mais perigo de fermentar, logo não possui odor desagradável, não é poluente e não promove condições de proliferação de moscas e outros insetos;
9. Diminui o poder germinativo de sementes de plantas daninhas com a fermentação do material no biodigestor, não havendo perigo de disseminação na lavoura;
10. Reduz a presença de coliformes fecais dos dejetos e elimina a presença e viabilidade dos ovos os principais vermes que parasitam o rebanho.

            Na agricultura pode ser aplicado diretamente no solo em forma líquida ou seca. Para aplicação direta nas plantas, coloca-se 1 litro de biofertilizante para cada 10 litros de água, passa-se a mistura por uma peneira fina e realiza-se a aplicação.

            Os efeitos do biofertilizante no controle de pragas e doenças de plantas têm sido bem evidenciados. Efeito fungistático, bacteriostático e repelente sobre insetos já foram constatados.

                               

Fig. 9,10 – Aspecto do biofetilizante; Aplicação de biofertilizante nas lavouras

ANÁLISE E DISCUSSÕES: PARÂMETROS ADOTADOS

            Confome citado anteriromente, nosso produtor dispõe de 50 vacas leiteiras em regime de confinamento, forma de criação onde este tipo de animal tem uma produção média de 40 kg de esterco/dia, totalizando assim uma produção de 2.000 kg de esterco/dia para a quantidade de vacas que há na fazenda.

            Para o produtor escolhido por nós, foi desenvolvido um biodigestor capaz de gerar cerca de 2.592 m³ de biogás/mês (conforme Memorial de Cálculo em anexo), o que atenderia perfeitamente a demanda de energia do produtor em questão, havendo ainda uma parte desse biogás que não seria consumida. Esta parcela seria vendida ao vizinho, para que ele pudesse desfrutar dos benefícios com baixo custo. Esta foi uma maneira encontrada para que o retorno financeiro seja mais rápido.

Este sistema funcionaria da seguinte forma:

1.    O esterco seria recolhido do curral, e canalizado para o biodigestor;

2.    Dentro do biodigestor, teria um processamento de 30 dias, prazo médio para que haja uma fermentação de forma eficiente;

3.    Na primeira carga do biodigestor, seria adicionado um percentual de lodo, para acelerar o processo de fermentação e fazer com que as bactérias se reproduzam com maior facilidade, de forma a garantir a digestão anaeróbia à medida que fosse adicionado mais dejetos;

4.    O processo da digestão anaeróbia formará o biogás, que terá dois direcionamentos: será canalizado para a residência, alimentando fogões (inclusive o industrial) e o chuveiro (para aquecer a água);

5.    Outra parte será direcionada para o gerador, movido a gás natural, para a geração de energia elétrica, que alimentará toda a necessidade da fazenda;

6.    Os restos do processo serão utilizados como biofertilizante, como já descrito ao longo do trabalho. Será gerado um volume considerável, como este é maior do que o que a fazenda precisa, ele será vendido. Dessa forma, o retorno financeiro do investimento vai ser ainda mais rápido.

      Vale salientar que o biodigestor empregado é de operação contínua, ou seja, não é preciso abastecer ele e esperar um determinado tempo para a utilização de seus benefícios, a não ser na promeira carga. Depois disso, o produtor poderá usar o biogás e o biofertilizante diariamente.

 

VIABILIDADE AMBIENTAL

            A utilização de biodigestores apresenta uma saída para os problemas enfrentados atualmente com o manejo inadequado dos dejetos.

            A quantidade de esterco desprezado na natureza acarreta problemas como: contaminação da água e dos solos, emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, atração de animais como ratos, baratas, moscas e outros que ameaçam a saúde dos seres humanos.

            O tratamento adequado deste material pode reduzir ou até eliminar os problemas supracitados, além de ser uma forma de ter acesso a um tipo de energia limpa e renovável, melhorar a qualidade do solo com o uso do biofertilizante e substituir a lenha (combustível ainda muito utilizado) pelo biogás, ajudando assim a preservar a natureza e evitando agressões à mesma.

 

 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

            No trabalho desenvolvido ficou clara a imensa vantagem de utilizar materiais que hoje são simplesmente descartados na natureza para a geração de energia, além de ser utilizado de outras formas que trazem benefício ao produtor. O mundo está precisando cada vez mais de fontes alternativas de energia, para atender a demanda solicitada. E, além disso, é importante usar as matérias descartadas que tem potencial impacto sobre a natureza, para que assim possamos atingir um desenvolvimento sustentável, modelo capaz de conciliar o desenvolvimento econômico com a preservação da natureza.

            Constatou-se também que é perfeitamente viável a instalação de biodigestores em propriedades rurais devido ao alto potencial produtivo de biogás com os dejetos gerados. É uma forma inteligente de atingir a autossuficiência em produção de energia e de gás.

REFERÊNCIAS

http://wp2.oktiva.com.br/ider/files/2010/01/16.Manual-de-Treinamento-em-Biodigestao.pdf

http://www.neppa.uneb.br/textos/publicacoes/manuais/manual_biodigestor_winrock.pdf

http://www.cetene.gov.br/painel/downloads/publicacoes/S%C3%A9rgio%20Peres%20%5BModo%20de%20Compatibilidade%5D.pdf

http://www.aneel.gov.br/biblioteca/trabalhos/trabalhos/TCC_Ricardo_Matsukura_Lindemeyer.pdf

http://www.cpatu.embrapa.br/eu-quero/2007/novembro/fabricar-doce-de-leite-pastoso-e-em-tabletes

http://www.simpep.feb.unesp.br/anais/anais_13/artigos/486.pdf

 

http://www.infobibos.com/Artigos/2009_4/biodigestores/index.htm

http://www.cpap.embrapa.br/publicacoes/online/CT09.pdf

http://www.terra.com.br/revistadinheirorural/edicoes/70/artigo182873-1.htm

http://cenbio.iee.usp.br/download/projetos/pure_cbe.pdf

 

 

 

 

APÊNDICE (01):MERMORIAL DE CÁCULO – M.C.

Dados levantados em maio de 2011

1. Objetivo:

Este memorial de cálculo tem por objetivo demonstrar como os resultados calculados durante a realização do trabalho foram encontrados, visando uma melhor compreensão do mesmo.

 

2. Demonstração dos cálculos:

                    2.1 - Consumo Mensal de Energia Elétrica (kWh) e seu Custo:

- Uso Mensal (horas) = Uso Diário (min) x 30 / 60
- Energia (kW.h) = Uso Mensal (horas) x Quantidade x Potência (Watt)
- Custo (R$) = Energia (kW.h) x VALOR DO kW.h (R$ 0,34427)

 

 

 

 

2.2 - Consumo Mensal de Gás e seu Custo (Uso direto):

- Uso Mensal (horas) = Uso Diário (min) x 30 / 60
- Volume consumido mensalmente (kg) = Uso Mensal (horas) x Vazão Média (kg/h)
- Volume consumido mensalmente (m³) = Volume consumido mensalmente (kg) / Peso específico do GLP (2,25 kg/m³)
- Custo (R$) = Volume consumido mensalmente (kg) x VALOR do kg de GLP (R$ 2,923)

 

 

            2.3 - Consumo Mensal de Gás e seu Custo (Energia Convertida):

 

- Volume mensal de biogás necessário (m³) para a motobomba = horas de operação por mês x vazão de trabalho. (Consideramos que a bomba trabalha 3 horas por dia).

- Horas de operação do gerador por mês = Energia elétrica requerida (kW.h) / Potência do gerador (kW)
- Volume mensal de biogás necessário (m³) = Vazão de trabalho do gerador (m³/h) x Horas de operação do gerador por mês

 

LOCAL	Aparelho	Energia  elétrica requerida (kW.h)	Potência (kW)	Horas de operação por mês	Vazão de trabalho  (m³/h)	Volume mensal de biogás necessário (m³)	Horas de operação por dia
CURRAL	Motobomba - BRANCO - B4T-817 CH Bio	.	.	90	2	180	3
	Grupo Gerador - BRANCO - Linha Bioflex - B4T-10.000 Bioflex	2.443,61	9,5	257,22	4	1028,89	8,57
	TOTAL					1.242,19

 

 

            2.4 – Potencial Produtivo Mensal de Biogás (Energia Convertida):

 

-Produção de esterco (kg/dia) = Quantidade de animais x Respectiva produção de Esterco(kg) / dia.

- Quantidade de esterco seco (kg/dia) = Porcentagem de massa seca (16% - esterco bovino) x Produção de esterco (kg/dia).

- Resto de ração adicionado (kg/dia) = Porcentagem estipulada (0,83%) x Produção de esterco (kg/dia).

- Quantidade de Água adicionada (L/dia) = [Massa seca da solução (16% de 2000kg_esterco +  75% de 16,6kg_ ração) / 0,08 (8% de massa seca requerida na solução total)] – [Produção de esterco (kg/dia) + Resto de ração adicionado (kg/dia)].

- Volume de Biomassa produzida (L/dia) = Quantidade de Água adicionada (L/dia) + Produção de esterco (kg/dia) + Resto de ração adicionado (kg/dia).

- Volume de Biogás produzido (m³/dia) = Quantidade de esterco seco (kg/dia) x Potencial de Produção de biogás por quilograma de esterco seco.

- Volume de Biogás produzido (m³/mês) = Volume de Biogás produzido (m³/dia) x 30 dias.

 

 

 

           

2.5 – Dimensionamento do Biodigestor:

 

- Quantidade de Lodo (usado para acelerar o processo de fermentação da biomassa)  = 10% da massa de esterco fresco.

- Volume (m³) = Quantidade (kg/dia) x Tempo de Digestão (dias) / Densidade (kg/m³).

 

 

            2.6 – Investimentos:

 

- Custo (R$) = Volume ou Comprimento utilizado * R$ UNIT.

           

           

2.7 – Balanço Geral:

- Total Excedente = Produção mensal de biogás - Consumo mensal

- Total Investido = Orçamento da Construção + Compra do Gerador e Bomba

- Economia Mensal = Economia mensal (Energia elétrica) + Economia mensal (Gás) + Venda do Biogás excedente + Venda do Biofertilizante

                                                  

 

 

 

 

 

- Manutenções = Valor individual de cada manutenção.

- Venda (Biogás excedente) =  (Biogás produzido - Biogás consumido) x Densidade [0,72 kg/m³] x Preço do GLP [R$ 2,923/kg] x 0,5

- Tempo de retorno do investimento  =  Total dos Custos*6 / Total das Receitas

 

 

 

APÊNDICE (02):

ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA – E.V.T.

Dados levantados em maio de 2011

 

1.   Objetivos: este estudo tem como objetivos o levantamento de dados e a realização de análise sobre a viabilidade de implantação de um Biodigestor, para atender a uma propriedade rural criada para servir como modelo a outras de mesmo porte, tanto com suprimento de gás, quanto de energia elétrica produzida a partir de um gerador selecionado para trabalhar com uso do biogás gerado.

 

2.   Levantamento da demanda:

 

2.1 - Para levantamento dos dados e conhecimento da demanda de consumo de energia elétrica, foram selecionados os seguintes equipamentos:

 

Aparelhagem de som

Aparelho DVD

Aspirador de pó

Batedeira

Bomba d'água de 1/2 CV

Bomba d'água (piscina) 1/2 CV

Bomba d'água (irrigação) 3/4 CV

Cafeteira

Centrifugadora

Condicionador de ar 10.000 BTU

Computador

Cortador de grama

Espremedor de frutas

Exaustor de parede

Exaustor de fogão

Ferro elétrico

Fogão com acendedor

Forno micro-ondas

Freezer

Geladeira 2 portas

Impressora a laser

Lâmpada fluorescente compacta

Liquidificador

Máquina de costura

Máquina de lavar roupas

Máquina de secar roupas

Receptor de satélite

Sanduicheira

Secador de cabelo

Torradeira

TV a cores de 20"

TV a cores de 29"

Ventilador grande

Vídeo game

 

2.2 -     Demanda e os custos estimados de energia elétrica, baseado na lista de equipamentos apresentados e nos sites referenciados na bibliografia do trabalho são: 

 

 

2.3 - Para levantamento dos dados e conhecimento da demanda de consumo de gás, foram selecionados os seguintes equipamentos:

 

 

 

 

 

 

2.4 – Demanda e os custos estimados de gás consumido, baseados na lista de equipamentos apresentados e nos sites referenciados na bibliografia do trabalho são: 

 

 

2.5 – Demanda de biogás para alimentação do gerador elétrico selecionado:

 

 

3.   Investimentos necessários:

 

3.1  - Compra dos materiais para construção do Biodigestor (Tabela de Preços para Contratação de Obras e Serviços de Engenharia - EMLURB – 2011)

 

 

3.2  - Construção e instalação do Gerador e da Bomba

 

 

3.3 - Total do investimento

 

4.   Projeção econômica e financeira

 

 

5.   Conclusões

Na simulação, vimos que o projeto demandará um investimento de R$ 65.782,85 e uma manutenção semestral no valor de R$ 990,00 para sua operação. Baseado na produção estimada de biogás, calculamos o valor para uma suposta venda, da quantidade excedente produzida, para a vizinhança da propriedade cliente.

Podemos perceber que em 14 meses, todo o capital investido inicialmente, mais o custo das duas manutenções anuais, é retornado ao contratante.

Na tabela enviada em anexo (Proposta de Instalação de Biodigestor), é possível realizar inúmeras combinações de acordo com os valores de custos e receitas determinados.

Está demonstrada assim, toda a viabilidade técnica/econômica deste trabalho.