Avaliação de composição de biogás gerado em reatores semi-contínuos- escala de planta piloto

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Araujo, V.K.A. (IFG) ; Pereira Barbosa, D. (PUC-GO) ; Botelho de Oliveira, S. (IFG) ; Almeida, S. (IFG)

Resumo

Perdas de produção provenientes de uma indústria de processamento de soja foram usados como biomassa para digestão anaeróbia em reatores de fluxo semicontínuo, como planta piloto a nível de laboratório, a fim de avaliar a composição do biogás produzido em determinadas condições.

Palavras chaves

Biomassa; metano; industria

Introdução

A leguminosa soja é produzida em vários lugares do mundo, por ter diversas finalidades para consumo bem como para a produção de biodiesel. Em função disso a sua produção tende a aumentar, como já vem acontecendo nos últimos anos. Durante o processo de preparação do grão de soja para as demais etapas de processamento, há perda de produção de grãos e cascas que caem no pátio, pois se misturam com outros compostos como areia e não podem voltar ao sistema de produção por perderem o padrão de qualidade (MANDARINO, 2015). Essa perda, que ainda não tem uma destinação satisfatória, apresenta capacidade para gerar biogás através de digestão anaeróbia pois contem alto teor de proteínas, carboidratos e gorduras, nutrientes determinantes para produção do biogás (ROHSTOFFE, 2010). Esse resíduo se originam de duas formas dividem em dois tipos: o material que é varrido no pátio e o que é carreado pelas aguas pluvais, estes ficam retidos através da decantação no processo de pré tratamento dessa água pluvial. O total desse resíduo gerados dessa maneira chega a 60 toneladas por mês na indústria estudada. O aumento do consumo de energia e a preocupação com a dependência de recursos não renováveis como petróleo incentiva pesquisas para desenvolvimento de tecnologias de uso fontes de energias mais vantajosas (RAMOS, 2011). A utilização do biogás é um exemplo de consumo de energia mais limpa, pois reduz a emissão de gás metano CH4 e óxido nitroso N2O, gases que contribuem para o aquecimento global, produzidos naturalmente através da digestão anaeróbia. A produção de biogás e consumo interno da própria indústria, seja na queima para energia térmica ou convesão para energia elétrica, pode agregar valor ao produto final ao evitar custos com consumo de energia, além de eliminar o problema de destinação desse material proveniente das perdas(PEDRAZA,2002). A digestão anaeróbia envolve vários grupos de bactérias que através de processos bioquímicos em ambiente livre de oxigênio convertem a matéria orgânica em biogás, composto de CH4 , CO2 , O2 , H2S, N2O (PEDRAZA, 2002). Este trabalho consiste em avaliar as características do resíduo produzido em uma indústria de processamento de soja para produção do biogás em reatores de fluxo semicontínuo em uma planta de laboratório. A composição do biogás é importante pois através dos valores caloríficos de cada componente é possível calcular o conteúdo total de energia e o potencial para gerar energia elétrica (PRIEBE,2016).

Material e métodos

As duas amostras foram coletadas na própria indústria do estudo, assim permitindo avaliar "in loco" diversos fatores da geração de tal resíduo. As duas foram analisadas parâmetros como teor de massa seca orgânica (MSO), teor de umidade, massa seca inorgânica (MSI). Foi coletado também inóculo via reator UASB de uma outra indústria de alimentos. Os reatores de fluxo semicontínuos foram confeccionados no laboratório de Biogás de Instituto Federal de Goiás, consistem em seis reatores idênticos, com capacidade de 1.2 L, para análise de duas amostras em triplicata . Eles são mantidos sob condições mesofílica (temperatura de 40°C) em banho maria e livre de luz e oxigênio através de inserção de gás nitrogênio. O experimento durou 60 dias. O biogás flui de cada reator através de mangueiras até o seu respectivo bags (local de armazenagem do biogás) que comportam até 2L cada um. A leitura da composição do biogás acumulado em cada bag foi realizada na média de intervalos de dois dias, através de um analisador portátil de gás Biogas 5000 da marca Geotech, os dados foram lançados em planilhas para análise. Foram realizadas também os ácidos orgânicos voláteis, pois são produzidos as bactérias acidogênicas produzem AOVs ao fermentarem compostos como açúcares, ácidos graxos, aminoácidos, portanto a presença de AOVs representam atividades bacterianas, assim sendo possível verificar quando é necessário carregar os reatores com mais substrato.

Resultado e discussão

As duas amostras analisadas no experimento, resíduo de soja varrição (SV) e Soja Decantador (SD) apresentaram uma produção de alto fluxo, em torno de 0.33 L por dia de biogás em cada reator, levando em consideração que foram colocadas mais biomassa em cada reatores da seguinte forma: nos reatores de SV foram colocados 1,0951 g de substrato em cada reator, e nos reatores de SD foram alimentados com 3,0670 g em cada reator. Os cálculos para alimentação dos reatores foram feitos baseados na MSO de cada substrato. Ao longo dos 60 dias de experimento, foram produzidos 119 L de biogás somando o valor dos 6 reatores de capacidade total de 1.2 L de subtrato e inóculo. A composição do biogás de SV foi de 56.1 % de gás metano, 42.4 de dióxido de carbono 0.6 de oxigênio, enquanto as amostras de SD foram 67.1%, 32.5% e 0.3 % respectivamente.

Reatores em duas triplicatas.


Medias da porcentagem da composição do biogás ao longo dos 60 dias

Conclusões

Pôde-se verificar através dos estudo realizados que os resíduos proveniente das perdas na indústria de processamento de soja apresentam características satisfatórias para geração de biogás, de qualidade de alto teor de gás metano (superior a 60%) com baixa quantidade de biomassa. O SD foi ainda mais satisfatório na composição do que o SV, pois apresentou alto teor de metano durante o experimento, isso se deve ao grau de degradabilidade que a amostra se encontrava no momento da coleta. Estudos futuros poderão analisar o potencial de geração de energia com o biogás produzido através dos resíduos do processamento da soja, assim permitindo ter uma simulação para cálculos de viabilidade econômica de uma possível co-geração de energia dentro da própria indústria.

Agradecimentos

Agradecemos a todas as instituições que cooperam e contribuem para essa pesquisa. O Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Goiás - IFG, PUC-GO, entro outras.

Referências

MANDARINO, J.M. and ROESSING, A.C. Tecnologia para produção
do óleo de soja: descrição das etapas, equipamentos, produtos e
subprodutos. Embrapa Soja. Documentos. 2015.

PEDRAZA, G., CHARÁ, J., CONDE, N.,GIRALDO, S. e
GIRALDO, L.;Evaluación de los biodigestores en geomembrana (PVC) y
plástico de invernadero en clima medio para el tratamiento de aguas
residuales de origen porcino." Livestock Research for Rural
Development 14,no.1(2002).

PRIEBE, G. P. S. KIPPER, E. , A. L. GUSMAO, N. R. MARCILIO, and M.
GUTTERES;Anaerobic digestion of chrome-tanned leather waste for
biogas production." Journal of Cleaner Production 129 (2016): 410-416.

ROHSTOFFE, F. N.;Guia Prático do Biogás: Geração e
Utilização; Ministério da Nutrição, Agricultura e Defesa do
Consumidor da Alemanha (2010).

RAMOS, A. L. D., MARQUES,J. J., SANTOS, V. dos, FREITAS, L. dos S., SANTOS, R. G. V. de M., and SOUZA, M. de M. V. M.;Atual estágio de
desenvolvimento da tecnologia GTL e perspectivas para o Brasil.;
(2011).