Potencial de Geração de Biogás a partir de Resíduos da Produção de Cerveja

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Ferreira da Silva, M.C. (UFPB) ; Andrade do Nascimento, M. (UFPB) ; Eliziário, S.A. (UFPB)

Resumo

Os ecossistemas de forma geral estão sendo cada vez mais degradados, seja através do desmatamento acelerado e a consequente perda de habitat de animais, seja através de lançamento de poluentes, causado pelo uso excessivo de recursos naturais, sem o seu aproveitamento de forma eficiente. Desta forma, a ciência visa o desenvolvimento de novas tecnologias economicamente viáveis para reduzir os impactos ambientais através de fontes primarias e renováveis. Nesse contexto, a utilização de biogás oriundo de resíduos industriais passa a ser importante fonte de geração de energia. O presente trabalho estudou o poder de metanação dos resíduos da produção de cerveja, em função do tempo de retenção e da temperatura de digestão, a fim de diminuir impactos ambientais relacionados ao seu descarte.

Palavras chaves

biogas; resíduos sólidos; produção de cerveja

Introdução

Os recursos naturais, utilizados para sustentar o desenvolvimento econômico atual atrelado ao crescimento da demanda energética, têm sido explorados de forma errônea, o que causa consequências de âmbito social, ambiental e cultural. A Política Nacional de Resíduos Sólidos, alinhada aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, vem regulamentar a destinação ambientalmente adequada dos resíduos produzidos, além de prever sua redução, reutilização e reciclagem. A produção da cerveja gera resíduos orgânicos, que causam desde gastos com tratamento dos seus efluentes à poluição atmosférica devido a decomposição da matéria orgânica, na qual o gás metano produzido é emitido para a atmosfera. Por outro lado, esses resíduos já possuem resultados que demonstram potencial no processo de digestão anaeróbia. Atualmente, existe um mercado de geração distribuída em que o biogás, uma fonte renovável ainda pouco explorada no Brasil, tem grande vantagem, uma vez que sua geração advém apenas de um resíduo que não possui nenhum valor. A transformação dos resíduos orgânicos industriais da cervejaria em biogás, como combustível para geração de energia elétrica, não apenas aproveita de forma sustentável este subproduto, como também evita que o gás metano nele contido seja emitido para a atmosfera. Essa geração de energia se torna interessante uma vez que os biodigestores não produzem o biogás, mas criam condições para que as bactérias produtoras do metano atuem sobre os materiais orgânicos. Nesse contexto, o presente projeto visa estudar o poder de metanação dos resíduos da produção de cerveja, em diferentes condições de temperatura e tempo digestão. O trabalho também propõe a utilização do biogás como fonte de energia para aquecimento das caldeiras na própria cervejaria.

Material e métodos

O biogás é uma mistura gasosa, resultante da fermentação anaeróbica da biomassa, no qual acontece a decomposição da matéria orgânica na ausência de oxigênio, sendo constituído principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) mas, contendo também pequenas quantidades de ácido sulfrídico (H2S) e amônia (NH3). O material orgânico selecionado para esse trabalho, resíduo de malte misturado ao efluente, foi coletado de uma cervejaria artesanal localizada no município de João Pessoa/PB. Cinco diferentes quantidades de amostras, 100, 200, 300, 400 e 500g, foram colocadas em garrafas PETs com válvulas de carbonatação. Os teores de CH4, CO2, H2S e NH3 das amostras, foram analisados em três coletas, submetidas à temperaturas diferentes. A quantificação dos componentes do biogás foi feita utilizando um kit comercial da Alphakit, para análise de biogás. Inicialmente, os substratos foram homogeneizados e triturados em um liquidificador industrial, em seguida foram colocados nos biodigestores. As amostras com massa igual ou maior que 300g foram colocadas em banho maria para controle de temperatura a 35 e 55 oC. As análises foram realizadas através de coletas do gás em bags de amostragem que em seguida, foram borbulhadas em uma solução para análise colorimétrica. O metano e o CO2 foram medidos pelo método de Orsat, em porcentagem. O teor de sólidos foi realizado seguindo a norma NBR 10664. Para calcular o teor de sólidos foi necessário retirar a umidade da amostra, onde foi utilizada a balança de umidade digital, em triplicata, cada qual com aproximadamente 20g da biomassa in natura.

Resultado e discussão

A geração de energia através da produção de biogás se mostra como uma interessante tecnologia sustentável para aproveitamento de resíduos, tanto no sentido econômico como ambiental. O processo anaeróbio pode ser promovido utilizando-se biodigestores com válvulas de carbonatação para a produção de biogás e utilização do resíduo de uma cervejaria artesanal como matéria- prima, em condições de temperatura ambiente, constituindo-se um processo eficiente, a partir do bagaço de cevada úmido. Houve formação de gases perceptível, já nos primeiros dias de experimento, com enchimento completo da garrafa de 2L, a partir do terceiro dia. Para temperaturas maiores, de 35 e 55 oC, o volume de biogás gerado foi bastante significativo, já a partir do segundo dia. Embora os volumes das garrafas obtidos a partir de diferentes massas de resíduo tenha sido bastante similar, observou-se claramente uma maior tendência de geração na garrafa com massa maior que 300 g, após o mesmo período. Foi possível observar também que o volume das bags de amostragem foi preenchido totalmente após 3, 6 e 10 dias de biodigestão para essas últimas amostras. Nas amostras com massas menores que 300 g, a terceira coleta (10 dias) não conseguiu encher totalmente o volume da bag. O teor de metano varia inicialmente entre 0 e 5%, na primeira coleta, nas amostras com m<300 g, e entre 20 e 35% para as amostras com massa igual ou maiores que isto. Ao observar a amostra de 300 g, em função do tempo de biodigestão, os teores aumentam de 20 para 35% de CH4, na segunda coleta, chegando a 68%, após dez dias. Há um consumo do oxigênio disponível inicialmente, que forma o CO2 e em seguida o processo de metanação ocorre. As amostras apresentam teores de H2S muito baixo, entre 20/30 ppmV e teores de amônia entre 45/110 ppmV.

Conclusões

Com base no experimento realizado, foi possível observar o potencial na produção de biogás por meio da utilização de resíduos de uma cervejaria artesanal. O teor de sólidos voláteis encontrado é favorável para a produção de biogás. O teor de metano indica que o tempo de retenção hidráulica de 10 dias, apresenta formação eficiente para amostras com massa acima de 300g, preenchendo totalmente as garrafas de 2L. O baixo volume de H2S também demonstra o grande potencial desses resíduos para geração de biogás, uma vez que o mesmo pode provocar corrosão de componentes metálicos.

Agradecimentos

UFPB e CNPq pelo apoio ao projeto

Referências

FERREIRA, L.R.A.; OTTO, R.B.; SILVA, F.P.; SOUZA, S.N.M.; SOUZA, S.S.;
JUNIOR, A.O.H. Review of the energy potential of the residual biomass for the
distributed generation in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, n 94, p. 440- 455, 2018.