CAMPO GRANDE 2020
THIAGO KERFELLIN MENDES PIZANO
TRATAMENTO DE RESÍDUOS ORGÂNICOS ATRAVÉS DE
BIODIGESTORES
TRATAMENTO DE RESÍDUOS ORGÂNICOS ATRAVÉS DE
BIODIGESTORES
Projeto apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental da Instituição Anhanguera UNIDERP.
Orientador: DANIELLE OLIVEIRA
CAMPO GRANDE 2020
THIAGO KERFELLIN MENDES PIZANO
TRATAMENTO DE RESÍDUOS ORGÂNICOS ATRAVÉS DE
BIODIGESTORES
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Instituição Anhanguera UNIDERP, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Ambiental.
BANCA EXAMINADORA
Hugo Koji Suekame
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Leandro Guimarães Bais Martins
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Marjolly Priscilla Bais Shinzato
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Dedico este trabalho aos meus pais que me apoiaram incondicionalmente em todos os momentos da minha trajetória.
AGRADECIMENTOS (OPCIONAL)
Agradeço primeiramente a Deus por ter me capacitado e me dado forças durante o meu percurso acadêmico.
Agradeço aos meus pais, Joacir e Solange, pelo suporte, presença e amor incondicional durante toda minha vida. Este trabalho é a prova de que os esforços deles pela minha educação não foram em vão e valeram a pena.
Eu também quero a volta à natureza. Mas essa volta não significa ir para trás, e sim para a frente.
Pizano, Thiago Kerferllin Mendes. Tratamento de resíduos orgânicos através de
biodigestores. 2020. 34. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em
Engenharia Ambiental) – Universidade UNIDERP, Campo Grande, 2020.
RESUMO
O descarte inadequado de resíduos orgânicos é um dos grandes problemas enfrentados na atualidade, essa prática tem causado consideráveis impactos negativos, visto que o seu descarte quando realizado de forma irregular, estimula a proliferação de vetores de doenças infeciosas e torna propício a contaminação do solo, água, e do ar, devido a emissão de gases poluentes pela decomposição destes resíduos. Com a necessidade de se encontrar uma alternativa sustentável para realizar o tratamento adequado de resíduos orgânicos, principalmente oriundos de dejetos animais, têm-se como alternativa a utilização de biodigestores. O biodigestor é composto de uma estrutura física conhecida como câmara, onde se tem o processo de degradação da matéria orgânica de forma eficaz e ambientalmente correta. O biodigestor além de produzir gás que pode ser convertido em energia, produz também o biofertilizante, que pode ser utilizado como adubo orgânico. Este estudo se trata de uma revisão bibliográfica narrativa. Que teve como objetivo geral apresentar as vantagens na utilização de biodigestores para o tratamento de resíduos orgânicos, mais especificamente relacionados a produção de energia limpa e biofertilizante. Ao longo da realização deste estudo, ficou evidente que parte da população desconhece a existência do tratamento de resíduos orgânicos através de biodigestores. Em vista disso, é importante apresentar todas as vantagens da utilização de biodigestores, uma vez que a aplicação deste método previne e auxilia no abrandamento de diversos impactos ambientais e antrópicos.
Pizano, Thiago Kerferllin Mendes. Treatment of organic waste through
biodigestors. 2020. 34. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia
Ambiental) – Universidade UNIDERP, Campo Grande, 2020.
ABSTRACT
The inadequate disposal of organic waste is one of the major problems faced today, this practice has caused considerable negative impacts, since its disposal when performed irregularly, stimulates the proliferation of vectors of infectious diseases and makes it conducive to contamination of soil, water, and air, due to the emission of pollutant gases by the decomposition of these wastes. With the need to find a sustainable alternative to perform the proper treatment of organic waste, mainly from animal waste, the use of biodigestors is an alternative. The biodigester is composed of a physical structure known as a chamber, where the process of degradation of organic matter is effective and environmentally correct. The biodigester not only produces gas that can be converted into energy, but also produces the biofertilizer, which can be used as organic fertilizer. This study is a narrative bibliographic review. The general objective was to present the advantages of using biodigestors for the treatment of organic waste, more specifically related to the production of clean energy and biofertilizer. Throughout this study, it became evident that part of the population is unaware of the existence of organic waste treatment through biodigestors. In view of this, it is important to present all the advantages of using biodigestors, since the application of this method prevents and helps to slow down various environmental and anthropic impacts.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Rotas da digestão anaeróbia ... 15
Figura 2 – Biodigestor modelo indiano ... 17
Figura 3 – Biodigestor modelo chinês... 18
Figura 4 – Biodigestor modelo plug-flow (Canadense) ... 19
Figura 5 – Biodigestor modelo UASB ... 20
Figura 6 – Biodigestor modelo batelada ... 21
Figura 7 – Composição típica do biogás... 23
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Poder calorífico de alguns gases ... 23 Tabela 2 – Equivalência entre biogás com demais recursos energéticos ... 24 Tabela 3 – Matéria orgânica utilizada como fonte de energia no Brasil – Fase:
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica BEN Balanço Energético Nacional
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 13
2. DIGESTÃO ANAERÓBIA EM BIODIGESTORES ... 15
2.1 BIODIGESTORES ... 17
2.1.1 BIODIGESTOR MODELO INDIANO ... 18
2.1.2 BIODIGESTOR MODELO CHINÊS... 19
2.1.3 BIODIGESTOR LAGOA COBERTA (PLUG-FLOW OU CANADENSE) ... 19
2.1.4 BIODIGESTOR TIPO UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET) ... 20
2.1.5 BIODIGESTOR MODELO BATELADA ... 21
3. BENEFÍCIOS DA UTILIZAÇÃO DE BIODIGESTORES ... 23
3.1 BIOGÁS ... 23
3.2 BIOFERTILIZANTE ... 25
4. VIABILIDADE AMBIENTAL ... 27
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 30
1 INTRODUÇÃO
O descarte irregular de resíduos orgânicos é comum desde a antiguidade, e ao longo dos anos essa prática vem causando consideráveis impactos ambientais e antrópicos. Levando em conta que a matriz energética mundial é composta majoritariamente por combustíveis fósseis, os principais emissores de gases poluentes na atmosfera, torna-se necessária a busca por uma alternativa adequada e sustentável para realizar o tratamento de resíduos orgânicos e ainda produzir energia limpa através desta fonte renovável.
A utilização de biodigestores para realizar o tratamento de resíduos orgânicos previne e auxilia na mitigação de impactos ambientais e antrópicos, possibilita, também, utilizar o biogás, gerado durante o processamento dos resíduos, na produção de energia elétrica, energia térmica e na utilização como combustível. Além da produção de biogás, a degradação da matéria orgânica gera efluentes que servem como biofertilizante, fato que proporciona economia nos gastos, por tornar desnecessária a compra de fertilizantes industrializados.
Existem diversos riscos ambientais e de saúde pública relacionadas à disposição irregular de resíduos orgânicos, especialmente pelo fato de que o descarte irregular destes resíduos é geralmente realizado em locais de baixas condições sanitárias e com propensão à proliferação de vetores de doenças infecciosas, bem como na contaminação do solo, da água e da emissão de gases poluentes pela decomposição dos resíduos. Deste modo, este estudo busca identificar, quais são as vantagens na utilização de biodigestores para realizar o tratamento de resíduos orgânicos?
Neste contexto, o objetivo geral deste estudo foi levantar informações sobre a utilização de biodigestores para o tratamento de resíduos orgânicos. E como objetivos específicos explicar o processo realizado no tratamento de matéria orgânica em biodigestores, bem como descrever seu funcionamento, características, classificações e particularidades. Descrever os benefícios da utilização de biodigestores para a produção de energia e biofertilizantes, e, apresentar a viabilidade econômica e ambiental da instalação de biodigestores.
Este estudo trata-se de uma revisão bibliográfica narrativa, visando apresentar sob a visão de diferentes autores, as vantagens na utilização de biodigestores para o
tratamento de resíduos orgânicos. O desenvolvimento deste estudo tem como base, estudos já publicados em livros, artigos científicos, publicações periódicas e estudos da internet disponíveis em bancos de dados online como: Scientific Electronic Online (SCIELO) e Google acadêmico. Foram utilizados estudos publicados entre o ano de 2010 a 2019, e os descritores utilizados para realização deste estudo foram: biodigestor, biofertilizante, biogás, resíduos orgânicos.
2 DIGESTÃO ANAERÓBIA EM BIODIGESTORES
A biodigestão anaeróbia necessita de um determinado tempo de retenção hídrica, em condições ideias de agitação e temperatura. Sob total ausência de oxigênio, as colônias de microrganismos instaladas no interior dos biodigestores encontram condições favoráveis para se proliferar, e onde alimentam-se dos sólidos solúveis presentes na biomassa, resultando na deterioração da matéria orgânica (BLEY JR, 2015).
Para que o processo seja realizado com o máximo de eficiência, os estágios de decomposição do substrato devem estar coordenados entre si. Todo o processo é dividido em quatro fases, sendo estas a hidrólise, acidogênese, acetogênese e matanogênese (KARLSSON, 2014). Existem outros fatores que podem influenciar a eficiência do processo, como a composição do resíduo, teor de água dos resíduos, o pH, a temperatura, tamanho das partículas, densidade dos resíduos, presença de nutrientes e a relação carbono e nitrogênio (MUDAU, 2012)
Os microrganismos encarregados de realizar a decomposição dos resíduos e efluentes orgânicos introduzidos no interior dos biodigestores são divididos em três grupos, as bactérias fermentativas, responsáveis pela fase de hidrólise e acidogênese, as bactérias acetogênicas, responsáveis pela fase de acetogênese, e as metanogênicas, responsável pela metanogênese, fase final do processo de biodigestão anaeróbia (figura 1) (ROHSTOFFE, 2010).
Figura 1 - Rotas da digestão anaeróbia.
Fonte: Adaptado de Marcucci (2018).
Segundo Rohstoffe (2010), o estágio inicial é a hidrólise, em que ocorre a decomposição de compostos orgânicos complexos, como carboidratos, proteínas e lipídios, em compostos orgânicos menos complexos, como açucares, aminoácidos e ácidos graxos. Nesse estágio ocorre a atuação de bactérias fermentativas hidrolíticas, liberando enzimas que decompõem o material através de reações bioquímicas e converte a matéria orgânica particulada em matéria orgânica dissolvida.
A matéria orgânica dissolvida gerada durante o estágio de hidrólise é metabolizada pela atividade das bactérias fermentativas no estágio de acidogênese, resultando na geração de ácidos orgânicos voláteis, dióxido de carbono e hidrogênio. Os compostos formados por este estágio variam conforme a concentração do hidrogênio intermediário (MUDAU, 2012).
Rohstoffe (2010), cita que as bactérias acetogênicas metabolizam os compostos gerados durante a acidogênese, transformando-os em precursores do biogás, como o ácido acético, hidrogênio e dióxido de carbono. Nessa fase a pressão parcial do hidrogênio é decisiva e por motivos energéticos, caso a concentração de
hidrogênio esteja muito elevada, a conversão dos compostos intermediários é interrompida.
Na metanogênese, o estágio do processo em que as bactérias metanogênicas transformam dióxido de carbono, hidrogênio e o ácido acético, em metano. Esses microrganismos dividem-se em metanógenos hidrogenotróficos, que geram metano através do processamento de hidrogênio e dióxido de carbono, e metanógenos acetoclásticos, que produzem metano através da redução do ácido acético (ROHSTOFFE, 2010).
2.1 BIODIGESTORES
O biodigestor se trata de uma câmara de fermentação fechada, onde é realizada a digestão anaeróbia, na ausência de oxigênio (O2), de matéria orgânica. A estrutura de um biodigestor pode ser cilíndrica, vertical e superficial, ou seja, acima do solo, acompanhada de uma campânula, onde é acumulado o gás que é desprendido durante a digestão do material orgânico, e uma caixa de saída responsável por armazenar o biofertilizante gerado (FILHO, 2014).
Para selecionar o modelo de biodigestor adequado para um determinado resíduo ou abastecimento, é importante entender os principais tipos de biodigestores e as características microbiológicas que exercem influência em seu modo de operação e geração de biogás. Para isso é importante conhecer os seus três parâmetros básicos, o tempo de retenção de microrganismos, tempo de retenção hidráulica e tempo de retenção de sólidos (SAMULAK, 2010).
Um biodigestor pode ser do tipo batelada ou contínuo. Os biodigestores que atuam com o sistema batelada recebem o material orgânico, na ausência de ar, para que seja efetuada a fermentação anaeróbica. O biogás gerado é armazenado no interior do biodigestor ou em um gasômetro. Após a conclusão da produção de biogás, todo o material restante no interior é removido e o processo pode ser iniciado novamente (NEVES, 2010).
Os biodigestores do tipo de fluxo contínuo, como o modelo chinês e indiano, recebem matéria orgânica de maneira contínua, portanto o isolamento hermético do sistema não necessita ser realizado. Com esse sistema, a geração de biogás e de
lodo ocorre continuamente, por isso indica-se que o seu abastecimento seja efetuado com resíduos de fácil decomposição e com alta disponibilidade, devido a sua constante necessidade de abastecimento (NEVES, 2010).
2.1.1 BIODIGESTOR MODELO INDIANO
Segundo Spolaore (2013), este modelo de biodigestor é caracterizado por possuir um gasômetro flutuante na parte superior do tanque, e uma parede que divide o tanque em duas câmaras, conforme ilustrado na figura 2. A sua estrutura possui formato cilíndrico, em alvenaria ou em pedra, enterrada no solo, havendo pouca variabilidade de sua temperatura, favorecendo a atuação das bactérias.
Figura 2 – Biodigestor modelo indiano.
Fonte: Adaptado de Nishimura, 2009.
A função das câmaras que dividem o tanque é fazer com que o material em fermentação circule no interior do cilindro, para que o substrato introduzido no biodigestor, ao longo do processo se torne menos denso e caia para a outra metade da câmara. Seu abastecimento é realizado continuamente por resíduos orgânicos e o processo todo é mantido em pressão constante, regulada pelo gasômetro (JORGE e OMENA, 2012).
2.1.2 BIODIGESTOR MODELO CHINÊS
O biodigestor modelo chinês não faz uso de gasômetro. Possui câmara cilíndrica de alvenaria, enterrada, duas calotas esféricas, caixa de entrada, caixa de saída, boca de inspeção e teto impermeável e abobado próprio para realizar o armazenamento do biogás, conforme ilustrado na figura 3 (JORGE e OMENA, 2012).
Figura 3 – Biodigestor modelo chinês.
Fonte: Adaptado de Nishimura, 2009.
Seu funcionamento é baseado no princípio de prensa hidráulica, quando a pressão interna aumentar devido ao acúmulo do biogás, o efluente irá se deslocar para a caixa de saída, ocorrendo então aumentos de pressão em seu interior devido ao acúmulo de biogás, resultando em deslocamento do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída em sentido contrário devido a descompressão (ANDRADE, 2012).
2.1.3 BIODIGESTOR LAGOA COBERTA (PLUG-FLOW OU CANADENSE) Conforme apresentado na figura 4, este modelo de biodigestor possui um corpo cilíndrico e é composto por uma lagoa de deposição de substratos impermeabilizada, manta inferior de PVC para proteger o solo e o lençol freático, e manta superior de PVC para capturar o biogás. Otto (2013), afirma que a geometria destas lagoas
anaeróbias, e a estrutura de cobertura do biodigestor, favorecem a coleta do biogás gerado.
Figura 4 - Biodigestor modelo plug-flow (Canadense).
Fonte: Adaptado de Nishimura, 2009.
Segundo Micuanski (2014), este modelo faz com que as partículas se movam na mesma direção em que elas entram no biodigestor, o material novo entra e desloca o mais antigo, fluindo com mínima dispersão longitudinal, permanecendo no tanque até que seja totalmente degradada pelos microrganismos presentes.
2.1.4 BIODIGESTOR TIPO UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET)
O biodigestor UASB tem como característica o fluxo ascendente do afluente por uma manta de lodo até o topo do reator, onde há um separador trifásico, conforme ilustrado na figura 5. Este modelo apresenta estabilidade em situações de variações das características do afluente e possui alta capacidade de retenção de carga orgânica, o que lhe permite trabalhar com baixo tempo de retenção hidráulica, especialmente em condições em que a matéria orgânica está solubilizada (ALMEIDA, 2016).
Figura 5 – Biodigestor modelo UASB.
Fonte: Adaptado de Chernicharo, 2007.
Este biodigestor possui excelente desempenho para produção de biogás, porém o mesmo não suporta alta concentração de sólidos em sua alimentação, esse fato indica que, para o tratamento de substrato da produção animal, muitas vezes é necessário um tratamento prévio. Silva (2013), cita que este modelo possui maior eficiência para efluentes com teor de sólidos inferior a 2% e necessita de pouco tempo para realizar o processo.
2.1.5 BIODIGESTOR MODELO BATELADA
Segundo Spolaore (2013), este modelo de biodigestor possui um sistema bem simples e de pouca exigência operacional, necessitando apenas de um tanque anaeróbio, ou um sistema de tanques em série, conforme apresentado na figura 6. Este modelo não realiza biodigestão contínua, pois é abastecido por matéria orgânica apenas uma vez e mantem-se em fermentação por tempo conveniente, sendo removida somente ao final de seu processo.
Figura 6 – Biodigestor modelo batelada.
Fonte: Adaptado de Spolaore, 2013.
O tratamento de matéria orgânica através de biodigestores vem sendo cada vez mais utilizado, pois durante o processamento da carga orgânica presente em um resíduo, há a minimização do poder poluente e dos riscos sanitários desses dejetos e ao mesmo tempo, tem-se como subproduto o biogás e o biofertilizante (MACHADO, 2011).
3 BENEFÍCIOS DA UTILIZAÇÃO DE BIODIGESTORES
De acordo com Zanette (2009), embora ainda limitada, a utilização de biodigestores para realizar o tratamento de resíduos de origem orgânica tem apresentado um interesse crescente em diversos países devido ao seu elevado potencial energético e seus diversos benefícios ambientais e econômicos, e especialmente pela ausência de emissões de monóxido de carbono e compostos nitrogenados.
Em todo o mundo, questões estão sendo levantadas a respeito do futuro do suprimento energético mundial, fazendo-se necessária a busca por fontes de energia renovável que, a princípio, nunca se esgotarão, como a energia hidráulica, solar, eólica, das marés, geotérmica e, também, energia de materiais renováveis, como resíduos orgânicos (LOBATO, 2011).
Spolaore (2013), aponta que o uso de matéria orgânica como fonte energética renovável, como destinação e aproveitamento de resíduos rurais, industriais e urbanos, possibilita diversificar a matriz energética nacional. De maneira contrária aos combustíveis fósseis, a utilização da energia gerada através do aproveitamento do biogás não contribui para com o acúmulo de dióxido de carbono na atmosfera.
Dentre as características favoráveis à instalação de biodigestores, estão: o baixo custo de implantação, operação, manutenção, controle, e sua simplicidade operacional, vale ressaltar que não é necessária a utilização de energia ou substâncias químicas para auxiliar o processamento da matéria orgânica. Além disso, não são necessárias grandes áreas para sua instalação, podendo ser utilizado em pequena escala e com elevada vida útil (SAMULAK, 2010).
3.1 BIOGÁS
O biogás é composto por uma mistura de diversos gases produzidos durante processo de decomposição do material orgânico em condição anaeróbica, sendo composto majoritariamente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), conforme ilustrado na figura 7. Sendo o metano o gás de maior interesse nesta mistura, pois quanto maior a sua concentração, maior será o poder calorífico do biogás (OZTURK e DEMIRCIYEVA, 2013).
Figura 7 - Composição típica do biogás.
Fonte: Adaptado de Jordão e Pessoa (2014).
O biogás composto por aproximadamente 65% de metano apresenta um poder calorífico da ordem de 22.400kJ/m³, sendo inferior ao valor apresentado por alguns gases comerciais, conforme demonstrado na tabela 1. No entanto, sua utilização é vantajosa econômica e ambientalmente, dispondo de diversas finalidades, como a geração de energia elétrica, energia térmica, cogeração (geração conjunta de energia elétrica e energia térmica) e utilização como combustível (JORDÃO e PESSOA, 2014).
Tabela 1 - Poder calorífico de alguns gases.
Gás Poder calorífico (kJ/m³) Propano comercial 45.800 Butano comercial 44.600 Gás natural 37.300 Metano 35.800 Biogás (*) 22.400
(*). Admitindo 65% de metano no biogás gerado por um biodigestor.
Fonte: Jordão e Pessoa (2014).
O biogás pode ser utilizado como energia térmica para substituir combustíveis fósseis, como a lenha, o diesel ou outro, como energia mecânica para realizar o
bombeamento de água, para a geração de energia elétrica pela queima em turbinas e ainda para a produção de biometano, que pode ser utilizado em veículos automotores (BIASI, 2018). A Tabela 2, traz uma comparação do potencial energético do biogás com outros combustíveis.
Tabela 2 – Equivalência entre biogás com demais recursos energéticos.
Combustível Equivalência 1 m³ de Biogás
Gasolina 0,613 Litros
Querosene 0,579 Litros
Óleo Diesel 0,553 Litros
Gás de Cozinha (GLP) 0,454 Litros
Lenha 1,536 kg
Álcool Hidratado 0,790 Litros
Eletricidade 1,428 kW
Fonte: Adaptado de Almeida, 2016
Segundo Sagula (2012), a produção de biogás pode ser realizada através do processamento de diversas fontes orgânicas, como resíduos vegetais, substratos animais, resíduos alimentícios, esgoto urbano, entre outras. Fato que constata a eficiência da geração de biogás conciliada a um método de tratamento e destinação ambientalmente correta de resíduos orgânicos.
Além disso, o aproveitamento do biogás é classificado como um projeto de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, que é um mecanismo de flexibilização criado pelo Protocolo de Kyoto que possibilita a obtenção de incentivos financeiros através de créditos de carbono, gerados pela não emissão de gás carbônico na atmosfera, portanto, a produção de biogás tem como benefício a geração de renda a partir da comercialização de energia e créditos de carbono (MMA, 2010).
3.2 BIOFERTILIZANTE
O biofertilizante é o resultado da fermentação anaeróbia de resíduos orgânicos em um biodigestor, sendo composto por quantidades significativas de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), sendo estes, os principais componentes presentes em adubos industriais, cuja utilização resulta na melhoria da fertilidade do solo, de sua estrutura, atividade microbiológica e retenção de nutrientes (BIASI, 2018).
O biofertilizante, que a princípio era considerado um produto secundário, tem sido tratado com a mesma relevância que o biogás, visto que o mesmo fornece a propriedade rural, um fertilizante natural que estimula de forma significativa o rendimento da produção agrícola. A sua aplicação melhora a estrutura do solo, reduz possíveis erosões e não degrada o solo com problemas de acidez, como ocorre com a utilização de fertilizantes industrializados (SAMULAK, 2010).
Após passar pelo biodigestor, o material orgânico apresenta características favoráveis a utilização como fertilizante agrícola, em virtude principalmente dos seguintes aspectos: redução do teor de carbono do material, devido ao fato de que a matéria orgânica ao ser digerida perde exclusivamente carbono na forma de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), aumentando o teor de nitrogênio e outros nutrientes importantes; e a facilidade de imobilização microbiana, pois a matéria processada pelo biodigestor apresenta um estágio avançado de decomposição, aumentando a eficiência do biofertilizante e a solubilização de seus nutrientes (FILHO, 2014).
Dentre os benefícios da utilização de biofertilizantes, estão: a economia pela não aquisição de adubos industrializados; melhoria da estrutura do solo; aumento de retenção hídrica; aumento da estabilidade de agregados; redução de possíveis erosões; aumento da atividade microbiana do solo; é isento de organismos patogênicos e de sementes de plantas invasoras; redução de danos ao meio ambiente, pois apresenta menor potencial poluente quando comparado ao esterco convencional e é isento de odores atrativos a vetores, como moscas e outros insetos (ANDRADE, 2012).
4 VIABILIDADE AMBIENTAL
Considera-se como um dos fundamentos da sustentabilidade econômica e ambiental de uma nação a sua condição de garantir a eficiência e o devido aproveitamento energético durante o desenvolvimento de sua produção, de forma ecologicamente correta e segura. O tratamento de resíduos orgânicos através de biodigestores se mostra viável tanto econômica quanto ambientalmente, pois essa tecnologia tem como resultado, o biogás, que pode ser convertido em energia, e o biofertilizante que é utilizado como adubo orgânico.
O aproveitamento do biogás para a geração de energia promove a utilização de recursos limpos e renováveis, permitindo diversificar a matriz energética nacional e reduzir a emissão de gases poluentes, resultantes da queima de combustíveis fósseis, os principais causadores do acúmulo de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera (SPOLAORE, 2013).
Conforme o Balanço Energético Nacional (BEN) (2014), o resíduo orgânico é uma fonte que representou, no ano de 2013, 7,6% da oferta interna de energia elétrica brasileira, em comparação a todas as fontes energéticas utilizadas no país (Figura 8). E, desse percentual, 0,53% é originário dos resíduos orgânicos urbanos (Tabela 3). Entretanto, segundo Jordão e Pessoa (2014), pode-se acreditar que o atual aproveitamento do biogás no país encontra-se distante de seu potencial máximo, se levada em consideração a elevada população e a sua concentração em grandes centros urbanos.
Figura 8 - Oferta interna de energia elétrica por fonte no Brasil, ano base 2013.
De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) (2014), existem apenas 11 usinas em operação que utilizam o biogás provenientes dos resíduos orgânicos urbanos. Em meio a essas, está a usina Arrudas, apresentando uma potência de 2.400kW, utilizando como fonte energética o lodo da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Arrudas. Segundo Jordão e Pessoa (2014), independentemente que existam poucos exemplos de aproveitamento energético para ETE, pode-se destacar a implantação pioneira do sistema de cogeração da ETE Arrudas, em fins do ano de 2010.
Entretanto, segundo a ANEEL (2014), o brasil conta com apenas 13MW de potência energética outorgada para o aproveitamento de biogás durante a fase de operação, 0,6MW durante a fase de construção e 1,5MW para empreendimentos cuja construção ainda não foi iniciada.
Tabela 3 - Matéria orgânica utilizada como fonte de energia no Brasil – Fase:
Operação.
Fonte Potência Outorgada (kW) Potência Fiscalizada (kW) % Floresta 2.506.157 2.305.592 19,01 Resíduos sólidos 70.051 66.971 0,53 Resíduos animais 1.199 1.199 0,01 Biocombustíveis líquidos 14.350 19.110 0,11 Agroindustriais 10.588.970 9.909.678 80,34 Total 13.180.727 12.302.550 100,00
Fonte: Adaptado de ANEEL (2014).
O resíduo orgânico encontra-se entre as fontes com maior potencial de aproveitamento energético para os próximos anos. Sendo considerada uma das principais alternativas renováveis com o principal objetivo de diversificar a matriz energética, proporcionando a não dependência de combustíveis fósseis (NETO, 2010).
Após a produção do biogás, a matéria orgânica fermentada deixa o interior do biodigestor em forma líquida, com grande concentração de nutrientes e alto poder de fertilização. A sua aplicação contribui para o restabelecimento do teor de matéria
orgânica presente no solo, melhorando suas propriedades físicas e químicas, além de estimular a atividade microbiana do solo (MOLINO, 2012).
A utilização do biofertilizante reduz custos e previne impactos ambientais gerados pela utilização de fertilizantes industriais. Considerando que o uso de biofertilizantes não resultam em problemas de acidez ou degradação do solo, como acontece com a utilização de fertilizantes de origem química, visto que o biofertilizante possui um pH médio de 7,5, ou seja, ligeiramente alcalino, condição que auxilia na redução da acidez do solo e estimula o aumento de sua produtividade (BIASI, 2018).
O aproveitamento do biofertilizante, juntamente com o biogás, estimula o crescimento da produção agrícola, pois agrega valor às cadeias produtivas, organiza e garante uma fonte de energia limpa, renovável e de baixo custo. Além disso, o biofertilizante também possui consideráveis resultados no controle de pragas e doenças de plantas, pois possui ação fungistática, bacteriostática e como repelente de insetos (COSTA, 2012).
Segundo Cruz (2012), o brasil possui um enorme potencial para a geração de créditos de carbono através do tratamento de resíduos orgânicos, criando a oportunidade de favorecer a sua sustentabilidade econômica e ambiental, favorecendo uma gestão de resíduos orgânicos mais adequada perante aspectos sanitários e ambientais, sendo que esta tecnologia está vinculada as políticas de resíduos sólidos, contribuindo também nas práticas de educação sanitária e ambiental e beneficiando a economia do país.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O descarte irregular de resíduos de origem orgânica e o uso de combustíveis fósseis para a geração de energia resultam em consideráveis impactos ambientais e antrópicos, fazendo-se necessária a busca por alternativas sustentáveis para realizar o tratamento adequado destes resíduos, juntamente com a possibilidade de aproveitamento deste material renovável como fonte energética.
O biodigestor é uma alternativa tecnológica e sustentável para o tratamento de resíduos orgânicos, sendo composto de uma estrutura física conhecida como câmara, onde é realizado o processo de degradação da matéria orgânica. Suas classificações são realizadas conforme o seu tipo de abastecimento, que pode ser em batelada ou contínuo. Esta tecnologia é uma excelente opção de tratamento, pelo fato de existir diversos modelos que podem ser adaptados de acordo com a necessidade da propriedade e produtor.
Esta tecnologia previne e auxilia na mitigação de impactos ambientais e antrópicos, possibilita, também, utilizar o biogás, gerado durante o processamento dos resíduos, na produção de energia elétrica, energia térmica e na utilização como combustível. Além disso, a decomposição da matéria orgânica realizada no interior dos biodigestores gera um efluente com grande concentração de nutrientes, que é utilizado como biofertilizante, cuja aplicação tem como resultado a melhoria da fertilidade do solo, de sua estrutura, atividade microbiológica e retenção de nutrientes. A utilização de resíduos orgânicos como fonte energética renovável, destinação e aproveitamento de resíduos rurais, industriais e urbanos, viabiliza a diversificação da matriz energética nacional. O aproveitamento desta fonte energética contribui com a redução de emissões de gases poluentes, provenientes da queima de combustíveis fósseis ou pela decomposição de resíduos orgânicos em locais inadequados, e ainda, reduz problemas ambientais e de saúde humana causados pela contaminação do meio ambiente.
No decorrer deste estudo, ficou evidente que parte da população desconhece a existência do tratamento de resíduos orgânicos através de biodigestores. Deste modo é importante apresentar todos os benefícios e vantagens da utilização de biodigestores, uma vez que a utilização deste método previne e auxilia na mitigação de diversos impactos ambientais e antrópicos.
Este estudo alcançou parcialmente seus objetivos, uma vez que existem poucos estudos que abordem esta temática. É essencial a realização de novos estudos, que levem em consideração a viabilidade econômica atual da instalação de biodigestores para realizar o tratamento de resíduos orgânicos com possibilidade de aproveitamento energético.
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