Produção de bioenergia gerada a partir dos resíduos de uma pequena comunidade rural em um biodigestor indiano

Abstract

A possibilidade de implementar um sistema de biodigestão anaeróbia em áreas rurais, em presença de atividades agropecuárias, é uma alternativa plausível no que diz respeito a destinar de maneira correta os dejetos orgânicos gerados pelas pessoas e animais, reduzir a emissão de gás metano para a atmosfera e adicionar uma fonte alternativa de energia para a região a um baixo custo. Aplicar este tipo de tratamento também busca por atender as necessidades de comunidades excluídas que carecem de um sistema de saneamento básico e do fornecimento de energia elétrica de qualidade. A biodigestão anaeróbia visa por converter a matéria orgânica em biogás e biofertilizantes na ausência de oxigênio a partir de bactérias fermentativas no interior de um biodigestor. Os objetivos gerais do projeto, de cunho teórico, consistem no dimensionamento de um biodigestor do tipo indiano, que será alimentado pelos dejetos oriundos da comunidade (vacas e humanos). O biogás obtido será destinado para a substituição do GLP de cozinha, da gasolina utilizada no automóvel, além do gás que alimenta os lampiões de iluminação local, sendo analisada a viabilidade financeira do projeto e os melhores métodos de purificação do biogás para a finalidade de uso. A carga orgânica estimada para o tratamento foi de 4,040 m³/ dia, no entanto um biodigestor dimensionado para tratar toda esta carga demandaria muito espaço, frente a isto foi proposto o tratamento de 2,020 m³/ dia. O volume útil do biodigestor foi dimensionado em 60,606 m³, que para facilitar a construção e reduzir o espaço ocupado se dividiu em três unidades biodigestivas, com um volume útil mínimo de 20,202 m³. A partir de seu formato cilíndrico estimou-se a altura em 3,3 m e o diâmetro em 3 m para cada reator, o diâmetro do gasômetro em 3,1 m, enquanto a altura da parede divisória foi de 2,69 m. A partir da carga orgânica a ser tratada, obteve-se 40,267 m³/dia de biogás, arredondados para 36m³/dia devido a perdas inerentes ao processo. O volume de biogás produzido foi capaz de suprir a necessidade local, estimado em 17,123 m³/dia, e ainda realizar a retirada de 15m³ que será comercializado como biometano. Para o uso do biogás se faz necessário etapas de purificação, que visam o aumento do seu poder calorífico e a retirada de componentes tóxicos. Assim, foi proposto que o biogás passasse inicialmente por uma coluna dessecadora preenchida com sílica gel, para remoção da umidade e de particulados, seguindo para a etapa de purificação biológica, que remove o H2S e parte do CO2, por fim o biogás passará por um conjunto de membranas de fibra oca para retirada do CO2. O produto obtido após a purificação pode ser considerado como biometano, cujo volume não utilizado será injetado na malha de gás natural para a sua venda. Do ponto de vista financeiro o custo inicial do projeto foi estimado em R$ 52.204,25 com um adicional anual de R$ 2.269,75 associados a manutenção e operação do sistema. A partir das economias geradas após implementação do uso de biogás e o retorno financeiro após venda do biometano, estimou-se um ganho anual de R$13.254,60. Assumindo a taxa de inflação anual a 11,30% foi possível concluir o payback em 3 anos, 6 meses e 19 dias.