Fatores que influenciam a produção de biogás
Quando se fala em biodigestão não é raro escutar causos de que alguma coisa não está indo muito bem ou não está funcionando. Muito disso ocorre por que não se conhece os fatores que influenciam a produção de biogás. Nestas ocasiões o culpado da história sempre é o biodigestor. Ô coitado!!!
Mas como pode um sistema de produção de energia utilizado há anos na Ásia e mais recentemente na Europa e América do Norte, como foi visto no post “Biodigestores ao redor do mundo”, não funcionar só no Brasil?
Bem, são os segredinhos! Iguais àqueles segredos de boa cozinheira, atenta aos detalhes.
Dentro do biodigestor a matéria orgânica é processada por bactérias. São elas as responsáveis pela produção do biogás e o biofertilizante de qualidade, mas para que isto ocorra de forma adequada, deve-se criar um ambiente propício para as bactérias em termos de temperatura, alimentos disponíveis, pH, etc.
Veja bem! Isto não é muito difícil de fazer, bastam alguns cuidados simples!
Tecnicamente falando, os principais fatores que influenciam a biodigestão e que cada um que pretenda instalar um biodigestor ou já tenha um deve prestar atenção são: temperatura, pH, agitação, tempo de retenção, concentração de água e concentração de nutrientes.
Temperatura:
As bactérias se desenvolvem melhor em temperaturas mais elevadas, em torno de 28°C a 35°C, sendo que com a queda da temperatura, abaixo de 15°C, a biodigestão se torna mais lenta e a produção de biogás é muito pequena. Em regiões mais quentes, ou como se fala, de São Paulo para cima, as temperaturas são altas e não há preocupações neste aspecto. Já no Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, em especial no período de inverno, observa-se sim um declínio da produção de biogás. Em biodigestores grandes pode-se pensar em um sistema de aquecimento utilizando o próprio biogás para contornar o período de baixas temperaturas. Em biodigestores pequenos, uma alternativa é realizar a mistura da matéria orgânica com água pré-aquecida antes de entrar no biodigestor, isto ajuda bastante a criar um ambiente adequado para as bactérias.
pH:
A atividade das bactérias metanogênicas, produtoras de biogás, tem um rendimento ótimo na faixa de pH entre 6,6 e 7,4. Valores abaixo de 6,0 ou acima de 8,0 diminuem consideravelmente a produção do biogás, podendo inibir por completo a produção de biogás. Pode-se observar em alguns casos que mesmo com o pH muito ácido ou muito básico há produção de biogás pelo biodigestor, mas não ocorre a queima. Observa-se nestes casos uma grande concentração de gás carbônico e muito pouco metano. Verificar o pH do seu biodigestor é simples. Você pode fazer isto através de um indicador de pH destes de piscina que você mergulha no líquido e ele muda de cor apontando o pH ou através de um phmetro digital (ver fotos abaixo).
Na prática, se o biogás não estiver queimando, desconfie e avalie o pH na saída do seu biodigestor. Se o pH estiver ácido, que é o mais comum, comece a misturar um pouco de cal hidratada até atingir o pH próximo ao neutro e o biogás começar a queimar novamente, no caso dos biodigestor de pequeno porte. Para biodigestores de grande porte, é mais recomendado procurar uma consultoria especializada.
Agitação:
Para muitos a agitação faz sentido quando se entende qual é o seu efeito dentro do biodigestor. Bem, dentro do biodigestor ocorrem duas coisas que justificam a agitação: primeiro que as bactérias formam colônias isoladas, ou seja, como a concentração de alimentos, lê-se matéria orgânica, não é uniforme, então as bactérias se reúnem e se multiplicam onde há mais alimentos; segundo, o biogás produzido pelas bactérias fica preso ao seu redor e quando há muito biogás em sua volta, inibe-se a produção de mais biogás. A agitação, quando realizada de forma adequada, faz com que o biogás ao redor das bactérias seja liberado e permite formação de novas colônias, porque “desmancha” as colônias existentes e isoladas e coloca as bactérias em contato com toda a matéria orgânica. Não há uma regra para todos, mas em linhas gerais recomenda-se que a agitação leve de 10 a 15 minutos, uma vez por semana. Para biodigestores grandes, a agitação é realizada através de moto-bombas, enquanto que nos biodigestores do kit básico da BGS a agitação pode ser feita manualmente através da entrada ou saída do biodigestor por meio de soquetes de madeira.
Tempo de retenção:
O tempo de retenção é um dos fantasmas do biodigestor. Às vezes a temperatura está alta, o pH esta próximo ao neutro, a agitação está acontecendo corretamente, mas a produção de biogás não está ocorrendo. O que pode ser? Pode ser o tempo de retenção. Os biodigestores são construídos com uma capacidade limite de absorção de matéria orgânica por dia. Se há um excesso de carga no biodigestor, não há tempo hábil para as bactérias realizarem a degradação da matéria. Neste caso a produção de biogás começa a ficar deficiente e o biofertilizante produzido é de má qualidade e mau cheiro. Logo, é muito importante conhecer o volume do biodigestor e a sua capacidade de alimentação diária e não ultrapassar estes limites. Em termos práticos o tempo de retenção adequado é de 30 a 40 dias, ou seja, a matéria deve permanecer no biodigestor 30 a 40 dias para que haja a degradação adequada. Considerando esta diretriz é apresentada a seguir uma tabela prática que relaciona o tamanho do biodigestor com os limites diários.
| Biodigestor (m³) | Alimentação diária (TR = 30 dias) | Alimentação diária (TR = 40 dias) |
| 10 | 0,3 m³ | 0,25 m³ |
| 20 | 0,6 m³ | 0,5 m³ |
| 50 | 1,6 m³ | 1,25 m³ |
| 100 | 3,2 m³ | 2,5 m³ |
| 300 | 9,6 m³ | 7,5 m³ |
| 500 | 16,6 m³ | 12,5 m³ |
| 1.000 | 30,0 m³ | 25,0 m³ |
Veja, para um biodigestor de 10 m³ o limite diário de carga é de no máximo 0,30 m³. Não se deve passar destes limites para o bom funcionamento do biodigestor.
Em relação a colocar menos matéria por dia, não há problemas. Em geral haverá uma menor produção de biogás pelo motivo simples que haverá menos alimentos para as bactérias. Por outro lado, como a maior retenção, o biofertilizante será de excelente qualidade.
Excesso de água:
Outro fantasma! Boa temperatura, bom pH, boa agitação e não esta funcionando bem! O que fazer? Além de verificar se não há o excesso de carga comentado anteriormente, verifique também se não há excesso de água.
A elevada concentração de sólidos é fundamental para a biodigestão anaeróbia e a produção de biogás. O excesso de água reduz a qualidade dos dejetos e a produção de biogás. Para atingir a concentração de sólidos recomendada de 5% a 6% é necessário adicionar mais ou menos água aos dejetos, dependendo da umidade inicial que já existe. A tabela abaixo apresenta a relação dejetos/água diária recomendada para se obter a proporção de sólidos ideal para o funcionamento do biodigestor.
| Dejetos | Quantidade (kg) | Água (Litros) | Proporção na prática |
| Bovinos | 150 | 190 | 1:1 |
| Suínos | 110 | 220 | 1:2 |
| Aves | 80 | 240 | 1:3 |
| Caprinos | 70 | 260 | 1:3 |
| Búfalo | 150 | 190 | 1:1 |
No caso especial dos suínos, se os mesmos forem criados no sistema de confinamento não é necessário adicionar água, uma vez que os dejetos são misturados com urina e água de lavagem. A atenção especial neste caso é a respeito da água da lavagem. Deve-se tomar cuidado para que não haja excessos. Se você cria suínos confinados, possui biodigestor e a produção de biogás não é das melhores, verifique se não há excesso de água de lavagem.
Concentração de nutrientes:
Os itens apresentados anteriormente são os principais fatores que influenciam na produção de biogás e são facialmente ajustados ou corrigidos para se obter o melhor resultado do seu biodigestor. No entanto, caso se corrija todos os fatores anteriores e ainda sim há dúvidas de que se está obtendo o melhor retorno, então deve avaliar a matéria orgânica que esta sendo utilizado para a produção do biogás. Esta observação é válida quando se pretende utilizar matérias orgânicas, vamos dizer aqui, “diferentes” da prática comum (dejetos animais), como por exemplo, restos de alimentos, cascas de frutas, etc. As bactérias metanogênicas precisam principalmente de carbono, nitrogênio, fósforo e potássio. A relação ideal entre carbono e nitrogênio dos dejetos antes da entrada no biodigestor é de 20:1 a 30:1 e a concentração inicial dos outros nutrientes deve ser próxima de 3,1 g/L de nitrogênio, 2,3 g/L de fósforo e 1,9 g/L de potássio.
Bem, diante do que foi exposto aqui é possível concluir duas coisas: primeiro, o biodigestor não tem nada contra o Brasil, ele funciona no mundo inteiro e funciona aqui também; segundo, que para o bom funcionamento são necessários cuidados mínimos, bastando prestar atenção nos fatores que influenciam a produção de biogás: agitar o material dentro do biodigestor periodicamente, não alimentar o biodigestor em excesso e não utilizar água em excesso. Quando necessário verificar o pH e no Sul do país, no inverno, ter atenção especial com a temperatura.
Fontes:
MAGALHÃES, A. P. T. Biogás: um projeto de saneamento urbano. São Paulo: Nobel, 1986.
EMBRAPA SUÍNOS E AVES. Geração e utilização de biogás em unidades de produção de suínos. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, 2006. 42p. (Embrapa Suínos e Aves. Documentos, 115).
ALVES, R. G. C. M. Tratamento e valorização de dejetos da suinocultura através de processos anaeróbios– operação e avaliação de diversos reatores em escala real. 2007. Tese (Pós-Graduação em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.DARTORA, V., PERDOMO, C. C., TUMELERO, I. L. Manejo de dejetos suínos. Concórdia: EMBRAPA-CNPSA, EMATER-RS, 1998.