Análise de viabilidade para um biodigestor doméstico utilizando zeólitas

Abstract

O biogás é produzido a partir da biodegradação da biomassa por meio de processos anaeróbios. Constitui-se de material combustível em temperatura ambiente, com grande potencial energético comparado ao potencial de combustíveis fósseis, como o gás natural. Pode ser uma alternativa de baixo custo para geração de energia térmica, mecânica ou elétrica. O controle de alguns fatores físico-químicos pode maximizar o processo de biodigestão e elevar a eficiência da conversão de biomassa em biogás. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo analisar a viabilidade de se construir e manter um biodigestor em escala doméstica, como uma fonte de energia alternativa para substituir o gás liquefeito de petróleo (GLP) a partir do monitoramento de alguns parâmetros físico-químicos, assim como a análise do efeito da adição de zeólitas na produção de biogás. Foram preparados biodigestores com 5 L e 20 L de capacidade volumétrica para verificar o efeito do volume de biomassa na produção de biogás com e sem a adição de zeólita (0,4 e 0,6 g/L). Os biodigestores foram preenchidos com resíduos orgânicos compostos de restos de alimentos e fezes de cachorros, restos de poda. Estes resíduos foram triturados em meio aquoso e inseridos nos biodigestores. A produção de biogás durante a biodigestão foi monitorada por meio de sensores arduino para detecção de metano (Esp8266), enquanto a composição do biogás foi analisada com o auxílio de um kit de análise (Alfakit da Embrapa). Os resultados obtidos das análises do biogás durante a biodigestão indicaram a produção dos gases metano (CH4), carbônico (CO2), amônia (NH3) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Dentre esses gases se observou uma diminuição da concentração de amônia no biogás e, consequentemente, uma maior produção do gás metano nos biodigestores contendo zeólita. Esse resultado revelou que a adsorção da amônia em meio aquoso pelas zeólitas favoreceu a produção de metano durante o processo de biodigestão. Quanto à influência dos tipos de biodigestores, não se observou diferenças na composição do biogás, seja em função da variação do volume dos biodigestores ou nas diferenças de concentração de zeólitas no meio.

Biogas is produced from the biodegradation of biomass through anaerobic processes. It consists of combustible material at room temperature, with great energy potential compared to the potential of fossil fuels, such as natural gas. It can be a low-cost alternative for thermal, mechanical or electrical energy generation. The control of some physical-chemical factors can maximize the biodigestion process and increase the efficiency of biomass conversion into biogas. In this context, the present work aimed to analyze the feasibility of building and maintaining a biodigester on a domestic scale, as an alternative energy source to replace liquefied petroleum gas (LPG) based on the monitoring of some physical-chemical parameters, as well as the analysis of the effect of adding zeolites on biogas production. Biodigesters with 5 L and 20 L volumetric capacity were prepared to verify the effect of biomass volume on biogas production with and without the addition of zeolite (0.4 and 0.6 g/L). The biodigesters were filled with organic residues composed of food remains and dog feces, pruning remains. These residues were crushed in an aqueous medium and inserted in biodigesters. The production of biogas during biodigestion was monitored using Arduino sensors for methane detection (Esp8266), while the composition of the biogas was analyzed using an analysis kit (Alfakit from Embrapa). The results obtained from biogas analysis during biodigestion indicated the production of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), ammonia (NH3) and hydrogen sulfide (H2S) gases. Among these gases, a decrease in the concentration of ammonia in the biogas was observed and, consequently, a greater production of methane gas in the biodigesters containing zeolite. This result revealed that the adsorption of ammonia in aqueous medium by zeolites favored methane production during the biodigestion process. As for the influence of the types of biodigesters, no differences were observed in the composition of the biogas, either as a function of the variation in the volume of the biodigesters or in the differences in the concentration of zeolites in the medium.