CAPÍTULO III

Para muitos, todos os que sonham são loucos. Estou acostumado com esta estória desde o tempo de estudante, onde sempre fui chamado de louco por sonhar com formas mais confortáveis, mais técnicas, num avanço onde as ciências sejam mais ciências e a tecnologia mais tecnologia. Na verdade tudo isto é porque eu não canto a mesma cartilha dos hipócritas. Existe uma demagogia muito grande em torno da nossa realidade educativa, tecnológica e científica. Particularmente, para mim, sonhar sempre foi fácil, o melhor de tudo é que ao sonhar sempre me sobram as idéias. Todos estes tais elementos ou sujeitos que me aparecem com muita conversa bonita e muito arrumação, tipo a de alguns mestres e doutores que conheço, sadios, e que se nós os jogássemos no rio só iriam sujar as águas com as suas cabeças cheias de esterco. Por isto, apesar deste tom inicial é que vou colocar este capítulo mais do que importante para quem se preocupa com o futuro das águas potáveis.

Antes mais nada quero citar aqui o nome dos meus alunos do Curso de Química. Os alunos da 2ºQM, numa homenagem especial que os faço, pois estes alunos após uma das minhas aulas de Física Aplicada – ( desfalcadas de equipamentos e cheia de idéias ) me procuraram para criarmos um curso extra, um curso especial sobre BIODIGESTORES.

São eles:

Depois de falar a tantos profissionais do ramo, essas foram as pessoas que navegaram juntos e estão trabalhando comigo dentro do possível num curso extra e experimental, que estamos realizando na ETFSe. O detalhe é que o principal objetivo deste curso, é lutarmos por um ressurgimento da TECNOLOGIA DOS BIODIGESTORES no Brasil, agora, mais voltado à uma produção industrial alternativa, onde o principal elemento é a água de esgotos e lixo a serem pré tratados.

A IDÉIA

Surgiu de observarmos vários fatores como:

A - a política de implantação dos biodigestores;

B - o questionamento sobre quem encarou frente a frente, esta tecnologia no Brasil;

C - o questionamento sobre como pode contribuir um químico para com esta
     tecnologia e o quanto já contribuíram;

D - o esgoto brasileiro é bastante diluído;

E - em varias partes do mundo a biotecnologia tem sido aplicada ao tratamento
     de águas poluídas, lagos e rios;

Estratégias

Eliminar os elementos poluentes dos rios lagos e mares;

Tornar a água poluída num elemento viável em sua tecnologia de tratamento, de forma a ser revertida em produtos industriais.

Questionamentos

Por que as pessoas só pensam em Biodigestor, para trabalhar com esterco animal e produzir adubo e gás ? Será que só adubo e gás é que podem participar do processo?

Como a tecnologia dos Biodigestores pode ajudar e participar do processo de tratamento de águas poluídas?

Comentários Finais

Assim, concluímos este capítulo, levantando um conjunto de questionamentos que responderemos de acordo com a nossa experiência, por longos anos de estudos, testes e observações diversas.

Junto aos alunos citados, estamos desenvolvendo um curso que ao mesmo tempo inicia uma vasta pesquisa de forma modular, onde a cada passo deste, ele toma um novo caminho, conclui outro, e segue em frente queimando etapas.

Desta forma, encontramos um algo especial que serve como conexão entre a água pura, a água poluída, o tratamento especial de esgotos, a biotecnologia industrial, e finalmente um elemento alternativo à Química Fina, dentro da nossa realidade rudimentar e alternativa.

A tecnologia da Biodigestão, constitui um forte elemento para ser aliado ao combate às fontes poluidoras não só de Água, e, principalmente de águas, numa forma integrada a outros tratamentos, trazendo assim sub produtos industriais e agro industriais, alternativos para as nossas necessidades dentro da nossa realidade cultural e técnica.

Contamos já, com a prefeitura de algumas cidades onde a Cidade de Nossa Senhora da Glória será a próxima a se colocar no processo de estudo de parceria. Como exemplo, estamos abertos a qualquer cidade prefeituras ou agro indústrias brasileiras que tenham algum interesse em participar ou formar também uma parceria conosco.

CAP. IV

BIODIGESTORES

Para melhor entendimento segue aqui um resumo do livro, " Tecnologia Bio Polo 2000 ".

Na verdade com a Tecnologia do Biodigestor, nos devemos aproveitar o fato de que na formação da biomassa nós devemos utilizar 50% do seu volume em água. Por isto pensamos em colocar a água do esgoto de uma cidade para diluir o lixo da cidade e depois processar em biodigestores especiais, obtendo assim o salvamento de uma fonte poluidora e mais a produção de subprodutos industriais e agro industriais. Estamos já em andamento com esta tecnologia.

E assim surgiu o projeto Bio Polo 2000 que entra agora em sua segunda etapa. O projeto Bio Polo 2000 empresta seu nome à esta tecnologia de tratamento alternativo de água de esgotos e lixo com subprodutos de tecnologia aplicada ao pré tratamento. Podemos enumerar uma pequena parte dos produtos que poderemos obter :

Ácido acético; Adubos; Água Destilada; Butanol; Dióxido de Carbono ; Energia Química – Térmica e Calorífica- Mecânica – Elétrica; Etanol; Fermento Anaeróbios; Gás Sulfídrico; Metano ( ou Gás Natural ); Metanol; Óleos Finos, médios, e pesados; Propanol; Terebentinas

Omitimos aqui uma bateria de outros sub produtos, e citamos os degraus que podem tocar todo um pólo químico para frente. Para ilustrar melhor a quem ainda não conhece sobre a tecnologia dos biodigestores segue um resumo abaixo.

Obs.: Título devidamente registrado junto ao projeto e ao livro que tem copyright.

Tecnologia - BioPolo 2000 - Autoria do Prof.: Zenóbio Carmelo Alfano 1997

APRESENTAÇÃO

Reativar os estudos sobre Biodigestores, preparando o nosso aluno e a nossa comunidade para que eles possam contribuir com seus conhecimentos, a uma nova visão política técnica dos Biodigestores, contribuindo também para o nosso meio como extensão das nossas atividades.

Precisamos encarar de frente a nova política de implantação dos Biodigestores, onde existem várias opções de aproveitamento industrial, material e energético numa forma conjunta de resolver não só problemas como lixo e esgoto, numa forma integrada parcial ou total, colhendo assim vários benefícios além da proposta de criação de novas fontes de emprego e reaquecimento da economia formal e informal de cada região participante deste projeto.

Para tudo é importante que exista e seja formada uma consciência não só dos técnicos mais também política e empresarial onde com certeza surgiram investidores empreendedores de novos eventos que de uma forma ou outra estarão a servir o mercado.

A Política do Biodigestor no Brasil já foi implantada, resta apenas fazermos um renascimento para a sua continuidade. Os estudos e projetos precisam ser vistos mais de frente, por técnicos ou futuros técnicos que estarão a tocar com maior vitalidade esta tecnologia tão importante e que só tem a contribuir para com o nosso povo.

É importante finalizar esta apresentação, lembrando que tudo que passa pela cabeça humana é sempre possível de alguma forma. Devemos e precisamos estar acordados e bem atentos para provarmos a todo instante que o nosso pioneirismo é um sonho realizável, e sempre como todos, está sujeito à críticas que nos exigem procurar de alguma forma, a perfeição dos nossos trabalhos, junto ao bom senso, competência e dedicação, a esta causa mais do que justa.

Prof. Zenóbio Carmelo Alfano

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

I FASE

Comentários Introdutórios : Política Atual e Histórico

Princípio Geral de Funcionamento

Tipos mais conhecidos

Aplicações Gerais e Sua Viabilização

Construção

Operação

Tratamento Especiais do Bio Gás

Armazenadores Alternativos

Obs.: estratégia - Aula expositiva , demonstrativa e prática , onde os questionamentos levarão os alunos a encontrar as suas próprias respostas sobre a supervisão do seu professor ou instrutor auxiliar do curso. As aulas terão a duração de 1:30 hs, podendo se estender por tempo indeterminado conforme a disponibilidade do aluno em seu planejamento para o cumprimento individual de suas tarefas, respeitando os horários disponíveis pelo Laboratório, Oficina, Biblioteca e Sala de Aula.

Comentários Introdutórios

Política Atual

A Política atual , está pouco ativada, apesar de se saber que uma pequena mostra do público alvo tem conhecimento superficial sobre a tecnologia dos Biodigestores.

É importante frisar que a sua tecnologia é milenar e ainda se conserva de forma bastante rudimentar. Na realidade é algo que merece um estudo mais aprofundado e por pessoas que tenham uma maior especialidade técnica para dar continuidade a esta tecnologia inicialmente estudada pela marinha brasileira, e que depois se irradiou por algumas das principais universidades brasileiras. Desde o projeto Rondon que este assunto vem sendo tratado por estudantes e universidades em sua operacionalidade para o campo. Na realidade esta tecnologia milenar surgiu no campo. É nele que se pode observar a todo instante a sua inteira viabilidade técnica e econômica.

Para que se possa ter uma idéia real e precisa do seu potencial, no passado, um levantamento superficial de algumas pessoas que se posicionavam contrários à construção da Usina Hidroelétrica de Itaipu por volta de 1973 a 1974, se descobriu, que os Biodigestores da china em toda sua extensão agrícola, produziam um equivalente energético 14,5 vezes a capacidade de Itaipu.

Temos algumas observações a fazer com relação a política dos biodigestores no país:

a - apesar da dedicação dos que ergueram esta bandeira, a sua implantação não caminhou
    de modo que mostrasse a sua real viabilidade, entrando assim numa vala comum;

b - o biodigestor não foi estudado por profissionais de uma área profissional mais afim ;

c - poucos foram os estudos que conduziriam a um melhor aprimoramento da sua tecnologia;

d - a tecnologia não se adaptou aos atuais recursos da tecnologia contemporânea;

e - não foram divulgados o suficiente, os relatórios sobre os projetos para produção de
     biodigestores de médio e grande porte;

f - não foi difundido uma melhor tecnologia de adaptação de projetos a realidade de
    cada região, norteando assim suas finalidades;

g - não se procurou uma finalidade mais direta a sua origem;

h - não se desenvolveu uma cultura mais industrial, onde a tecnologia atingisse uma função
    mais direta como elemento integrante de um processamento industrial ocupando mais a
    primeira linha de produção de um processo industrial do que um mero sistema alternativo;

i - não se desenvolveu a sua engenharia operacional e sua biotecnologia;

j - a sua operação não se desenvolveu com o mesmo nível da sua tecnologia de
    construção e manutenção;

l - não foram desenvolvidos as tecnologias paralelas como: operação - biotecnologia -
    manutenção - armazenamento do produto e sub produtos - tratamento químico do
    material produzido - aplicação direta da sua potencialidade energética.

m - sempre foi tratado como um elemento alternativo, nunca como uma fonte direta
     de produção energética e material a nível não apenas agro industrial e doméstico,
     mais também Urbano e Industrial até em nível pesado de Grande Indústria.

n – finalizando, NÃO FOI IMPLANTADA UMA POLÍTICA EMPREENDEDORA E COERENTE
     AOS NOSSOS PADRÕES, A NOSSA REALIDADE BRASILEIRA.

HISTÓRICO

É prudente, que tratemos este assunto vendo duas faces.
A sua origem milenar e o seu surgimento no Brasil.

Com relação à sua origem, esta tecnologia vem de milênios antes de Cristo. Os povos antigos essencialmente agrícolas como no caso os Hindus , Chineses e Japoneses, foram os povos que trouxeram esta tecnologia rudimentar até os dias de hoje. Na realidade não houveram muitas mudanças desde os primórdios até hoje. Esta tecnologia surgiu com o passar do tempo. Os agricultores faziam a limpeza do terreno e colocavam o lixo em um canto do terreno e muitas vezes o enterravam para dar consumo. Com isso passaram a observar a decomposição da matéria orgânica e então começaram a dirigir ou administrar este sistema de limpezas . Passaram a fazer covas ou trincheiras, em outros termos grandes valas onde todo o material, no caso restos de frutas dejetos humano e animal, águas sujas, tocos de velhas arvores ou restos vegetais, etc. Com o passar do tempo eles foram cobrindo de areia por causa dos insetos que se concentravam e foram observando a formação de gás. Um gás que repetia fenômenos observados em pântanos com o famoso gás dos pântanos que por coincidência é o mesmo gás ou seja o Biogás ( METANO ).

Na verdade os Biodigestores não surgiram do nada, assim como também a sua finalidade de origem foi a criação de um dispositivo que produzisse o adubo complementando o ciclo do solo de forma a não perder tanto as suas características. Conseqüentemente alguém descobriu que o gás poderia ser utilizado também e isto abriu caminho para a criação de diversos tipos de Biodigestores que nos poderíamos classificar como digestores verticais e horizontais. Hoje estes Biodigestores se resumem a dois modelos agrícolas mais famosos. O modelo Indiano e o modelo Chinês . Os demais são variantes apenas, ainda que apresentem uma tecnologia apurada.

No Brasil por volta das décadas de 60 e 70 foi muito intensificado o estudo sobre Biodigestores. A marinha brasileira desenvolveu um estudo completo, também as principais universidades e centros de tecnologia agrícola do país. Várias universidades assim como UNESP, a USP, a FEI, UFBA, e tantas outras, fizeram e desenvolveram projetos de Biodigestores . O Ministério da Agricultura e o SEBRAE junto a Empresas outras do governo espalharam o possível sobre a tecnologia do Biodigestor alem de programas de televisão como o globo rural que sempre mostra algo sobre o assunto. E’ oportuno ressaltar que houveram vários projetos de implantação do Biogás em nosso país. Podemos citar entre tantos outros o PROJETO BIOGÁS da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias "CAMPUS " de Jabuticabal UNESP com apoio do CNPq e o saudoso Projeto Rondon.

Resta-nos a consciência de que este curso em seus objetivos, não trata inicialmente de algo novo, mais sim de uma nova política, de uma nova abordagem, de uma nova forma de encarar esta tecnologia, tentando alcançar em sua plenitude onde estamos a semear o seu Renascimento com novos moldes e rumos para nosso estado ou qualquer outro que tenha interesse.

Princípio Geral de Funcionamento

Antes de tratarmos qualquer comentário sobre o seu princípio geral de funcionamento, é prudente que façamos uma síntese inicial do assunto. Por exemplo:

O que é o Biogás ?

Trata-se de uma mistura gasosa resultante da fermentação de uma Biomassa . A Biomassa é um conjunto de sobras orgânicas em estado sólido e líquido formando uma mistura que pode ser basicamente de origem rural e doméstica. Em nossa nova visão já é de conhecimento que o Lixo constitui também um dos elementos básicos para a composição da Biomassa. Em 1400 houveram alguns estudos na Inglaterra que tentava colocar esta tecnologia ainda totalmente desconhecida , fazendo uma adaptação para tratamento de esgotos . Tal iniciativa não teve êxito. Na década de 1970, foram feitos vários estudos na Alemanha ( Fritzburg ) , onde fizeram uma usina que produzia o próprio óleo para os tratores numa fazenda modelo, num sistema agro industrial. É bom ressaltar, que os dejetos rurais juntos ao lixo urbano e água de poços, formavam um suco bastante denso que ia diretamente para os digestores .

Quais os elementos que participam do processo ?

Basicamente, água e dejetos de animais, ou resíduos vegetais em suas proporções poderão desenvolver uma Biomassa. É importante saber que existem elementos básicos que tanto inibem como ativam a fermentação e eles estão sempre presentes em sua composição. Numa visão mais ampla, poderíamos afirmar que toda e qualquer matéria orgânica é ou constitui o elemento chave para a formação da biomassa. Desde que diluída ou formada em suco ralo ou denso, como também mantido o ph ideal e as sua condições de temperatura e pressão .

Isso que afirmamos, não elimina que estejamos sempre atentos para com os possíveis acidentes de fermentação, ou que observemos sempre como anular a presença de elementos biológicos, biofísicos, bioquímicos, químicos, físico-químicos e físicos que possam interromper ou inibir a produção do biogás pela biomassa.

Como definimos o seu produto principal ?

Esta é uma seção que chamaríamos de Operação Unitária da implantação de um sistema qualquer de Biodigestão!

O biodigestor nesta nova fase já e’visto não apenas como um aparato rural ou agro industrial, mas, também como uma ferramenta engrenada ao processo, de tal forma, que a sua definição será norteado pelos objetivos do projeto diante das carências da região ou da industria ou ainda da agro indústria. Assim , por muitas vezes, arriscamos dizer que em 90% dos casos, o biodigestor é visto como uma forma de acabar com um pouquinho de lixo e fazer adubo. Geralmente só se comenta em fazer adubo. Quando na realidade, ele não só pode produzir adubo como o metano e por aí se obter uma série de vantagens tanto no mundo mecânico como no mundo biológico, como no mundo químico voltado a produção industrial, etc. Tudo isto constitui um novo sistema , onde podemos citar como exemplo: a produção industrial de energia elétrica, térmica e calorífica, mecânica e luminosa. A produção industrial de adubos e fertilizantes . A produção industrial de Metanol. A produção industrial de CO2 p/ bebidas e refrigerantes. A produção em pequeno porte de Ácido Sulfúrico. A produção de Água destilada. Tratamento industrial do Lixo Orgânico, urbano e industrial sem poluição. A produção industrial de elementos corrosivos para limpezas industriais. Tratamento especial de esgotos . Produção de substâncias raras para a industria farmacêutica.

Finalmente a economia do sistema empreendedor é quem definirá unitariamente o processo mais mais viável que se pode aplicar, afim de que corresponda sem desperdício as carências de produção a que se propor.

Qual a relação de seus equivalentes energéticos ?

A biomassa conforme a sua manipulação poderá ter vários níveis ou taxa de metano presente. Isto envolve não só o processo de formação e composição da biomassa como também, o tipo de tratamento final dado a o biogás.

Um metro cúbico de biogás corresponde, dependendo da quantidade de metano, a 0.6 - 0.8 litros de petróleo ou 0.43 -0.55 quilos de gás liquefeito .

Queremos fazer um registro de que esta equivalência não está levando em conta a produção de óleos combustíveis, e tantos outros elementos alternativos ao mundo petroquímico.

Quais as aplicações do Biogás ?

O Biogás ao contrário do que muitos pensam, tem uma aplicação muito grande como matéria prima básica e essencial para a produção de metanol. Isto, sem descartar a possibilidade de produzir energia suficiente para tocar uma indústria ou qualquer sistema industrial e agrícola.

É importante que se observe que o uso do biogás é algo bastante viável quando feito nas condições ideais de sua produção e tratamento. Ele pode servir para aplicações domésticas no campo como alimentar fogões, luminárias, etc. Porém existe uma gama interminável de aplicações paralelas que servem não só à industria como a agro industria. Por exemplo, enumeraremos aqui algumas delas . Vejamos,

Qual a composição do Biogás ?

A aplicação técnica do Biodigestor , serve para resolver um largo problema, onde ele resolve vários problemas de uma só vez. Por exemplo: se apresenta a solução parcial ou até mesmo total relacionado aos problemas de ordem causados pela exposição de lixo e falta de saneamento básico. Resolve de forma distributiva de recursos ao alcance do povo. Todo um sistema alternativo de energia básica para iluminação, refrigeração e aplicações domésticas de bombeamentos de água e alimentação de fogões.

De forma contínua ou não ele ajuda e participa da economia de um lugar em seja qual for a demanda, além de ser um aparato totalmente higiênico sem odores desagradáveis além de contribuir como um depósito de matérias que estariam expostos e constituídos em elementos poluitivos.

Contudo, a construção rural ou não, melhor dizendo seja ele doméstico, urbano, industrial ou agro industrial, exige um planejamento prévio e conjunto entre os seus projetistas, e seu público utilitário.

Ele deve ao ser implantado ter um acompanhamento preparatório dos seus usuários, dos seu operadores junto aos seus responsáveis de ordem maior.

Assim, preparado o sistema para definir a sua biomassa , poderemos entender melhor a sua composição .

O Biogás , também conhecido em outros países como "gorba gás " ou gás de dejetos. Vários são os fatores que influenciam para sua formação, o tipo de biodigestor, a temperatura da região, o tipo de alimento orgânico o tempo de fermentação e carga do digestor. Geralmente a sua composição qualitativa e quantitativa é:

metano - 55 a 66 %

dióxido de carbono - 35 a 45 %

nitrogênio - 0 a 3 %

hidrogênio - 0 a 1 %

oxigênio - 0 a 1 %

gás sulfídrico - 0 a 1 %

O desempenho do digestor a produzir gás, depende das diversas populações bacterianas que juntamente a fatores não biológicos, com os quais os organismos estão ligados.

Linhas gerais de Microbiologia ou Biotecnologia

Embora estejamos numa época onde muito se fala de Biotecnologia, ainda são pequenos os conhecimentos e abrangências na ária de Digestão da Biomassa . normalmente os componentes do eco sistema são pouco conhecidos e poucos têm sido bem estudados. Contraditoriamente comunidades contendo as espécies responsáveis pela produção de metano têm sido pesquisadas em alguns detalhes, chegando-se a conhecê-los em parte.

As bactérias que participam do processo de fermentação para a produção do biogás estão compreendidas em dois grupos; as bactérias do ácido fórmico e as bactérias gaseificantes também identificadas como metanogênicas.

O primeiro grupo inicia o processo e são bactérias não muito sensíveis e que produzem dióxido de carbono. Em outras palavras o sistema tem o seu início com a ação de bactérias aeróbias que se alimentam da matéria orgânica produzindo dióxido de carbono. Elas se reproduzem facilmente em condições diversas de temperatura, pressão e meio químico. Provenientes do ácido fórmico se torna bastante fácil a sua presença em dejetos orgânicos animais e vegetais. Com isso a presença de CO2 e a ausência fundamental do oxigênio do Ar, faz com que bactérias num meio anaeróbio, comessem a se desenvolver absorvendo o CO2 e produzindo CH4. Existem muitas controvérsias a respeito das bactérias metanogênicas, pois, existem diversas substâncias que são formadas devido a acidentes de fermentação assim como fermentação acéticas, isobutilicas, isopropílicas e etc, e para um determinado grupo de estudiosos, só existem um grupo de bactérias aeróbias e um grupo de bactérias anaeróbias, em outras palavras bactérias que respiram oxigênio e produzem CO2 e bactérias que respiram CO2 e produzem metano.

Temperatura

A temperatura do sistema depende muito das condições climáticas da região. E’ aconselhável a construção de sistemas de aquecimento com energia solar.

É notado que o processo de digestão e gaseificação apresenta um melhor rendimento, quando a temperatura oscila em torno de 35 graus e 40 graus centígrados.

Volume de carga

A carga no sistema contínuo, depende inteiramente do projeto onde o dimensionamento do digestor definirá a produção e a sua carga. O volume padrão ou a carga padrão é de dois quilogramas por metro cúbico. Fora desta proporcionalidade a produção sofrerá alterações em sua produção.

Concentração de Sólidos

A concentração de Sólidos e partículas em suspensão, retarda a produção em função do seu tamanho. Quanto maior for a sua taxa, maior será o tempo em que ele estará a produzir. Normalmente, é utilizada uma proporção de 7 a 9 partes de sólidos em cem partes de líquidos , para um melhor resultado. Se houver uma diluição desta concentração, o tempo de fermentação será aumentado. Geralmente podemos tomar também como padrão, 4 partes de esterco bovino para 9 partes de água, o que corresponde aproximadamente a 8 partes de sólidos org6anicos tipo caules e raízes de plantas para 100 partes de líquido. Finalmente para cada caso um caso, onde devemos estar sempre atentos para as suas variantes.

Período de Retenção - (*)

Tipos mais conhecidos : Bio digestor Indiano

Bio digestor Chinês

Aplicações Gerais e Sua Viabilização

Construção

Operação

Tratamento Especiais do Bio Gás

Armazenadores Alternativos