Bioconversão de Resíduos Orgânicos para Comunidades Rurais / 15

Direito autoral. Usado com permissão. Não altere o corpo do texto. Não temos permissão para modificar este trabalho. Trate-o como acesso aberto , o que é uma exceção à licença da Appropedia . Consulte Mais informação...

Se você tiver mais informações sobre as permissões, deixe uma nota na página de discussão .

Consulte Mais informação...

Bioconversão de resíduos orgânicos para comunidades rurais (UNU, 1979, 178 p.)

Geração de biogás: desenvolvimentos. Problemas e tarefas - uma visão geral

EJ Da Silva

Divisão de Pesquisa Científica e Ensino Superior, Unesco, Paris, França

Introdução

Nos últimos anos, os sistemas de biogás têm atraído atenção considerável como uma abordagem promissora para o desenvolvimento rural descentralizado. Países desenvolvidos e em desenvolvimento e diversas organizações internacionais têm demonstrado interesse em sistemas de biogás com relação a vários objetivos: fonte renovável de energia, biofertilizante, reciclagem de resíduos, desenvolvimento rural, saúde pública e higiene, controle de poluição, gestão ambiental, tecnologia apropriada e técnicas cooperação. No contexto do programa de microbiologia do PNUMA/Unesco/ICRO, que é patrocinado conjuntamente pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente, pela Unesco e pela Organização Internacional de Pesquisa Celular, vários workshops já foram realizados em Yogyakarta, Manila, Cidade do México, Singapura e Banguecoque, numa tentativa de catalisar as aplicações desta reconhecida tecnologia de baixo custo e não produtora de resíduos, que está a ser cada vez mais utilizada para gerir o ambiente e para melhorar a procura de fontes substitutas de combustível, alimentos e fertilizantes (1 - 4). No início de 1979, em cooperação conjunta com a IFIAS e a ESCAP/UNIDO, será realizado um workshop em Bandung para tratar especificamente da microbiologia das aldeias e do sistema integrado de produção de biogás. Neste contexto, espera-se que esta actividade sobre "O Estado da Arte da Bioconversão de Resíduos Orgânicos para Comunidades Rurais", uma actividade conjunta da Universidade das Nações Unidas sobre a Fome Mundial e os Recursos Naturais que recebe o apoio da Unesco e do Painel do PNUA/Unesco/ICRO, seja dando uma contribuição significativa para a aplicação de processos de bioconversão para comunidades rurais.

A utilização da atividade microbiana para tratar resíduos agrícolas, industriais e domésticos tem sido uma prática comum há meio século. O tratamento inclui o processo aeróbio de lodo ativado e o método de fermentação anaeróbica ou de metano; este último é simples, não requer conhecimentos ou componentes importados, é adequado para digestão em pequena escala familiar ou de aldeia e é o único processo que utiliza resíduos como um recurso valioso. De grande importância para os países em desenvolvimento, a utilização de metano tem sido, até recentemente, restringida devido à antipatia pública ou porque estavam disponíveis outras fontes de energia mais baratas. Mas, como pode ser visto nas Tabelas 1 e 2, a tecnologia do biogás é hoje um produtor de energia suficientemente significativo para atrair a atenção de um bom número de países (5) e agências.

TABELA 1. Promoção de Pesquisa e Desenvolvimento Relacionado ao Uso de Biogás

Fontes: SK Subramanian, Bio-Gas Systems in Asia, Management Development Institute, Nova Deli, 1977; Documentos da Agência da ONU.

TABELA 2. Agências internacionais envolvidas em programas de pesquisa, treinamento e desenvolvimento de biogás

Fontes: SK Subramanian, Bio-Gas Systems in Asia, Management Development Institute, Nova Deli, 1977; Documentos da Agência da ONU.

O que é biogás?

O metano é o principal constituinte do que é popularmente conhecido como biogás. Um gás incolor, inodoro e inflamável, tem sido referido como gás de esgoto, gás klar, gás de pântano, combustível derivado de lixo (RDF), gás de lodo, fogo-fátuo de terras pantanosas, fogo de tolo, gobar gás (gás de esterco de vaca), bioenergia e "combustível do futuro". A mistura de gases produzida é composta aproximadamente por 65% de CH4, 30% de CO2 e 1% de H2S. Mil pés cúbicos de biogás processado equivalem a 600 pés cúbicos de gás natural, 6,4 galões de butano, 5,2 galões de gasolina ou 4,6 galões de óleo diesel. Para cozinhar e iluminar, uma família de quatro pessoas consumiria 150 pés cúbicos de biogás por dia, uma quantidade que é facilmente gerada a partir do solo noturno da família e do esterco de três vacas. Além disso, as donas de casa rurais que utilizam o biocombustível são poupadas da fumaça irritante resultante da combustão de lenha, bolos de esterco de gado e detritos de vegetais crus (Figura 1).

Figura. 1. Os atributos do biogás como combustível versus as desvantagens da madeira (Fonte: Bio-Gas Newsletter, agosto de 1976)

Microbiologia do CH4, ou biometanogênese

A tecnologia de digestão anaeróbica ou bioconversão geradora de metano produz tanto combustível (biogás) quanto fertilizante orgânico (lodo), produtos que são o resultado final da ação microbiana sobre resíduos celulósicos e outros resíduos orgânicos não processados ​​quimicamente. Esses substratos são obtidos através de uma série de etapas degradativas que envolvem uma variedade de bactérias (6 11). Na primeira etapa, substratos orgânicos poliméricos complexos - proteínas, carboidratos e gorduras - são transformados por bactérias não metanogênicas em substratos essencialmente não metanogênicos como butirato, propionato, lactato e álcool. Através de uma segunda etapa que envolve as bactérias acetogênicas, cuja composição e identidade ainda precisam ser determinadas, esses compostos são transformados em substratos metanogênicos, ou seja, acetato, compostos H2 e C1 que são convertidos em CH4 e CO2 pelas bactérias metano, anaeróbios obrigatórios que se multiplicam em ambiente neutro ou levemente alcalino.

O facto de a cooperação harmoniosa dos três grupos de bactérias ter de ser bem regulada é exemplificado pela descoberta de Bryant (12) de duas espécies mutuamente interdependentes existentes numa associação simbiótica que anteriormente era considerada uma cultura pura sob o nome de Methanobacillus omelianskii. A associação é composta por dois simbiontes: um organismo acetogênico e um organismo metanogênico. O acetogênio produz acetato, H2 e CO2, interrompendo assim o processo de autoinibição com o acetogênio, que sucumbe ao H2 que produz.

Novamente, é necessário que ambos os aspectos do processo de digestão anaeróbica – liquefação e gaseificação – estejam bem equilibrados. Se as bactérias metano estiverem ausentes, o processo de digestão só conseguirá liquefazer o material e torná-lo mais ofensivo do que o material original. Por outro lado, se a liquefação ocorrer a uma taxa mais rápida do que a gaseificação, a acumulação de ácidos resultante pode inibir as bactérias metano e também o processo de bioconversão.

A usina de biogás – algumas considerações técnicas

A planta de biogás consiste em dois componentes: um digestor (ou tanque de fermentação) e um reservatório de gás. O digestor é um recipiente impermeável em forma de cubo ou cilíndrico com uma entrada na qual a mistura fermentável é introduzida na forma de uma pasta líquida. O reservatório de gás normalmente é um recipiente de aço hermético que, ao flutuar como uma bola na mistura de fermentação, corta o ar para o digestor (anaerobiose) e coleta o gás gerado. Em um dos projetos mais utilizados (Figura 2), o reservatório de gás é equipado com uma saída de gás, enquanto o digestor é dotado de um tubo de transbordamento para conduzir o lodo para um poço de drenagem.

Figura. 2. Diagrama da planta de gás Gobar usada para obter metano de estrume por fermentação anaeróbica (depois de Prasad et al. [20]1

A construção, o projeto e a economia de usinas de biogás foram abordados na literatura (13 - 21). Para a construção de instalações de biogás, critérios importantes são: (a) a quantidade de gás necessária para um uso ou usos específicos, e lb) a quantidade de resíduos disponíveis para processamento. Fritar (17)

Singh (21) e outros (1, 3) documentaram diversas diretrizes a serem consideradas no projeto de plantas de biogás descontínuas (alimentação periódica) e contínuas (alimentação diária) compartimentadas e não compartimentadas que são do tipo vertical ou horizontal. Além disso, Loll (18) tratou recentemente dos princípios científicos, da engenharia de processos e dos formatos dos reatores de digestão, bem como da economia da tecnologia.

Os reatores digestores são construídos em tijolo, cimento, concreto e aço. Na Indonésia, onde as competências rurais no fabrico de tijolos, colocação de tijolos, reboco e artesanato em bambu estão bem estabelecidas, os tijolos de barro substituíram com sucesso os blocos de cimento e o betão. Em áreas onde o custo é elevado, o digestor de “linguiça” ou saco (14) parece ser o ideal (Figura 3). O digestor é construído em Hypalon de 0,55 mm de espessura laminado com Neoprene e reforçado com nylon. A bolsa possui uma entrada e uma saída em PVC. Mesmo importado dos Estados Unidos, o custo do digestor e do reservatório de gás (ambos combinados num único saco) é apenas 10% do custo de um digestor de concreto-aço. Outra vantagem é que pode ser produzido em massa e facilmente enviado pelo correio. Nas zonas rurais, toda a instalação é concluída em questão de minutos. Um buraco no chão acomoda o saco, que é preenchido até dois terços com águas residuais. A produção de gás infla totalmente a bolsa, que é pesada e equipada com um compressor para aumentar a pressão do gás.

Figura. 3. Esboço esquemático do digestor de saco "Salsicha" feito de Hypalon laminado com Neoprene

Considerações ambientais e operacionais

Matérias-Primas (19)

As matérias-primas podem ser obtidas de uma variedade de fontes - resíduos de gado e aves, solo noturno, resíduos de colheitas, processamento de alimentos e resíduos de papel, e materiais como ervas daninhas aquáticas, aguapé, algas filamentosas e algas marinhas. Diferentes problemas são encontrados com cada um desses resíduos no que diz respeito à coleta, transporte, processamento, armazenamento, utilização de resíduos e uso final. Resíduos do setor agrícola como palha, feno, palha de cana, restolho de milho e plantas e bagaço precisam ser triturados para facilitar seu escoamento para o reator digestor e também para aumentar a eficiência da ação bacteriana. O material vegetal suculento produz mais gás do que a matéria seca e, portanto, materiais como arbustos e ervas daninhas precisam de semi-secagem. O armazenamento de matérias-primas em espaço úmido e confinado por mais de dez dias inicia a ação bacteriana anaeróbica que, embora cause alguma perda de gás, reduz o tempo para o digestor entrar em operação.

Conteúdo de sólidos influentes (16, 19, 21)

A produção de biogás é ineficiente se os materiais de fermentação forem muito diluídos ou muito concentrados, resultando em baixa produção de biogás e atividade de fermentação insuficiente, respectivamente. A experiência tem demonstrado que a relação matéria-prima (resíduos domésticos e de aves e estrume) em relação à água deve ser de 1:1, ou seja, 100 kg de excrementos para 100 kg de água. Na pasta, isto corresponde a uma concentração total de sólidos de 8 a 11 por cento em peso.

Carregando (14, 19)

O tamanho do digestor depende da carga, que é determinada pelo teor de sólidos afluentes, pelo tempo de retenção e pela temperatura do digestor. As taxas de carregamento ideais variam de acordo com os diferentes digestores e seus locais de localização. Taxas de carregamento mais altas têm sido usadas quando a temperatura ambiente é alta. Em geral, a literatura está repleta de uma variedade de taxas de carregamento conflitantes. Na prática, a taxa de carregamento deve ser uma expressão de (a) o peso de sólidos voláteis totais (TVS) adicionados por dia por unidade de volume do digestor, ou (b) o peso de TVS adicionado por dia por unidade de peso de TVS no digestor. O último princípio é normalmente usado para o bom funcionamento do digestor.

Semeadura (14, 19)

A prática comum envolve a semeadura com uma população adequada de bactérias formadoras de ácido e metanogênicas. A digestão ativa do lodo de uma estação de esgoto constitui o material de “semente” ideal. Como orientação geral, o material da semente deve ter o dobro do volume da pasta de estrume fresco durante a fase inicial, com uma diminuição gradual na quantidade adicionada ao longo de um período de três semanas. Se o digestor acumular ácidos voláteis como resultado de sobrecarga, a situação pode ser remediada através de nova semeadura ou pela adição de cal ou outro álcali.

pH (14, 19)

O pH baixo inibe o crescimento de bactérias metanogênicas e a geração de gases e é frequentemente o resultado de sobrecarga. Uma faixa de pH bem-sucedida para digestão anaeróbica é de 6,0 a 8,0; a digestão eficiente ocorre em um pH próximo à neutralidade. Um estado ligeiramente alcalino é uma indicação de que as flutuações de pH não são muito drásticas. O pH baixo pode ser remediado por diluição ou adição de cal.

Temperatura (13,14,19, 21)

Com uma flora mesófila, a digestão ocorre melhor entre 30 e 40 C; com termófilos, a faixa ideal é de 50 a 60 C. A escolha da temperatura a ser usada é influenciada por considerações climáticas. Em geral, não existe uma regra prática, mas para uma estabilidade ideal do processo, a temperatura deve ser cuidadosamente regulada dentro de um intervalo estreito. faixa da temperatura operacional. Em climas quentes, sem temperaturas de congelamento, os digestores podem funcionar sem adição de calor. Como medida de segurança, é prática comum enterrar os digestores no solo devido às vantajosas propriedades isolantes do solo, ou utilizar uma cobertura de estufa. As necessidades de aquecimento e, consequentemente, os custos, podem ser minimizados através da utilização de materiais naturais como folhas, serradura, palha, etc., que são compostados em lotes num compartimento separado à volta do digestor,

Nutrientes (13,17,19, 21)

A manutenção da atividade microbiológica ideal no digestor é crucial para a geração de gases e, consequentemente, está relacionada à disponibilidade de nutrientes. Dois dos nutrientes mais importantes são o carbono e o nitrogênio e um fator crítico para a escolha da matéria-prima é a relação C/N geral.

Esgotos domésticos e resíduos de animais e aves são exemplos de materiais ricos em N que fornecem nutrientes para o crescimento e multiplicação dos organismos anaeróbios. Por outro lado, materiais pobres em N, como grama verde, restolho de milho, etc., são ricos em substâncias carboidratos essenciais para a produção de gás. A disponibilidade excessiva de nitrogênio leva à formação de NH3, cuja concentração inibe o crescimento adicional. A toxicidade da amônia pode ser remediada por baixa carga ou por diluição. Na prática, é importante manter, em peso, uma relação C/N próxima de 30:1 para atingir uma taxa ideal de digestão. A relação C/N pode ser criteriosamente manipulada combinando materiais com baixo teor de carbono com aqueles com alto teor de nitrogênio e vice-versa.

Materiais Tóxicos (13,14,19)

Resíduos e resíduos biodegradáveis ​​são frequentemente acompanhados por uma variedade de poluentes que podem inibir a digestão anaeróbica. A potencial toxicidade devido à amônia pode ser corrigida corrigindo a relação C/N do esterco através da adição de bagaço ou palha triturada, ou por diluição. Substâncias tóxicas comuns são os sais solúveis de cobre, zinco, níquel, mercúrio e cromo. Por outro lado, os sais de sódio, potássio, cálcio e magnésio podem ter ação estimulante ou tóxica, estando ambas as manifestações associadas ao cátion e não à porção aniônica do sal. Pesticidas e detergentes sintéticos também podem ser problemáticos para o processo.

Agitação (13,14,17 - 19, 21)

Quando materiais sólidos não bem triturados estão presentes no digestor, a geração de gás pode ser impedida pela formação de uma espuma composta por esses sólidos de baixa densidade que estão emaranhados em uma matriz filamentosa. Com o tempo, a espuma endurece, interrompendo o processo de digestão e causando estratificação. A agitação pode ser feita mecanicamente com um êmbolo ou por meio de pulverização rotativa de afluente fresco. A agitação, normalmente necessária para digestores de banho, garante a exposição de novas superfícies à ação bacteriana, evita a estratificação viscosa e a desaceleração da atividade bacteriana e promove a dispersão uniforme dos materiais influentes em todo o licor de fermentação, acelerando assim a digestão.

Tempo de retenção (19, 21)

Outros fatores, como temperatura, diluição, taxa de carregamento, etc., influenciam o tempo de retenção. Em altas temperaturas, a biodigestão ocorre mais rapidamente, reduzindo a necessidade de tempo. Um período normal para a digestão do esterco seria de duas a quatro semanas.

Desenvolvimentos e processos para áreas rurais

Há dois anos, o Conselho Económico e Social das Nações Unidas adoptou um inquérito, apresentado em 1978 ao Comité de Ciência e Tecnologia para o Desenvolvimento, que enumera a investigação e o desenvolvimento em curso em fontes de energia não convencionais. Do ponto de vista dos países em desenvolvimento, é encorajador notar que a "utilização de resíduos agrícolas para produzir metano" também foi identificada no Plano de Acção Mundial das Nações Unidas para a Aplicação da Ciência e Tecnologia ao Desenvolvimento.

Além disso, o Conselho Económico e Social para a Ásia e o Pacífico adoptou a Declaração de Colombo na sua trigésima sessão, que determinou que as prioridades de acção mais urgentes se situam nos domínios da alimentação, da energia, das matérias-primas e dos fertilizantes, e que essas prioridades seria melhor atendida pelo sistema integrado de biogás (IBS).

Um sistema integrado visa a produção fácil de fertilizantes e a aquisição de energia, a produção de proteínas através do crescimento de algas e peixes em tanques de oxidação, a eliminação higiénica de esgotos e outros resíduos, e é um esforço tangível para combater a poluição ambiental. O coração do sistema é o processo de biogás; tem o potencial de “semear” a autossuficiência em economias relativamente primitivas (14, 22, 23). Os benefícios aliados incluem o desenvolvimento da indústria rural, a oferta de oportunidades de emprego locais e a erradicação progressiva da fome e da pobreza (Figuras 4 a 7).

Figura. 4. Duas formas de aumentar a produção de fertilizantes Meta: 230.000 toneladas de fertilizantes nitrogenados por ano. (Adaptado de AKN Reddy, Uniterra, Vol. 1, 1976)

Figura. 5. Ciclo do Biogás na China (Fonte: Boletim de Solos FAO 40, Roma, 1977)

Figura. 6. Ciclo interativo de sistema agrícola rural ou de aldeia baseado na economia de biogás ou metano

Figura. 7. Uma proposta de sistema integrado de resfriamento nuclear e eliminação de resíduos orgânicos (depois de W. Oswald, Universidade da Califórnia)

O acoplamento de uma etapa fotossintética (24 - 26) com a digestão proporciona a transformação dos minerais deixados pela digestão diretamente em algas que podem então ser usadas como forragem, como ração para peixes, como fertilizante, ou para aumentar a produção de energia, devolvendo-os ao processo digestor (Figura 8).

Figura. 8. Esquema simplificado indicando várias combinações de digestão e fotossíntese para forragem, fertilizante e produção de combustível (após JWM LaRivière, J. Sci. Soc., Tailândia, 1977)

O IBS visa devolver ao solo e à água o que lhes foi retirado e aumentar a quantidade de nutrientes através da fixação de CO2 e N2 da atmosfera no solo e na água através da fotossíntese pelas algas. Envolvendo baixos investimentos em dinheiro numa base descentralizada, a implementação do IBS proporciona emprego a toda a força de trabalho sem perturbar a estrutura rural. Além disso, é um exemplo adequado de tecnologia leve que não polui nem destrói o ambiente físico. Na Faculdade de Agricultura da Universidade das Filipinas, foram iniciados trabalhos preliminares em pequena escala. Na Inglaterra, uma Eco-casa (Figura 9) foi construída por Graham Caine no Thames Polytechnical Playing Fields, em Eltham, a sudeste de Londres. Os resultados do projeto, no entanto, ainda não estão disponíveis.

Figura. 9. Graham Caine Eco-House (Reproduzido com permissão de Mother Earth News, No. 20 [março de 1973], p. 62)

Análises de custo-benefício

Não existe uma resposta geral para a viabilidade económica da produção de biogás. As considerações económicas nacionais desempenham um papel importante. Na Coreia, a madeira é escassa (27) e os substitutos dos combustíveis domésticos, como o arroz e a palha de cevada, o carvão e o petróleo, poderiam ser conservados; a madeira poderia gerar divisas na área de artesanato. Na Índia, os custos de transporte do carvão e do petróleo para as zonas rurais são elevados e representam um fardo adicional para um agricultor já pobre.

O consumo de energia comercial e não comercial para toda a Índia, conforme determinado para o período 1960-1971 pelo Relatório do Comité de Política de Combustíveis, é apresentado na Tabela 3.

TABELA 3. Consumo de energia comercial e não comercial na Índia

Fontes: Relatório do Comitê de Política de Combustíveis, 1974; SN Ghosh, Inteligência de Invenção 12:63 (1977).

A participação rural no consumo de energia de electricidade e carvão não é considerável porque, como indica o Relatório do Painel do Comité Nacional de Ciência e Tecnologia sobre Combustíveis e Energia, as grandes vilas e cidades com populações de 500.000 habitantes ou mais acomodam apenas 6 por cento da população total da Índia, mas consomem cerca de 50 por cento da energia comercial total produzida no país.

Nas aldeias, contudo, o querosene é usado para iluminação, mas é claro que com o aumento da população, a produção de biogás parece oferecer soluções nas áreas de disponibilidade de combustível, electricidade, fertilizantes para culturas de rendimento, e proporcionaria outros benefícios socioeconómicos.

Por outro lado, as análises de custo-benefício da geração de metano variam amplamente, dependendo dos usos e dos benefícios reais da produção de biogás, dos custos públicos e privados associados ao desenvolvimento e utilização do metano e da tecnologia utilizada para gerar metano. Vários fatores foram listados na economia da geração de biogás (14, 17 - 19, 28). Um exemplo apropriado é o facto de uma central de gás modelo de aldeia, que custava 500 rupias há alguns anos, custar 1.500 rúpias em 1974 e 2.000 rúpias em 1977. Portanto, um problema significativo é saber se as pessoas rurais que não podem gastar 2.000 rúpias conseguem lidar com aumentando os custos inflacionários e de material de construção do digestor.

A Comissão das Indústrias Khadi e Aldeias ajudou a resolver o problema através da cooperação comunitária rural e de um esquema de subsídios e empréstimos para encorajar famílias individuais, grupos de famílias, instituições e comunidades a construir fábricas de biogás. Uma análise de custo e rendimento para uma fábrica que produz 3m³/dia é apresentada na Tabela 4. O rendimento líquido anual de aproximadamente 60 dólares mostra que o investimento de capital de 340 dólares pode ser recuperado em cerca de seis anos. Há também vantagens incidentais na melhoria da higiene, na ausência de fumaça e fuligem na queima do gás, na conveniência da queima e no aumento da riqueza do esterco.

TABELA 4. Análise de custo-benefício da planta Khadi and Village Industries Commission (em dólares americanos)

Fonte: Documento ESCAP NR/EGNBD/4, 20 - 26 de junho de 1978

Riscos para a saúde

Os riscos para a saúde estão associados ao manuseamento do solo nocturno e à utilização de lamas provenientes de excrementos humanos não tratados como fertilizante.

Em geral, os dados publicados indicam que um tempo de digestão de 14 dias a 35°C é eficaz para matar (taxa de mortalidade de 99,9%) os patógenos bacterianos entéricos e o grupo entérico de vírus. No entanto, a taxa de mortalidade de lombrigas (Ascaris lumbricoides) e ancilostomídeos (Ancylostoma) é de apenas 90 por cento, o que ainda é elevado. Neste contexto, a produção de biogás proporcionaria um benefício de saúde pública superior a qualquer outro tratamento na gestão do ambiente de saúde rural dos países em desenvolvimento.

Gargalos, considerações e pesquisa e desenvolvimento

A bioconversão de resíduos orgânicos domésticos e agrícolas tornou-se atractiva à medida que a sua tecnologia foi testada com sucesso através da experiência em projectos de pequena e grande escala. Alimentando-se de recursos renováveis ​​e não poluente em tecnologia de processo, a geração de biogás cumpre uma tripla função: remoção de resíduos, gestão do meio ambiente e produção de energia. No entanto, ainda existem vários problemas (14, 19, 20) que impedem o funcionamento eficiente dos sistemas de geração de biogás (Tabela 5).

TABELA 5. Considerações Relativas aos Gargalos na Geração de Biogás

As comunidades rurais que utilizam o sistema integrado são exemplos apropriados de sociedades recicladas que beneficiam de investimentos de baixo capital numa base descentralizada e que essas comunidades estão sintonizadas com o ambiente. A tecnologia assim semeada e gerada é, em essência, uma tecnologia populista baseada no “rendimento da Natureza e não no capital da Natureza”.

O biogás gerado a partir de resíduos disponíveis localmente parece ser uma das respostas ao problema energético na maioria das áreas rurais dos países em desenvolvimento. A produção de gás consome cerca de um quarto do estrume, mas o calor disponível do gás é cerca de 20% superior ao obtido pela queima directa de toda a quantidade de estrume. Isto deve-se principalmente à eficiência muito elevada (60 por cento) de utilização em comparação com a fraca eficiência (11 por cento) da queima directa dos bolos de esterco.

Vários milhares de usinas de biogás foram construídas em países em desenvolvimento. Uma análise da literatura indica que a experiência de indivíduos e organizações pioneiras tem sido o princípio orientador e não uma abordagem científica definida. Vários problemas químicos, microbiológicos, de engenharia e sociais básicos têm de ser enfrentados para garantir a adopção em larga escala de centrais de biogás, com as garantias concomitantes de sucesso económico e aceitação cultural. Diversas experiências sugerem que a eficiência na operação precisa ser desenvolvida, e alguns fatores importantes são: redução do uso de aço nos projetos atuais de usinas de gás; concepção optimizada de centrais, queimadores eficientes, aquecimento de digestores com radiação solar, acoplamento de sistemas de biogás com outras fontes de energia não convencionais, concepção de centrais comunitárias de grande escala, utilização optimizada de chorume digerido, conversão microbiológica de CO2 em CH4, melhoria de a eficiência da digestão de esterco e outros materiais celulósicos através de ação enzimática e outros métodos de pré-digestão, e digestão anaeróbica de resíduos urbanos

Podemos resumir algumas das tarefas de pesquisa e desenvolvimento que precisam ser realizadas da seguinte forma.

Na pesquisa básica:

a. Estudos sobre escolha, cultivo e manejo dos microrganismos envolvidos na geração de metano.

b. Studies on bacterial behaviour and growth in the simulated environment of a digester (fermentation components: rate, yield of gas, composition of gas as a function of variables - pH, temperature, agitation - with relation to substrates - manure, algae, water hyacinths).

In applied research:

a. Studies on improving biogas reactor design and economics focusing on: alternative construction materials in stead of steel and cement; seeding devices; gas purification methods; auxiliary heating systems; insulator materials; development of appropriate appliances for efficient biogas utilization (e.g. burners, lamps, mini tractors, etc.).

b. Studies for determining and increasing the traditionally acknowledged fertilizer value of sludge.

c. Studies on quicker de-watering of sludge.

d. Studies on deployment of methane to strengthening small-scale industries, e.g., brick-making, welding, etc.

In social research:

a. Effective deployment of the written, spoken, and printed word in overcoming the social constraints to the use of biogas by rural populations.

b. Programmes designed to illustrate the benefits accruing to rural household and community hygiene and health.

c. Programmes designed to illustrate the need for proper management of rural natural resources and for boosting rural crop yields in counteracting food and feed unavailability and insufficiency.

d. On-site training of extension and technical personnel for field-work geared to the construction, operation, maintenance, and servicing of biogas generating systems.

e. Involvement and training of rural administrative and technical personnel in regional, national, and international activities focusing on the potentials and benefits of integrated biogas systems.

Table 6 shows a number of the benefits of biogas utilization, set against the related drawbacks of presently used alternatives.

References

1. J.W.M. LaRivière and E.J. DaSilva, "Farming Microbes for Food, Fuel and Fibre," Unesco Courier, June 1978.

2. J.R. Porter, "Microbiology and the Food and Energy Crises," Amer. Soc. Microbiol. News 40: 813 11974).

3. J.R. Porter, "Microbiology and the Disposal of Solid Wastes," Amer. Soc. Microbial. News 40:826 (1974).

4. J.R. Porter, "Micro-organisms as Natural Resources for Food and Energy," presented to the Asian Regional Seminar on Contributions of Science and Technology to National Development, New Delhi, 4 - 6 October 1978.

5. E.J. DaSilva, R. Olembo, and A. Burgers, "Integrated Microbial Technology for Developing Countries: Springboard for Economic Progress," Impact Sci. Soc. 28: 159 (1978).

6. M.P. Bryant, in H.G. Schlegel and J. Barnea (eds.) Microbial Energy Conversion, pp. 399 412, Erich Gottze KG, Gottingen, W. Germany, 1976.

7. J.W.M LaRiviere, "Microbial Ecology of Liquid Waste Treatment," Adv. Microbial Ecol. 1: 215 (1977).

8. J.W.M. LaRiviere, "Microbiological Production of Methane from Waste Materials," J. Sci. Soc. Thailand 3: 5 11977).

9. D,F. Torien, W.H.J. Hattingh, J.P. Kotze, P.G. Thiel, W.A. Pretorius, G.G. Cillie, M.R, Henzen, G.J. Stander, and R.D. Baillie, "Anaerobic Digestion - Review Paper," Water Res. 3: 385 (1);459111);5451111); 623 (IV) 11969).

10. D.F. Torien and J.P. Kotzé, "Population Description of the Non-Methanogenic Phase of Anaerobic Digestion," Water Res. 4:129 (i); 285 111); 305 (III); 315 (IV) 11970).

11. R.S. Wolfe, "Microbial Formation of Methane," Adv. Microbiol. Physiol. 6:107 (1971).

12. M.P. Bryant, E.A. Wolin, M,J. Wolin, and R.S. Wolfe, "Methanobacillus omelianskii, a Symbiotic Association of Two Species of Bacteria," Arch. Mikrobiol. 59: 20 (1967).

13. C. Bell, S. Boulter, D, Dunlop, and P. Keiller, Methane: Fuel of the Future, Andrew Singer, Cambridgeshire, U.K., 1973.

14. ESCAP Document RAS/74/041/A/01/01, "Biogas Technology and Utilization," ESCAP, Bangkok, 1975.

15. T.D, Biswas, "Biogas Plants: Prospects and Limitations," Invention Intelligence 12: 71 (1977).

16. M.J. McGarry and J. Stainforth, Compost, Fertilizer and Biogas Production in the People's Republic of China, p, 94, International Development Research Centre, Ottawa, IDRC-TS8e, 1978.

17. L.G. Fry, Practical Building of Methane Power Plants for Rural Energy Independence, L.G. Fry, Santa Barbara, California, 1 974.

18. U. Loll, in H.G. Schiegel and J. Barnea (eds.), Microbial Conversion, pp. 361 - 378, Erich Gottze KG, Gottingen, W. Germany, 1976.

19. National Academy of Sciences, Methane Generation from Human, Animal and Agricultural Wastes, NTIS Accession No. PB-276-469, NAS, Washington, D.C., 1977.

20. C. Prasad, N. Prasad e A. Reddy, "Grandes Usinas de Gás: Perspectivas, Problemas e Tarefas", Economic and Political Weekly 9: 1347 (1974).

21. RB Singh, Usina de Biogás: Gerando Metano a partir de Resíduos Orgânicos, Estação de Pesquisa Gobar-Gas, Ajitmal, Etawah, Índia, 1971.

22. EJ DaSilva, A. Burgers e R. Olembo, "Saúde e Riqueza a partir de Resíduos; um Incentivo Econômico para Países em Desenvolvimento", Impact Sci. Soc. 26: 323 (1976).

23. J. Tinbergen, Remodelando a Ordem Internacional: Um Relatório para o Clube de Roma, EP Dutton, Nova York, 1976.

24. JR Benemann, JC Weissman, BL Koopman e WJ Oswald, "Produção de Energia por Fotossíntese Microbiana", Nature 268: 19 (1977).

25. A. Fernandez, Gobar-Gas Plant - How and Why, Seva Vani, maio - junho de 1976.

26. G. Shelef, R. Moraine, A. Meydan e E. Sandbank, em HG Schlegel e J. Barnea (eds.), Microbial Energy Conversion, pp. 427-442. Erich Gottze KG, Gottingen, W. Alemanha , 1976.

27. EP Eckholm, "A Crise Energética: Lenha", World Watch Paper 1, Worldwatch Institute, Washington, DC, 1975.

28. J. Parikh e K. Parikh, em HG Schlegel e J. Barnea (eds.), Conversão de Energia Microbiana. pp. 555 - 591, Erich Gottze KG, Göttingen, W. Alemanha, 1976.

Resumo da discussão

Surgiu a questão de saber se o tempo de retenção na fermentação do biogás poderia ser reduzido pela mistura. Parece haver muito pouca literatura sobre o assunto e, embora a informação da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos e da Comissão Económica e Social para a Ásia e o Pacífico (ESCAPI) esteja agora a ser disponibilizada, é necessário muito mais. muita informação sobre lamas domésticas e agora é possível tratar resíduos dissolvidos, por exemplo, batata, em processos anaeróbios contínuos.

Dados da página

Autores	Eric Blazek
Licença	CC-BY-SA-3.0
Linguagem	Inglês (pt)
Relacionado	0 subpáginas , 2 páginas link aqui
Apelido	Bioconversão de resíduos orgânicos para comunidades rurais 15
Impacto	301 visualizações de página
Criada	29 de março de 2006 por Eric Blazek
Modificado	23 de maio de 2024 por Kathy Nativi
Citar como	Eric Blazek (2006–2024). “Bioconversão de Resíduos Orgânicos para Comunidades Rurais/15” . Apropédia . Recuperado em 31 de maio de 2024 .
Consultas de API	básico , semântico , html , arquivos , mais