BIOMAN – Ultrassons para a digestão de biomassa
- A energia produzida a partir de biogás é um dos recursos renováveis mais importantes e está condicionada por um fornecimento de substratos e resíduos compatível com a utilização responsável de terras aráveis e com a produção segura de alimentos para consumo humano e animal.
- BIOMAN é um projeto financiado pela UE para investigar várias estratégias e tecnologias de pré-tratamento físico e enzimático para instalações de biogás.
- Os ultrassons de potência são um método comprovado para melhorar a digestão de biomassa e, assim, aumentar significativamente o rendimento de biogás.
Produção de biogás com circuito de reinjeção
BIOMAN
Os resíduos biológicos, como o estrume e os resíduos agrícolas, constituem um recurso abundante para a produção, na Europa e em todo o mundo. No entanto, como estes substratos contêm uma elevada quantidade de fibras (5–80% do teor de matéria seca) com um baixo potencial de produção de metano, os benefícios económicos da exploração de uma instalação de biogás são frequentemente demasiado baixos para que esta seja economicamente rentável, devido ao baixo rendimento de biogás por tonelada. Demonstrou-se que os pré-tratamentos (por exemplo, mecânicos, térmicos, químicos e biológicos) são benéficos para melhorar o rendimento de biogás (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). No projeto Bioman, investiga-se um conceito de tratamento para o circuito de reinjeção com o objetivo de aumentar o rendimento de biogás por tonelada de resíduos de biomassa, tendo como condição prévia que os benefícios do tratamento excedam os custos operacionais para garantir a sustentabilidade económica.
BIOMAN desenvolverá, para um conjunto de PME, estratégias e tecnologias de pré-tratamento físico e enzimático para instalações de biogás. Isto permitirá às PME membros do consórcio colocar soluções completas no mercado e permitirá ao setor agrícola explorar instalações de biogás diretamente com estrume de bovinos e palha.
O circuito de reinjeção
“O circuito de reinjeção” ́ destina-se à produção de biogás a partir de substratos recalcitrantes de baixo conteúdo energético com um elevado teor de lenhocelulose, combinando uma série de tratamentos mecânicos e enzimáticos; ver Figura 1. A redução de tamanho, os ultrassons e os tratamentos enzimáticos são tecnologias a utilizar no circuito de reinjeção e serão aplicados a biomassas pré-digeridas e desidratadas antes da recirculação para o reator de biogás, sendo a sustentabilidade económica global um dos principais aspetos em foco (Uellendahl et al. 2013).
Agradecimento
BIOMAN é financiado pelo Sétimo Programa-Quadro da União Europeia, gerido pela REA – Agência de Execução para a Investigação: (FP7/2007-2013) ao abrigo do acordo de subvenção n0 FP7-SME-2012, 315 664, “BIOMAN”.
Informações úteis
O que é o biogás e de que é composto?
O biogás é uma mistura de gases produzida pela decomposição de matéria orgânica na ausência de oxigénio. Os seus principais componentes são o metano (CH₄) e o dióxido de carbono (CO₂). Os principais componentes do biogás são o metano (CH₄) e o dióxido de carbono (CO₂). O biogás pode ser produzido a partir de matérias-primas como resíduos agrícolas, estrume, resíduos urbanos, material vegetal, águas residuais, resíduos verdes ou resíduos alimentares. É uma fonte de energia renovável e, em muitos casos, tem uma pegada de carbono muito reduzida.
Como o metano, o hidrogénio e o monóxido de carbono (CO) podem sofrer combustão ou ser oxidados com oxigénio, o biogás é utilizado como fonte de energia renovável. Esta energia é utilizada principalmente como combustível e para aquecimento, ou é convertida em eletricidade e calor através de um motor a gás.
Porque é necessário o pré-tratamento para a produção de biogás?
Os resíduos biológicos, como o estrume e os resíduos agrícolas, contêm uma elevada quantidade de fibras (5–80% da matéria seca) com baixo potencial de produção de metano, o que frequentemente torna as instalações de biogás pouco rentáveis devido ao baixo rendimento de biogás por tonelada. Utilizam-se pré-tratamentos (mecânicos, térmicos, químicos e biológicos) para melhorar o rendimento.
Que papel desempenham os ultrassons de potência na digestão de biomassa?
Os ultrassons de potência são um método comprovado para melhorar a digestão de biomassa e aumentar significativamente o rendimento de biogás. No circuito de reinjeção, os ultrassons são uma das principais tecnologias de desintegração aplicadas em conjunto com a redução de tamanho e os tratamentos enzimáticos.
Como posso encontrar o sistema ultrassónico adequado para o meu processo?
A Hielscher disponibiliza processadores ultrassónicos de laboratório e de nível industrial (até 16 000 W) e analisará consigo os seus requisitos específicos para fornecer um sistema adequado à sua instalação de digestão ou de pré-tratamento.
A sonicação melhora a digestão aeróbia de lamas ativadas em excesso?
A sonicação é uma forma eficaz de melhorar a digestão de lamas. Os ultrassons melhoram o processo ao aumentar a rutura das paredes celulares e a biodisponibilidade do substrato, o que, na digestão anaeróbia, aumenta o rendimento de metano por tonelada de resíduos de biomassa. Na digestão aeróbia de lamas ativadas em excesso (WAS), o mesmo mecanismo de sonicação também acelera a desintegração e a hidrólise e pode reduzir o volume de lamas. Descubra os benefícios do tratamento ultrassónico na digestão aeróbia de WAS!
Bibliografia/Referências
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho, desde o laboratório até à escala industrial.