BIOMAN – Ultra-sons para a digestão de biomassa
- A energia produzida a partir do biogás é um dos recursos renováveis mais importantes e está condicionada por um fornecimento de substratos e resíduos compatível com a utilização responsável das terras aráveis e com a produção segura de alimentos para consumo humano e animal.
- BIOMAN é um projeto financiado pela UE para a investigação de várias estratégias e tecnologias de pré-tratamento físico e enzimático para centrais de biogás.
- Os ultra-sons de potência são um método comprovado para melhorar a digestão da biomassa e, assim, aumentar significativamente a produção de biogás.
Produção de biogás com circuito de reinjecção
BIOMAN
Os resíduos biológicos, como o estrume e os resíduos agrícolas, constituem um recurso abundante para a produção, na Europa e no mundo. No entanto, como estes substratos contêm uma grande quantidade de fibras (5-80% do teor de matéria seca) com um baixo potencial de metano, os benefícios económicos para o funcionamento de uma unidade de biogás são frequentemente demasiado baixos para serem economicamente rentáveis devido ao baixo rendimento de biogás por tonelada. Para melhorar o rendimento do biogás, os pré-tratamentos (por exemplo, mecânicos, térmicos, químicos e biológicos) têm-se revelado benéficos (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). No projeto Bioman, é investigado um conceito de tratamento para o circuito de re-injeção com o objetivo de aumentar o rendimento de biogás por tonelada de biomassa residual, com a condição prévia de que os benefícios do tratamento excedam os custos operacionais para assegurar a sustentabilidade económica.
O programa BIOMAN irá desenvolver, para uma série de PME, estratégias e tecnologias de pré-tratamento físico e enzimático para centrais de biogás. Isto permitirá que os membros do consórcio de PMEs ofereçam soluções completas ao mercado e que o sector agrícola possa explorar unidades de biogás diretamente a partir de estrume e palha de gado.
O circuito de reinjecção
“O circuito de re-injeção” ́ destina-se a produzir biogás a partir de substratos recalcitrantes de baixa energia com um elevado teor de lignocelulose, combinando uma série de tratamentos mecânicos e enzimáticos, ver Figura 1. Os tratamentos de downsizing, ultra-sons e enzimáticos são tecnologias a utilizar no circuito de re-injeção e serão aplicados em biomassas pré-digeridas e desidratadas antes da recirculação para o reator de biogás, sendo a sustentabilidade económica global o principal objetivo (Uellendahl et al. 2013).
Reconhecimento
BIOMAN é financiado pelo Sétimo Programa-Quadro da União Europeia, gerido por REA – Agência de Execução para a Investigação(FP7/2007-2013) ao abrigo do acordo de subvenção n.º FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Fatos, vale a pena conhecer
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, matéria vegetal, águas residuais, resíduos verdes ou resíduos alimentares. É uma fonte de energia renovável e, em muitos casos, apresenta uma pegada de carbono muito reduzida.
Uma vez que o metano, o hidrogénio e o monóxido de carbono (CO) podem ser queimados ou oxidados com oxigénio, o biogás é utilizado como fonte de energia renovável. Esta energia é principalmente utilizada como combustível e para fins de aquecimento ou é convertida em eletricidade e calor através de um motor a gás.
Por que é necessário o pré-tratamento para a produção de biogás?
Os resíduos biológicos, tais como estrume e resíduos agrícolas, contêm uma elevada quantidade de fibras (5–80 % da matéria seca) com baixo potencial de metano, o que muitas vezes torna as instalações de biogás pouco rentáveis devido ao baixo rendimento de biogás por tonelada. Recorrem-se a pré-tratamentos (mecânicos, térmicos, químicos e biológicos) para melhorar o rendimento.
Que papel desempenha o ultrassom de potência na digestão da biomassa?
O ultrassom de alta potência é um método comprovado para melhorar a digestão da biomassa e aumentar significativamente o rendimento de biogás. No âmbito do Circuito de Reinjecção, o ultrassom é uma das principais tecnologias de desintegração aplicadas a par da redução do tamanho das partículas e dos tratamentos enzimáticos.
Como posso encontrar o sistema ultrassónico adequado para o meu processo?
A Hielscher disponibiliza processadores ultrassónicos de nível laboratorial e industrial (até 16 000 W) e analisará as suas necessidades específicas para lhe fornecer um sistema adequado à sua configuração de digestão ou pré-tratamento.
A sonicação melhora a digestão aeróbica do lodo ativado residual?
A sonicação é uma forma eficaz de melhorar a digestão das lamas. O ultrassom melhora o processo ao aumentar a ruptura da parede celular e a biodisponibilidade do substrato, o que, na digestão anaeróbica, aumenta o rendimento de metano por tonelada de biomassa residual. No caso da digestão aeróbica de lamas ativadas residuais (WAS), o mesmo mecanismo de sonicação também acelera a desintegração e a hidrólise, podendo reduzir o volume das lamas. Descubra as vantagens do tratamento por ultrassons na digestão aeróbica WAS!
Literatura/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 ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.