projecto Biodigestor Maquinino

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Dimensionamento Biodigestor Mercado Maquinino – Beira
	
UNIVERSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE Ciências E TECNOLOGIA
Engenharia de Processos Industriais – 4º nível 
Gestao de Projectos – 7º semestre
PROJECTO DE DIMENSIONAMENTO DE UM BIODIGESTOR PARA PRODUÇÃO DE GÁS A PARTIR DE LIXO ORGÂNICO PRODUZIDO NO MERCADO MAQUININO-BEIRA
Paulino, Nelson Vasco
Semo, Tiago de Jesus Domingos
Docente:
Prof. Doutor Eng. Salvador Carlos Grande
Beira, Maio de 2019
Resumo
A necessidade de diminuir os efeitos negativos que advêm dos resíduos orgânicos no mundo faz com que indivíduos passem a procurar soluções para diversos problemas envolvidos neste contexto. É no âmbito deste assunto que este projecto é desenvolvido, com vista a minimizar o impacto negativo que o lixo orgânico, especificamente do mercado de Maquinino-Beira traz para a população e a produção de biogás através de biodigestores. Desse modo o objectivo é apresentar uma alternativa de reutilização do gás produzido pelo lixo, por meio da construção de um biodigestor, visando a preservação do meio ambiente por meio de energia renovável. A energia produzida por esse sistema, obtida da decomposição do lixo orgânico, é o biogás, formado por gases, tais como o metano (CH4) e o dióxido de carbono (CO2). O tema biogás pode ser visto como uma alternativa sustentável de se adquirir energia com custos reduzidos e menor agressão ao meio ambiente fazendo, assim, não apenas bem a economia, mas também ao meio ambiente. No Mercado Maquinino-Beira será construído um biodigestor modelo Canadense com somente a construção de um reservatório com uma só parede divisória. A opção pelo modelo de biodigestor Canadense se faz viável por se tratar de uma tecnologia mais moderna e avançada, com menor complexidade do sistema, baixo custo de implantação, além de facilidade na operação do mesmo. Vale ressaltar, ainda, algumas características para o tanque proposto, como elevada resistência química e a solventes, sendo de destacar a constituição do tanque revestido em Policloreto de Viniila (PVC), baixa absorção de humidade e estabilidade térmica, resistência a altas temperaturas e impermeabilidade. Também pode receber grandes quantidades de resíduos e isto seria muito vantajoso olhando para o Mercado Maquinino que produz grandes de resíduos orgânicos.
PALAVRAS-CHAVE: Lixo orgânico, Biogás, biodigestores, energias renováveis, sustentabilidade.
Índice
1.	Introdução	5
2.	Objectivos	6
2.1.	Objectivo geral	6
2.2.	Objectivos específicos	6
3.	Justificativa	7
4.	Revisão bibliográfica	8
4.1.	Biodigestores	8
4.1.1.	Biodigestor Batelada (intermitente)	8
4.1.2.	Biodigestor Contínuo	10
4.2.	Biomassa	17
4.3.	Biogás	17
4.4.	Biofertilizante	18
4.5.	Processo de digestão anaeróbica	19
4.5.1.	Hidrólise	20
4.5.2.	Acidogênese	20
4.5.3.	Acetogênese	21
4.5.4.	Metanogênese	21
5.	Dimensionamento do biodigestor	23
5.1.	Escolha do biodigestor	23
5.2.	Escolha do local	23
5.3.	Dimensionamento do volume do biodigestor	24
5.4.	Calculo das Dimensões do biodigestor	25
5.5.	Dimensionamento do tanque de carga e descarga	28
5.6.	Dimensionamento do cano de carga	28
5.7.	Dimensionamento do cano de descarga	29
5.8.	Dimensionamento da parede divisória	29
5.9.	Dimensões do selo d’água	30
5.10.	Representação esquemática do biodigestor	30
5.11.	Materiais necessários para construção do biodigestor	31
5.12.	Instalação do biodigestor	32
5.13.	Processos de segurança na montagem do biodigestor e na produção:	32
5.14.	Condições operacionais	33
5.15.	Operação do biodigestor	36
6.	Balanço de massa	37
7.	Cronograma das actividades	39
7.1.	Actividades para elaboração do projecto	39
7.2.	Actividades para Instalação do Biodigestor	39
8.	Custos/ orçamento do projecto	41
8.1.	Orçamento para Elaboração do Projecto	41
8.2.	Orçamento para Implantação do Biodigestor	42
9.	Considerações Finais	42
10.	Referências bibliográficas	43
1. Introdução
O desnatamento e a queima de combustíveis fósseis são grandes responsáveis pela emissão de gases que, liberados no meio ambiente, afectam directa e indirectamente a biodiversidade dos ecossistemas. Dessa forma, a necessidade da adopção de energias limpas e renováveis em todo mundo é uma realidade. Além de serem inesgotáveis, as energias renováveis provocam uma redução de aproximadamente 38% no desperdício da energia consumida actualmente (Portal Brasileiro de Energias Renováveis, 2008). Essas fontes alternativas de energia podem ser produzidas por diversos meios naturais, como o sol, através de painéis solares que transformam os raios em energias eléctricas ou térmicas; o vento por meio de turbinas e moinhos; as águas pela acção da força cinética e turbina hidráulica e ainda os resíduos vegetais e animais, pelo uso dos biodigestores.
Com o intuito de proporcionar um melhor destino para o lixo orgânico, foi desenvolvido como o objectivo geral deste trabalho um biodigestor que visa transformar o gás produzido pelo lixo orgânico produzido no mercado Maquinino-Beira em biogás. Desse modo são retratados conteúdos inerentes a revisão bibliográfica sobre os biodigestores para além do dimensionamento de um tipo para o caso do mercado de Maquinino-Beira.
2. Objectivos 
2.1. Objectivo geral 
Dimensionar um biodigestor Anaeróbico para a produção do biogás a partir de resíduos sólidos orgânicos provenientes do Mercado Maquinino.
2.2. Objectivos específicos 
· Verificar qual modelo de biodigestor é mais adequado para implantação no Mercado Maquinino; 
· Avaliar as condições operacionais ideais para o processo de digestão anaeróbica;
· Determinar as dimensões do biodigestor em função da quantidade de resíduos sólidos orgânicos provenientes no mercado Maquinino – Beira e
· Estimar os custos e o tempo do projecto.
3. Justificativa 
Com o aumento populacional e desenvolvimento das novas tecnologias, também o desenvolvimento industrial, consequentemente aumenta a procura de fontes de energia. 
 
Portanto, a busca por novas tecnologias que venham a substituir as fontes de energia não renováveis, suprindo as necessidades energéticas de forma limpa e sustentável e também cuidando do meio ambiente, estão intensificadas devido à preocupação mundial com esses factores, principalmente ao fato de que o uso de combustíveis fósseis contribui de forma acentuada para a geração de gases do efeito estufa.
Com a utilização de biodigestores no processo de fermentação, obtém-se como um dos produtos de interesse, o biogás, que possui em sua composição o gás metano, amplamente utilizado como combustível devido à sua alta inflamabilidade. Neste projecto a produção de biogás utilizando um biodigestor anaeróbico, tendo como matéria-prima os resíduos sólidos orgânicos provenientes Mercado Maquinino-Beira .O biogás obtido através do processo de digestão anaeróbia pode ser convertido em energia térmica ou eléctrica, por meio da oxidação térmica do metano. É importante salientar que a utilização de tal processo tem um viés ambientalmente sustentável e energicamente económico, sendo um processo com grande potencial de melhorias para um desempenho mais eficiente.
4. Revisão bibliográfica 
4.1. Biodigestores
O biodigestor é definido como um reservatório “câmara de fermentação” fechado, onde à matéria orgânica “biomassa” sofre digestão por bactérias anaeróbias, na ausência total de oxigénio. A acção de decomposição da biomassa, pelas bactérias metanogênicas, é um processo natural de decomposição dos resíduos orgânicos cujos produtos são biogás e biofertilizante, tal processo pode apresentar vantagens às propriedades rurais nas áreas de geração de energia e preservação ambiental (FARRET, 1999; NOGUEIRA, 1986). 
O biodigestor é constituído por um reservatório que armazena a biomassa por um determinado tempo, e por uma câmara (gasómetro) que armazena o biogás produzido. O biogás fica retido na parte livre do biodigestor e em seguida pode ser canalizado para ser utilizado em diversas aplicações, como processos de aquecimento, resfriamento, ou na geração de energia eléctrica.Existem diversos tipos de biodigestores, cada um com suas vantagens e desvantagens e características próprias de operação. A escolha de qual modelo utilizar depende das condições locais, o tipo de substrato utilizado e da relação custo versus benefício, porém todos eles levarão aos mesmos produtos finais. 
O biodigestor pode ser classificado como contínuo e intermitente (batelada). No primeiro caso, o abastecimento de biomassa é diário, com descarga proporcional à entrada de biomassa. 
4.1.1. Biodigestor Batelada (intermitente)
No sistema do tipo batelada, a matéria-prima é inserida no biodigestor fechado, totalmente sem ar, para que seja realizada a fermentação anaeróbica do material. O gás produzido é armazenado num gasómetro acoplado no próprio recipiente. Após o término da produção de biogás, o biodigestor é aberto e os resíduos são retirados. A seguir, é feita a limpeza do sistema e é inserida uma nova quantidade de substrato, reiniciando o processo (Comastri Filho, 1981).
Os biodigestores tipo batelada são sistema simples, de fácil operação. É necessário apenas uma carga inicial para que se possa produzir o biogás. Por sua produção não ser contínua, geralmente é utilizado em propriedades onde exista sazonalidade na produção de biomassa.
Figura 1 - Biodigestor tipo batelada em corte (Fonte: EMBRAPA Meio Ambiente (2012)
Onde:
Di = diâmetro interno do biodigestor; 
Ds = diâmetro interno da parede superior; 
Dg = diâmetro do gasómetro;
H = altura do nível do substrato; 
h1 = altuk2ra ociosa do gasómetro; 
h2 = altura útil do gasómetro; 
h3 = altura útil para deslocamento do gasómetro; 
b = altura da parede do biodigestor acima do nível do substrato; 
c = altura do gasómetro acima da parede do biodigestor
4.1.2. Biodigestor Contínuo
Nos biodigestores do tipo contínuo, ao contrário do tipo batelada, a produção de biogás e biofertilizante, enquanto o mesmo for alimentado com substrato, nunca cessa. Esse tipo de biodigestor é alimentado continuamente com um substrato que seja de fácil degradação e disponível abundantemente no local através de ductos de alimentação, enquanto o biogás é extraído por tubulação na parte superior e o biofertilizante é removido através de ductos de saída. 
Os biodigestores contínuos são divididos em horizontais e verticais, de acordo com seu posicionamento no solo, sendo que esses dois ainda são subdivididos em outras classificações quanto ao modelo. 
Os biodigestores contínuos verticais são compostos de tanques cilíndricos de alvenaria, na maioria das vezes com sua maior parte enterrada no solo. A alimentação desse tipo de biodigestor é feita pela parte inferior, enquanto o biogás sai pela parte superior. Quando esse tipo de biodigestor é utilizado, é necessária atenção para não contaminação de lençóis freáticos, visto que eles apresentam certa profundidade escavada na terra.
Os modelos mais utilizados de biodigestores contínuos são o Indiano, o Chinês e o Canadense ( modelo da marinha).
4.1.2.1. Modelo Indiano
No biodigestor do modelo Indiano, existe uma campânula flutuante como gasómetro, sendo que ela pode estar inserida sobre a biomassa em fermentação ou em um selo d’água externo, e uma parede central que divide o tanque em duas câmaras, para que o material circule de maneira homogénea por todo o seu interior. 
O modelo Indiano possui pressão de operação constante, ou seja, à medida que o volume de gás produzido não é consumido de imediato, o gasómetro tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume deste, portanto, mantém a pressão em seu interior constante (DEGANUTTI et. al., 2002).
 
Esse modelo de biodigestor apresenta fácil construção, porém o gasómetro de metal pode encarecer o custo final e inviabilizar o projeto de instalação do mesmo.
 
O resíduo utilizado para alimentar o biodigestor Indiano, deve apresentar uma concentração de ST (sólidos totais) não superior a 8%, para facilitar a circulação do resíduo pelo interior da câmara de fermentação e evitar entupimentos dos canos de entrada e saída do material (DEGANUTTI et. al, 2002).
Figura 2: Representação de Biodigestor Modelo Indiano
Segundo Souza (2009), os principais componente de um biodigestor Indiano são: 
· Caixa de carga – local de diluição dos dejetos; 
· Tubo de carga – conduz dejetos da caixa de carga para o interior do biodigestor; 
· Câmara de biodigestão cilíndrica – local de ocorrência da fermentação anaeróbica com produção de biogás; 
· Gasômetro – local de armazenamento do gás produzido, formado por uma campânula/ campana que se movimenta verticalmente; 
· Tubo guia – guia o gasômetro quando este se movimentar para cima e para baixo; 
· Tubo de descarga – conduz para a saída o material fermentado sólido e líquido; 
· Caneleta de descarga – local de recebimento do material fermentado sólido e líquido; 
· Saída de biogás – dispositivo que permite a saída do biogás produzido para ser encaminhado para os pontos de consumo.
Na figura 3 podemos ver um biodigestor em corte e seus elementos fundamentais.
Figura 3 - Biodigestor tipo indiano em corte (Fonte: Fonseca et al. (2009))
Onde:
Di = diâmetro interno do biodigestor; 
Ds = diâmetro interno da parede superior; 
Dg = diâmetro do gasómetro; 
H = altura do nível do substrato; 
h1 = altura ociosa (reservatório do biogás); 
h2 = altura útil do gasômetro; 
a = altura da caixa de entrada; 
e = altura da parede do biodigestor acima do nível do substrato.
4.1.2.2. Modelo Chinês 
O biodigestor modelo chinês é formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria para fermentação, com teto impermeável, destinado ao armazenamento do biogás. Este biodigestor funciona com base no princípio de prensa hidráulica, de modo que aumentos de pressão em seu interior, devido ao acúmulo de biogás, resultarão em deslocamentos do efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em sentido contrário quando ocorre descompressão (BENINCASA et al., 1990). 
Podemos ver um biodigestor modelo Chinês na figura 4.
Figura 4:Representação de Biodigestor Modelo Chinês: (Fonte: Fonseca et al. (2009))
Por dispensar a campânula de metal, sendo esse biodigestor construído quase que totalmente em alvenaria, os custos relativos à construção desse modelo de biodigestor são menores, porém, se a vedação da estrutura não for bem realizada, podem acontecer problemas de vazamento para a atmosfera.
 
Neste tipo de biodigestor, uma parcela de gás formado na caixa de saída é libertada para a atmosfera, reduzindo parcialmente a pressão interna do gás. Por este motivo as construções de biodigestores modelo Chinês não são utilizadas para instalações de grande porte (DEGANUTTI et. al, 2002). 
A figura 5 apresenta uma vista em corte dum biodigestor do modelo Chinês e seus componentes fundamentais.
Figura 7 - Biodigestor tipo chinês em corte (Fonte: Fonseca et al. (2009))
Na figura acima temos: 
A = afundamento do gasômetro; 
D = diâmetro do corpo cilíndrico; 
De = diâmetro da caixa de entrada; 
Ds = diâmetro da caixa de saída; 
H = altura do corpo cilíndrico; 
he = altura da caixa de entrada;
hf = altura da calota do fundo; 
Hg = altura da calota esférica do gasómetro; 
hs = altura da caixa de saída; 
Of = centro da calota esférica do fundo; 
Og = centro da calota esférica do gasómetro.
4.1.2.3. Modelo canadense (modelo da marinha)
O biodigestor modelo Canadense, segundo Souza (2009), também é chamado de biodigestor de fluxo tubular, apresenta uma tecnologia mais moderna, mesmo possuindo uma construção simples, com uma câmara de biodigestão escavada no solo e um gasómetro inflável feito de material plástico ou similar, como mostrado na figura 5.
Esse biodigestor é do tipo horizontal, com uma caixa de entrada em alvenaria, onde a profundidade é menor que a largura, para que o substrato tenha maior exposição ao sol a fim de aumentar a produção de biogás e evitar o entupimento do ducto de entrada.
Esse modelo é mais indicado para projectos industriais e agro-industriais por ser versátil ao uso de diferentes resíduos orgânicos e ser capaz de armazenar grandes quantidadesde resíduos possível de sofrer fermentação anaeróbia produzindo assim grandes quantidades de biogás e estabilizando os dejectos que podem ser utilizadas como biofertilizantes.
Em comparação ao modelo Indiano, o modelo da Marinha apresenta a vantagem de poder receber grande quantidade de resíduos. Em comparação com o modelo Chinês, a vantagem está no fato de aquele sofrer rachaduras.
.
Figura 5. Representação de Biodigestor Modelo Canadense
Outra variação do modelo Marinho é somente a constituição de um reservatório sem paredes divisórias, simplificando sua construção como pode ser observado na figura 6.
Figura 6: Representação do biodigestor modelo Marinho sem paredes divisórias internas.
Depois de feita a construção do reservatório em alvenaria o mesmo é impermeabilizado utilizando-se uma lona PVC preta de espessura 0.8mm sendo o deposito do biogás também coberto por uma lona PVC preta de espessura 100mm.
Para este modelo também é recomendada a construído abaixo do nível do solo para evitar bruscas variações de temperatura que possam ocorrer, alem de aproveitar o calor da terá e o calor gerado pela lona preta exposta ao sol (90% do aquecimento do biodigestor é obtido com raios solares incidentes na lona preta), que acaba garantido uma melhor temperatura de funcionamento e consequentemente uma maior produção de biogás com maior concentração do metano. 
Devido à utilização da lona como gasómetro, que confere baixa pressão à mistura gasosa, a distancia máxima do ponto de consumo não deve ser superior a 50 metros sendo que for necessária uma maior pressão é recomendado o uso de compressor. 
O biogás só apresenta o risco de explosão se misturado com oxigénio dentro do biodigestor. Esta situação pode ocorrer durante o inicio de operação quando do recebimento das primeiras cargas. Para evitar este problema é prática recomendada a liberação da produção inicial de biogás e não a sua queima. No inicio da operação os registos de saída do biogás devem ser mantidos fechados ate que a manta esteja totalmente inflada. 
4.2. Biomassa
Por biomassa denominam-se quaisquer materiais passíveis de decomposição pela acção de diferentes tipos de microrganismos. A biomassa decomposta sob a acção de bactérias metanogênicas produz biogás sob condições específicas que incluem: temperatura, pH, relação C/N, presença ou não de oxigénio, nível de humidade e quantidade de bactérias por volume de biomassa.
Para Seixas et al. (1980), após a escolha do modelo de biodigestor deve-se analisar a quantidade de biomassa disponível para utilização. Só assim será possível calcular a capacidade real de produção de biogás após ser instalado o biodigestor. 
Oliveira (1994) adverte que nas primeiras semanas a quantidade de gás carbónico é bem superior à do metano, embora tal desproporção desapareça com o tempo. Convém advertir o fato de que a produção de biogás a partir de resíduos de alimentos varia não só em função da relação C/N encontrada nos dejectos, mas também das condições que cada deposição oferecerá para a proliferação bacteriológica.
4.3. Biogás
O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural, composto, principalmente, por hidrocarbonetos de cadeia curta e linear. Pode ser utilizado para a geração de energia eléctrica, térmica ou mecânica em uma propriedade rural, contribuindo para a redução dos custos de produção. O desenvolvimento de tecnologias para o tratamento e utilização dos resíduos é o grande desafio para as regiões com alta concentração de produção agropecuária, em especial suína e aves (LUCAS JR., 2006).
 
O biogás é um combustível seguro, não tóxico, em caso de vazamento se dissipa rapidamente no ambiente evitando o risco de explosão, por ter massa específica igual a 0,55 kg/m³, menor que a massa específica do ar (1,2 kg/m³). Vazamentos em locais fechados expõem o organismo humano ao risco de asfixia (NOGUEIRA, 1986).
Tabela 1: composição do biogás
	Composição
	%
	Metano (CH4)
	50 – 70
	Dióxido de Carbono (CO2)
	25 – 50
	Nitrogénio (N2)
	0 - 7
	Gás Sulfídrico (H2S)
	0 - 3
	Oxigénio (O2)
	0 - 2
	Hidrogénio (H2)
	0 - 1
	Amoníaco (NH3)
	0 - 1
	Monóxido de Carbono (CO)
	0 – 0,2
Fonte: Adaptado de CESTESB (2011)
4.4. Biofertilizante
O material que se encontra no interior da câmara de fermentação, que já foi biodegrado, será deslocado para caixa de descarga no momento que o sistema for abastecido com nova carga, este material apresenta alta qualidade para o uso agrícola. Esse efluente tem grande quantidade de nutrientes, é utilizado, como orgânico, nas lavouras nos sistemas de irrigação. O biofertilizante não possui odores desagradáveis, característicos dos dejectos que abastecem o biodigestor, é isento de microrganismos patogénicos e no solo favorece a multiplicação de bactérias que fixam o nitrogénio. Contribuindo assim para aumentar a produtividade e fertilidade dos solos (SGANZERLA, 1983).
Tabela 2: composição do biofertilizante 
	Composição
	%
	Nitrogénio (N2)
	1,4 - 1,8
	Fosfato (PO4)
	1,1 – 2,08
	Óxido de Potássio (K2O)
	0,8 – 1,28
Os valores apresentados são válidos após secagem da pasta. 
Fonte: CETESB (2011)
4.5. Processo de digestão anaeróbica
O processo de digestão anaeróbia envolve a degradação e estabilização da matéria orgânica levando à formação de metano, produtos inorgânicos (dióxido de carbono) e resíduo líquido rico em minerais que pode ser utilizado como biofertilizante (matéria orgânica estabilizada). A representação da digestão anaeróbia pode ser feita pela equação 1 (Kelleher et al., 2002).
A digestão anaeróbia é um processo de fermentação simples que pode ocorrer em uma lagoa anaeróbia ou em um tanque. A degradação anaeróbia da matéria orgânica a metano é um processo biológico que ocorre em diferentes fases, sob ação de microorganismos que atuam de forma simbiótica (Kelleher et al., 2002). Isso torna necessária a representação do processo anaeróbio incluindo outras populações de bactérias intermediárias. 
Essas bactérias ou microrganismos são os hidrolíticos, acidogênicos, acetogênicos e Metanogênicas. As bactérias acidogênicas e as árqueas Metanogênicas apresentam características diferentes, principalmente em relação às exigências nutricionais, a fisiologia, o pH, o crescimento e a sensibilidade quanto a variações de temperatura (Chernicharo, 1997). Em relação à velocidade de reprodução, quando comparadas às bactérias acidogênicas, as árqueas metanogênicas apresentam menor velocidade além de serem mais sensíveis às condições adversas ou alterações das condições ambientes. O processo de digestão anaeróbia envolve as seguintes etapas:
Figura 7: Esquema do processo de digestão anaeróbia (Fonte: Botheju e Bakke, 2011). 
4.5.1. Hidrólise
Nesta etapa as ligações moleculares complexas (polímeros) como carboidratos, proteínas e gorduras, são quebradas por enzimas em um processo bioquímico e dão origem aos compostos orgânicos simples (monómeros) como aminoácidos, ácidos graxos e açúcares. Esta conversão de materiais particulados em materiais dissolvidos é conseguida através da acção de exo - enzimas excretadas pelas bactérias fermentativas hidrolíticas (lipases, celuloses, proteases, peptidases).
Ex: Sacarose = Frutose e Glicose
4.5.2. Acidogênese
Os produtos solúveis oriundos da fase de hidrólise são metabolizados por bactérias fermentativas em diversos compostos mais simples, os quais são então excretados pelas células. Os compostos produzidos incluem ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido láctico, gás carbónico, hidrogénio, amónia e sulfeto de hidrogénio, além de novas células bacterianas. Os ácidos graxos voláteis são o principal produto dos organismos fermentativos, estes são usualmente designados de bactérias fermentativas por um grande e diverso grupo de bactérias fermentativas, a exemplo das espécies Clostridiun e Bacteroids.
Ex1: Glicose + B. fermentativas = Acetato + CO2 + H20
Ex2:Glicose + B. fermentativas = Butirato + CO2 + H20 
4.5.3. Acetogênese 
As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidaçãodos produtos gerados na fase acidogênica em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas. 
Os produtos gerados pelas bactérias acetogênicas, bactérias homoacetogénicas e de bactérias produtoras obrigatórias de hidrogénio (APOH), são o hidrogénio, o dióxido de carbono e o acetato. De todos os produtos o metahidrogénio e o acetato podem ser utilizados directamente pelas metanogênicas. 
Ex.1:Butirato + B. Acetogênicas = ácido etanóico + H2
Ex.2: Propionato + B. Acetogênicas = ácido etanóico + H2+CO2
4.5.4. Metanogênese 
A etapa final no processo global de degradação anaeróbia de compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono é efectuada pelas bactérias metanogênicas. 
As bactérias metanogênicas (espécie Archeas) utilizam somente um limitado número de substratos, compreendendo ácido acético, hidrogénio /dióxido de carbono, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono.
 Em função de sua afinidade por substrato e magnitude de produção de metano, as metanogênicas são divididas em dois grupos principais, um que forma metano a partir de ácido acético ou metanol, e o segundo que produz metano a partir de hidrogénio e dióxido de carbono: 
· Bactérias utilizadoras de acetato (acetoclásticas); 
· Bactérias utilizadoras de hidrogénio (hidrogenotróficas). 
 As bactérias metanogênicas desempenham duas funções primordiais, a produção de gás insolúvel (metano) possibilitando a remoção do carbono orgânico do ambiente anaeróbio, além de utilizarem o hidrogénio, favorecendo o ambiente para que as bactérias acidogênicas fermentem compostos orgânicos com a produção de ácido acético, o qual é convertido em metano. 
Uma vez que as bactérias metanogênicas são responsáveis pela maior parte da degradação do resíduo, a sua baixa taxa de crescimento e de utilização dos ácidos orgânicos normalmente representa o factor limitante no processo de digestão como um todo.
i. Bactérias Metanogênicas Acetoclásticas 
(Methanosarcina thermophila, Methanosaeta e Methanohalophilus portucalensis)
Ex.1: Ácido etanóico + B. Metanogênicas = CH4 + CO2
ii. Bactérias Metanogênicas hidrogenotróficas 
(Todos os géneros anteriores com excepção da Methanosarcina).
Ex.2: H2 e HCO3- + B. Metanogênicas = CH4 + H2O 
5. Dimensionamento do biodigestor 
5.1. Escolha do biodigestor
Após identificar todos os tipos e modelos dos biodigestores, suas características, constituição e viabilidade isto em relação custo/benefício, nota-se que a implantação de um biodigestor do tipo modelo Canadense é mais viável com somente a construção um reservatório com uma só parede divisória, o que simplifica a sua construção.
 
A opção pelo modelo de biodigestor Canadense se faz viável por se tratar de uma tecnologia mais moderna e avançada, com menor complexidade do sistema, baixo custo de implantação, além de facilidade na operação do mesmo. Vale ressaltar, ainda, algumas características para o tanque proposto, como elevada resistência química e a solventes, sendo de destacar a constituição do tanque revestido em Policloreto de Viniila (PVC), baixa absorção de humidade e estabilidade térmica, resistência a altas temperaturas e impermeabilidade. Também pode receber grandes quantidades de resíduos e isto seria muito vantajoso olhando para o Mercado Maquinino que produz grandes de resíduos orgânicos.
5.2. Escolha do local
Ao escolhermos a localização de um biodigestor, durante seu dimensionamento, devemos observar alguns factores: 
· Facilidade de transporte da biomassa a ser carregada diariamente; 
· Facilidade de remoção e transporte para utilização do biofertilizante produzido; 
· Distância para utilização do biogás. 
O biodigestor não pode ficar em um local de difícil acesso, nem muito distante, pois isso implicaria em uma grande dificuldade para operação do mesmo. O sistema de geração de energia deve ficar protegido, e mantendo distâncias seguras em relação ao biodigestor. Em biodigestores modelo canadense, constituídos basicamente de mantas plásticas, o biogás tem pouca pressão e devido a isso pode ser transportado por, no máximo, 50 m. Porém, é recomendado no Manual de Treinamento em Biodigestão que o biodigestor seja instalado a, pelo menos, 10 m de quaisquer edificações.
O local de instalação do biodigestor é no mercado Maquinino – Beira, no espaço específico a ser indicado pelo município da cidade da Beira. É necessário um espaço total de 378m2, isto é, um espaço de 27x14 
5.3. Dimensionamento do volume do biodigestor
Podemos estimar o tamanho do biodigestor que iremos construir através do volume necessário para suportar o volume de carga diária pelo período de retenção necessário para que ocorra a fermentação. Para essa estimativa usamos a seguinte fórmula: 
VB = VC x TRH 
Onde: 
VB = Volume do biodigestor (m³); 
VC = Volume de carga diária (solução de dejetos + água) (m³/dia); 
TRH = Tempo de retenção hidráulica (dias). 
Nosso volume de alimentação diário do biodigestor dependerá do tipo de matéria orgânica utilizada e da quantidade de lixo orgânico produzido. Para esse cálculo, devemos saber a média de produção de resíduos orgânicos por dia e a quantidade de água necessária para a preparação da carga do biodigestor.
De acordo com Carneiro (2007) são necessários 20 kg de lixo para a produção de 1 m3 de biogás.
O tempo de retenção hidráulico também varia de acordo com a fonte de matéria orgânica. Para o lixo orgânico o tempo de retenção hidráulica varia entre 30 dias e 90 dias. para o caso em estudo usaremos uma media do tempo de retenção igual à 60 dias.
Quanto a quantidade do lixo orgânico produzido no Mercado Maquinino observa-se que é possível ser produzido uma quantidade que varia entre 3m3 a 5m3. Desse modo, para a carga de entrada do resíduo, pode-se diluir a quantidade de lixo orgânico numa proporção de 1:1, de modo que não haja entupimento na tubulação de entrada e de modo a facilitar o processo de fermentação.
 Portanto temos como volume de carga diária de:
VC= 4m3 (lixo orgânico) + 4m3 (agua) = 8m3/dia
Assim o volume o biodigestor será:
VB = VC x TRH = 8m3/dia × 60 dias
VB = 480 m3
5.4. Calculo das Dimensões do biodigestor
Para o cálculo preciso das principais dimensões do biodigestor, apresentado na figura 8, usaremos o modelo matemático desenvolvido por Ribeiro (2011), que foi baseado nas sugestões de Ribeiro (2004), que desenvolveu diferentes tipos de biodigestores canadenses com fossas trapezoidais que são utilizados por pequenos produtores na América Central.
 Figura 8 - Secção transversal do biodigestor tipo canadense (Fonte: Ribeiro (2009))
No desenvolvimento dessas equações, Ribeiro (2011) ajustou os parâmetros utilizando um método iterativo, relacionando os parâmetros da figura 8 com a proporção entre gás e fase líquida, para valores dessa proporção inferiores a 40%, pois acima desse valor, segundo Ribeiro (2011) e Botero (2008), o volume da fase líquida não seria capaz de manter a campana cheia de biogás levando o biodigestor ao colapso.
 
Segundo Ribeiro (2011), os modelos foram testados através de regressões realizadas utilizando o Excel 2007 e após isso duzentas variações possíveis foram simuladas no AutoCAD 2009, provando que o modelo é eficaz para aplicações reais. As equações obtidas por esse modelo estão apresentadas na tabela 3, e suas variáveis apresentadas na figura 8 apresentada anteriormente.
Tabela 3 - Equações para cálculo das dimensões do biodigestor (Fonte: Holos, ano 27, Vol. 1 – Riveiro (2011))
	Fórmula 
	Descrição 
	P = C = 2rπ 
		P = perímetro total transversal (campana mais fossa) 
	C = circunferência da bolsa 
	r = raio da bolsa plástica 
	A% = 0,621 p² – 0,042 p + 0,352 
		A% = percentagem do perímetro transversal destinado ao arco 
	p = proporção da fase gasosa desejada (p≤0,4) 
	b = (-1/3 A% + 1/3)P 
	b = lateral, base ou largura menor da fossa 
	a = 1,618b 
	a = largura maior da fossa 
	h = 0,951b 
	h = profundidade da fossa 
	Af = 0,4755(a+b)b 
	Af = área transversal da fossa 
	At = Af /(1-p) 
	At = área total transversal ou área transversal da fossamais área transversal da campana 
	Ag = At - Af 
	Ag = área transversal da campana ou área transversal destinada para o gás 
	Vt = AtL 
		Vt = volume total do biodigestor (campana mais gás) 
	L = comprimento do biodigestor 
	Vf = AfL 
	Vf = volume total da fossa 
	Vg= AgL 
	Vg= volume total do gás 
Para utilização dessas equações, devemos seleccionar os parâmetros iniciais, comprimento (L), raio da bolsa (r) e a proporção de fase gasosa (p), que deve ser menor que 0,4. Esses parâmetros são escolhidos condicionados ao volume estimado do biodigestor. 
O volume do biodigestor é de 480m3 os valores de comprimento (L), raio da bolsa (r) e a proporção de fase gasosa (p) serão:
L=10.5m
r=4m
p=0,4
O raio (r),foi escolhido assim para que não ultrapassa-se a altura da fossa, a proporção (p) foi escolhida conforme o máximo valor admitido para manter a campana cheia de gás e o comprimento (L) foi escolhido iterativamente optimizando as dimensões do biodigestor. Os valores encontrados para as dimensões do biodigestor estão apresentados na tabela 4, abaixo.
	Parâmetro
	Descrição
	Valores 
	P
		P = perímetro total transversal (campana mais fossa)
	25,12m
	A%
	A% = percentagem do perímetro transversal destinado ao arco
	0,435
	p
	Proporção da fase gasosa desejada (p≤0,4)
	0,4
	b
	Lateral, base ou largura menor da fossa
	4,73m
	a
	Largura maior da fossa
	7,65m
	H
	Profundidade da fossa
	4,5m
	Af
	Área transversal da fossa
	27,84m2
	At
	Área total transversal ou área transversal da fossa mais área transversal da campana
	46,4m2
	Ag
	Área transversal da campana ou área transversal destinada para o gás
	18.56m2
	Vt
		Volume total do biodigestor (campana mais gás)
	
	487.2m3
	Vf
	Volume total da fossa
	292.32m3
	Vg
	Volume total do gás
	94.88m3
5.5. Dimensionamento do tanque de carga e descarga
As dimensões da caixa de entrada devem ser suficientes para que seu volume suporte o volume de carga diário do mercado, portanto faremos a caixa com um volume um pouco maior, igual a 9,00 m3 e as dimensões serão 3x2,5x1,2 este deve estar localizado acima nível do solo, isto é, com base sustentado no solo e a distância do tanque de carga até o biodigestor deve ser igualmente a 1,00 m. Enquanto para a caixa de saída o dimensionamento é feito para um volume, no mínimo, três vezes o volume da carga diária, para que o biofertilizante seja armazenado, então terá 27m3 e as dimensões serão 5x4,5x1,2, este deve estar localizada no subsolo com uma profundidade de 1m e 0.2m após o nível do solo e a distância do tanque de descarga até o biodigestor deve ser igualmente a 1,00 m.
.
5.6. Dimensionamento do cano de carga
O cano de carga “Cdg” tem início no fundo do tanque de carga e desemboca a 0,50 m do fundo da primeira subcâmara. A distância do tanque de carga até o biodigestor deve ser igualmente a 1,00 m. O comprimento do cano de carga é dado pela fórmula abaixo usando o princípio de teorema de Pitágoras:
Onde:
h: Profundidade da fossa
a: largura maior da fossa
b: largura menor da fossa
dT: distancia entre o tanque de fermentação e tanque de carga
dP: distância de posição do cano no tanque de carga
5.7. Dimensionamento do cano de descarga
O cano de descarga “Cd” tem início a 0,50 m do fundo da segunda subcâmara, sua extremidade superior encontra-se no fundo do tanque de descarga. O comprimento do cano de descarga é dado pela fórmula abaixo usando o princípio de teorema de Pitágoras:
Onde:
h: Profundidade da fossa
a: largura maior da fossa
b: largura menor da fossa
dT: distancia entre o tanque de fermentação e tanque de descarga
dP: distância de posição do cano no tanque de descarga
hs: profundidade do tanque de descarga no subsolo 
5.8. Dimensionamento da parede divisória 
A parede divisória divide a fossa em duas subcâmaras. Possuindo largura menor e maior igual à da fossa menos 2x0.15=0.30 que é a espessura dos blocos utilizados em dois lados. A altura da parede divisória deve-se a uma altura de ¾ ou 75% da altura da fossa, então Altura da parede divisória é igual a 3.375m.
A parede divisória vai dividir a fossa e duas subcâmaras uma câmara acidogênica e outra metanogênica. A câmara acidogênica de deve ser dimensionada a 20% do volume total da fossa e o restantes 80% deve ser da câmara metanogênica, então o comprimento, área e volume das subcâmaras estão indicadas na tabela 5 abaixo.
	
	Acidogênica
	Metanogênica
	Comprimento (m)
	2.1
	8.4
	Área (m2)
	27.84
	27.84
	Volume (m3)
	58.72
	233.6
5.9. Dimensões do selo d’água
O selo d’água é composto por três partes: parede interna, fosso e parede externa. 
Parede interna: separa a água do selo (fosso) da mistura da fermentação. Esta parede apresenta uma espessura igual à largura do tijolo (0,15m) e altura igual à 0.30m. 
Fosso: é o espaço entre as duas partes do selo d’água, onde o a lona fica fixada no fundo do fosso em contacto com a água, a qual impede a liberação do biogás. Esse espaço tem dimensão de 0,20 m de largura. 
Parede externa: fecha externamente o fosso. Apresenta uma espessura igual à largura do tijolo e altura 0,10m mais baixa que a parede interna, a fim de evitar que a água da chuva transborde para dentro do biodigestor.
5.10. Representação esquemática do biodigestor
5.11. Materiais necessários para construção do biodigestor 
A instalação de um biodigestor modelo canadense é bastante simples e os materiais necessários são:
· Lona de cobertura de PVC preta de 1,0mm de espessura;
· Lona PVC preta de 0,8mm de espessura para o revestimento das paredes da câmara de fermentação;
· Tubulação PVC de 300 mm , para a entrada de dejectos e saída de biofertilizante; 
· Adaptador (2 unidades) com anel 20mm x ½” (marron- soldável) para saída do gás, instalado sobre a superfície da lona PVC.
· Manómetro 
· Adaptador curto 20mm x ½”
· Fita Veda Rosca 18x25m
· Joelho 90˚ 20mm
· Espigão Fixo NPT ½” x ¼”
· Niple ½” Tigre Rosca
· Registro EsferaRoscável Tigre.
· Bloco de cimento: sendo que o comprimento da fossa é de 10,5m e a altura de 3,75m, somando com o comprimento e a altura dos dois tanques de carga e descarga tem-se uma área das paredes de 55m2. Sabendo que 1 bloco tipo 15 tem 0,4×0,2m2 com a regra de três simples encontramos um equivalente a 670 blocos necessários.
· Areia grossa: uma quantidade de dois camiões basculantes de 12m3 para toda construção. 
· Pedra fina: as pedras podem ser de brita de tamanhos com tamanhos de 4.8 e 25mm, sendo de 4,8 para as paredes laterias e de 25mm para o chão da fossa.
· Cimento: As paredes laterais devem ser construídas de cimento 52N pois serão as paredes inclinadas, por isso requer-se maior resistência dos mesmos, enquanto as restantes podem ser construídas de cimento 45N, numa quantidade total de 50 sacos;
· Arame Queimado para estruturar os ferros no chão e nas paredes laterais;
· Ferro 6mm, 8mm e 10mm para montar o chão da fossa e as paredes laterais.
· Cola especial para colar a lona PVC ao tubo de suporte da mesma;
· Chapa lisa de ferro (galvanizada) de 0,43mm de espessura para construção de tampas de caixas de carga e descarga.
· Cantoneiras de sobrepor para construção de tampas dos canos de carga e descarga feitas de ferro de 3mm de espessura e 9,2kg de peso, de 6m de comprimento. Necessita-se de 6 unidades para cobrir as duas caixas.
· Cano PVC 150mm para a sustentação do gasómetro em uma unidade de 9m de comprimento.
5.12. Instalação do biodigestor 
De acordo com o Manual de Treinamento em Biodigestão (2008), os procedimentos de instalação do biodigestor são: 
· Escavar um buraco no solo, com as medidas definidas no projeto de dimensionamento; 
· Escavar um buraco maior, na saída do biodigestor, para acomodar o tonel ou caixa de saída de biofertilizante; 
· Abrir a manta plástica de PVC sobre o buraco; 
· Colocar tubos e colar mangas da manta no biodigestor; 
· Fixar o perímetro da manta plástica, enterrando-o, ou com selo d’água;
· Instalar a tubulação de biogás; 
5.13. Processos de segurança na montagem do biodigestor e na produção:
· Uso do MANÔMETRO: utilizado para medira pressão interna, calcular a quantidade aproximada de gás armazenado e zelar pela segurança contra alta pressão.
· Não colocar fertilizantes fosfatados, sob condições de ausência de ar (pressurizado) esse material pode produzir fosfina, tóxico e cujo contacto é letal.
· Na utilização de biogás para queima, acende-se primeiro o fósforo para depois abrir a válvula.
Na instalação é muito importante selarmos a campânula do biodigestor, onde o biogás será armazenado. Para isso podemos enterrar as bordas da manta de PVC ou usar um selo d’água, que será um pequeno tanque d´água que deve circundar o biodigestor, e a manta de cobertura do biodigestor ficaria presa no fundo do tanque, com a água fazendo a selagem da câmara.
5.14. Condições operacionais
Por se tratar de um processo bioquímico realizado por milhares de bactérias, a eficiência da digestão anaeróbia pode ser seriamente afectada por factores que estão relacionados com o meio ideal para sua actuação, considerando o tipo de substrato, as características do digestor e as condições de operação. Condições necessárias para uma fermentação óptima são:
a) Impermeabilidade ao ar
Nenhuma das actividades biológicas (reprodução, metabolismo, etc.) dos microrganismos exigem oxigénio, que em cuja presença são eles de fato, muito sensíveis. A decomposição de matéria orgânica na presença de O2 produz CO2 (dióxido de carbono), e na ausência do ar (O2) produz CH4 (metano). Portanto o biodigestor deve ser perfeitamente vedado para a produção não ser inibida.
b) Condições da Temperatura
A fermentação anaeróbica é influenciada directamente pela temperatura, podendo ser agilizada e, consequentemente, diminuindo o tempo de retenção da massa no interior do biodigestor. Além disso, a percentagem de metano na constituição do biogás é maior quando o processo de fermentação ocorre em temperaturas mais elevadas, o que garante um maior poder calorífico à mistura.
Em um processo anaeróbio, o mais importante é manter uma temperatura constante dentro do reactor, devido, principalmente, ao fato de que as arqueas metanogênicas são mais sensíveis a variações bruscas de temperatura (Barrera, 2003), apesar de que a formação de metano pode ocorrer em condições extremas, entre 0 a 97°C. 
As arqueas metanogênicas podem ser divididas em dois grupos, as mesofílicas, que atuam em temperaturas situadas na faixa de 20 a 40°C, e as termofílicas, que atuam na faixa de 50 a 60°C. O processo de digestão e gaseificação é altamente acelerado à temperaturas entre 35 e 37°C. Para temperaturas inferiores a 35°C o processo de digestão é menor e, para temperaturas inferiores a 15°C, a produção é muito reduzida, podendo ser cessada (Barrera, 2003).
É importante apenas impedir que variações climáticas externas bruscas interfiram na temperatura interior. Portanto, pelo facto das arqueas metanogênicas serem sensíveis a variações de temperatura e, procurando manter a temperatura a mais próxima possível de 35 ºC, garantindo assim um processo de digestão e gaseificação aceleradas com alto teor na concentração do metano, é uma boa pratica construir em sua totalidade ou maior parte enterrado no solo. 
O biodigestor a ser instalado no mercado Maquinino – Beira vai ser construído abaixo do nível do solo para evitar bruscas variações de temperatura que possam ocorrer, alem de aproveitar o calor da terá e o calor gerado pela lona preta exposta ao sol, que acaba garantido uma melhor temperatura de funcionamento. 
c) Condições de pH: acidez ou alcalinidade
O pH é um índice de acidez ou alcalinidade da mistura no interior do biodigestor e que pode ser medido com a utilização de pH-metro.
Em biodigestores, a faixa de operação esta entre pH 6,0 a 8,0 sendo que o ponto ideal encontra-se em pH 7,0. Valores abaixo dessa faixa determina a queda de produção de biogás, podendo chegar a paralisação quando o pH atinge valores inferiores a 6,0. 
As variações de acidez seguem o mesmo princípio da temperatura, na qual cada grupo de bactérias possui seu ponto ideal de acidez. Nas fases da hidrólise e da acidogênese, o pH ideal fica em torno de 5,2 à 6,3. 
Já na acetogênese e metanogênese o pH ideal fica entre 6,5 à 8. Abaixo do pH crítico pode haver precipitação dos iões metálicos, bem como inibição da acção bacteriana, devido à produção de ácidos, visto que a parede celular bacteriana é mais permeável às moléculas não dissociadas em comparação com suas formas ionizadas. Acima do pH crítico, a partir do qual a concentração de iões carbonato disponíveis é elevada, os metais pesados passam a ser precipitados na forma de carbonatos, e neste caso é acentuada a influência do pH.
Durante o funcionamento de um biodigestor pode haver necessidade de correcção tanto de acidez quanto da alcalinidade do meio. Para maior alcalinidade recomenda-se a utilização de cal, carbonato de sódio (Na2CO3), soda caustica (NaOH), bicarbonato de sódio (NaHCO3), ou bicarbonato de potássio (KHCO3). Para maior acidez recomenda – se o emprego de acido acético (CH3COOH), acetato de sódio (CH3COONa), amoníaco (NH3).
d) Concentração de nutrientes 
A presença de alguns macroelementos como o carbono, nitrogénio, potássio, fósforo e enxofre, alguns micronutrientes minerais, vitaminas e aminoácidos são necessários para o desenvolvimento das arqueas metanogênicas, sendo assim, o conhecimento da composição química e o tipo de biomassa utilizada são importantes. Se for necessário, pode ser feita a dosagem de nutrientes e activadores químicos para que ocorra uma boa fermentação da biomassa (Filho, 1981).
Nitrogénio, sais orgânicos e principalmente Carbono. A relação Carbono/Nitrogênio (C/N) deve ser mantida entre 20:1 e 30:1.
e) Tempo de Retenção Hidráulica
Para o lixo orgânico (vegetais) o tempo de retenção de hidráulica varia de 30 a 90 dias em geral.
f) Teor de água 
Deve situar normalmente em torno de 90% do peso conteúdo total (1:1 ou 1:1,5). Tanto o excesso quanto a falta é prejudicial.
5.15. Operação do biodigestor 
A operação diária do biodigestor é bastante simples, e deve seguir os seguintes passos: 
Depositar o lixo orgânico num contentor de uma separada com o lixo inorgânico. 
Colectar o lixo pela manhã e depositar na caixa de entrada; 
Adicionar água em proporção correcta, de acordo com o indicado para o substrato utilizado; 
Misturar e liberar para o biodigestor, através da caixa de carga; 
Retirar e aplicar o fertilizante nos pequenos campos agrícolas;
Retirar o biogás e engarrafar para posterior uso em diversos fins.
6. Balanço de massa
A representação da digestão anaeróbia pode ser feita pela equação (Kelleher et al., 2002).
De acordo com a tabela cada quilograma de lixo orgânico produz 0,05 m3 de Biogás 
Tabela 6: diferentes substratos para digestores e sua conversão em Biogás 
	Substrato
	Quantidade (Kg)
	Biogás (m3) 
	Esterco fresco de bovino
	10,00
	0,40
	Esterco seco de galinha
	10,00
	4,30
	Esterco seco de suíno
	10,00
	2,50
	Resíduo vegetal seco
	10,00
	4,00
	Resíduo de abatedouro/frigorífico
	10,00
	0,70
	Lixo orgânico 
	10,00
	0,50
Fonte: Filho, 1981 (modificado)
Simplificando a equação
	
Sabe-se que para o biodigestor em estudo o volume de carga diária é de:
VC= 4m3 (lixo orgânico) + 4m3 (agua) = 8m3/dia
A densidade media do Biogás para a composição de 65-70% CH4 e 30-35% de CO2 é de 1,15Kg/m3. 
Portanto a massa do Biogás para um 1m3 é:
A densidade média do lixo orgânico é 250Kg/m3 , portanto a massa do lixo orgânico para 4m3 sera:
A massa da água será: 
De acordo com a tabela 1000Kg do lixo orgânico produz 57,5Kg de Biogás.
A equação de balanço: 
7. Cronograma das actividades
7.1. Actividades para elaboração do projecto 
	Dias
	Ord.
	Descrição das actividades 
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	11
	12
	13
	14
	15
	1
	Levantamento bibliográfico 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	Visita ao campo
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	3
	Recolha de dados e informações 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	4
	Analise dos dados5
	Pré – dimensionamento do Biodigestor 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	6
	Lista dos materiais necessários
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	7
	Levantamento de preços dos materiais no mercado
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	8
	Elaboração do projecto 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	9
	Entrega do projecto 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
7.2. Actividades para Instalação do Biodigestor
	
	Dias
	Ord
	Descrição das actividades
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	1
	Preparação do local
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	Escavar buraco no solo para o tanque de fermentação 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	3
	Escavar buraco no solo para tanque de saída do biofertilizante 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	4
	Escavar buraco no solo cara acomodar a tanque de entrada
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	5
	Construção do tanque de fermentação e parede divisória em alvenaria 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	6
	Construção do selo de d’água 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	7
	Construção do tanque de entrada
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	8
	Construção do tanque de saída
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	9
	Revestimento do tanque de fermentação com lona PVC 0,8mm 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	10
	Colocar tubos de carga e descarga PVC 300mm e colar mangas da lona no biodigestor;
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	11
	Fixar o perímetro da lona PVC, com selo d’água;
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	12
	Instalar a tubulação de biogás
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	13
	Instalação do manómetro 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Ord
	10
	11
	12
	13
	14
	15
	16
	17
	18
	19
	20
	21
	22
	23
	24
	25
	26
	27
	28
	29
	1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	4
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	5
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	6
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	7
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	9
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	10
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	11
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	12
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	13
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
8. Custos/ orçamento do projecto
8.1. Orçamento para Elaboração do Projecto
	Item
	Un.
	Qtd.
	Custo unitário
	Total (MZM)
	1. Deslocações
	
	
	
	
	1.1. Transporte 
	
	
	100,00 
	1.500,00
	1.2. Pequeno-almoço
	
	
	200,00
	3.000,00
	1.3. Almoço 
	
	
	600,00
	9.000,00
	1.4. Água potável 
	L
	45
	33,34
	1.500,00
	Subtotal
	
	
	
	15.000,00
	2. Consumíveis
	
	
	
	
	2.1. Recarga (telemóvel) 
	
	20
	50,00
	1.000,00
	2.2. Papel A4
	
	30
	2,00
	60,00
	2.3. Esferográfica 
	
	2
	10,00
	20,00
	Subtotal
	
	
	
	1.080,00
	3. Outros
	
	
	
	
	3.1. Impressões 
	
	50
	15,00
	750,00
	3.2.encardenaçao 
	
	1
	100,00
	100,00
	3.3. Arquitecto 
	
	1
	3.000,00
	3.000,00
	Subtotal
	 
	 
	 
	3.850,00
	TOTAL (MZM)
	
	
	
	19.930,00
8.2. Orçamento para Implantação do Biodigestor
	Item
	Un.
	Qtd.
	Custo unitário
	Total (MZM)
	1. Consumíveis
	
	
	
	
	1.1.Lona PVC preta 1,00mm
	m2
	20
	225
	4.500
	1.2. Lona PVC preta 0,8mm
	m2
	30
	200
	6.000
	1.3. Tubulação PVC 300mm 
	m
	14
	1200
	16.800
	1.5. Adaptador com anel 20mm x ½” (marron)
	
	2
	156,9
	156,9
	Adaptador curto 20mm x ½”
	
	2
	475
	475
	Fita Veda Rosca 18x25mt
	
	1
	50
	50
	Joelho 90˚ 20mm
	
	1
	950
	950
	Espigão Fixo NPT ½” x ¼”
	
	1
	75
	75
	Niple ½” Tigre Rosca
	
	1
	150,29
	150,29
	Registro EsferaRoscável Tigre
	
	1
	760
	760
	1.6.Bloco de cimento;
	
	670
	30
	20.100
	1.7. Areia grossa
	m3
	12
	6500
	6.500
	1.8. Pedra fina
	m3
	6
	14000
	14.000
	1.9. Cimento
	
	50
	500
	25.000
	1.10. Arame
	
	1
	200
	200
	1.11. Ferro 6mm
	
	30
	100
	3.000
	1.12. Ferro 8mm 
	
	50
	150
	7.500
	1.13. Ferro 10mm
	
	30
	250
	6.600
	1.14. Cola especial
	
	1
	1036,8
	1.036,8
	1.16.chapa lisa
	m2
	18
	4370
	78.660
	1.17. Cantoneiras 
	m
	36
	1200
	7.200
	1.18. Tubulação PVC 150mm
	m
	9
	1500
	1.500
	2.20. Manómetro 
	
	1
	3000
	3.000
	Subtotal
	
	
	
	204.214,00
	3. Outros
	
	
	
	
	3.1. Mão-de-obra de preparação do local 
	
	
	
	2.000
	3.2. Mão-de-obra de construção civil 
	
	
	
	100.000
	3.3. Serviços de guarda 
	
	
	
	15.000
	Subtotal
	
	
	
	117.000
	TOTAL (MZM)
	
	
	
	321.214,00
9. Considerações Finais 
Após a realização do presente trabalho de que é apresentado um projecto de dimensionamento de um biodigestor para produção de gás a partir de lixo orgânico gerado/ produzido no mercado Maquinino-Beira, nota-se que um biodigestor possui como vantagens o reaproveitamento da matéria orgânica que seria descartada para produzir gás que pode ser utilizado diretamente em sistemas de condicionamento ambiental ou indiretamente para produção de eletricidade. O biofertilizante resultante do processo de fermentação ainda pode ser utilizado como adubo no cultivo de diversos plantios. 
Pode-se observar que a produção do biogás proposta neste trabalho, através das pesquisas realizadas e aqui expostas, torna-se viável por meio do aquecimento do biodigestor, preferencialmente de forma natural, como por exemplo, o aquecimento solar auxiliado por uma lona preta. Foi verificado que a quantidade de lixo e o tempo de armazenamento para a produção do gás pode durar meses ou até anos. Sendo assim, é de destacar que são necessários testes de modo que se verifique o funcionamento do biodigestor ora proposto.
10. Referências bibliográficas 
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CHERNICHARO, C. A. de L. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: reatores anaeróbios. Belo Horizonte: Segrac, 1997, v. 5. 245 p.
KELLEHER, B. P.; LEAHY, J. J.; HENIHAN, A. M.; O’DWYER, T.F.; SUTTON, D.;LEAHY, M.J. Advances in poultry litter disposal technology – a review Bioresource Technology. v.83, p. 27-36, 2002.
COMASTRI FILHO, J. A. BIOGÁS: Independência Energética do Pantanal Matogrossense. EMBRAPA, Corumbá-MS, circular técnica n0 9, out. 1981.
DEGANUTTI, Roberto et al. Biodigestores rurais: modelo indiano, chinês e batelada. Procedings of the 4th Encontro de Energia no Meio Rural, 2002.
OLIVEIRA, P. A. V.; Higarashi, M. M. Geração e utilização de biogás em unidades de produção de suínos. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, 2006,42p.
SEIXAS, J.; FOLLE, S.; MARCHETTI, D. Construção e funcionamento de biodigestores. Brasília: EMBRAPA-DID, Circular técnica n 4, 1980.
RIBEIRO, D. S, et al. Determinação das Dimensões de um Biodigestor em 
Função da Proporção Gás/Fase Líquida. Revista Holos, ano 27, vol. 1. 2011.
PROJETO BIODIGESTOR ENERGIA RENOVÁVEL. Biodigestão. Disponível em: http://biodigestor.zzl.org/index.php?pag=biodig. Último acesso em julho de 2014.
BARRERA, P. Biodigestores: energia, fertilidade e saneamento para a zona rural. São Paulo: Ícone, 1993.
FILHO, J. A. C. Biogás, independência energética do Pantanal Matogrossense. Circular técnica nº. 9. Corumbá, EMBRAPA, 53 p., 1981.
Paulino e Semo	Página 5