APROVEITAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ORGÂNICOS PARA A PRODUÇÃO DE BIOGÁS: ESTUDO DE CASO NA ESCOLA FÉLIX MIELLI VENERANDO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

ESCOLA DE QUÍMICA

O APROVEITAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ORGÂNICOS PARA A PRODUÇÃO DE BIOGÁS: ESTUDO DE CASO NA ESCOLA FÉLIX MIELLI VENERANDO

Ana Beatriz Souza Gomes

Gabriela Medeiros de Carvalho Gondim Dias

Gabriele Gomes de Brito

Nathália Ferreirinha dos Reis Teixeira

Raíssa de Oliveira Santos da Cruz

Yasmin Peres Baptista

RIO DE JANEIRO

OUTUBRO DE 2020

SUMÁRIO

1.        Introdução        2

2.        Materiais e Métodos:        3

2.1.        Estudo de Caso:        3

2.2.        Dimensionamento do Biodigestor        6

3.        Resultados e discussão:        8

4.        Conclusões:        8

5.        Referências Bibliográficas:        9

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Escola Félix Mielli Venerando no mapa        4

Figura 2. Biodigestor de domo fixo        6

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Dados do Estudo de Caso        5

Tabela 2 - Tabela de Variáveis        7

Tabela 3 - Valores de dimensionamento do presente estudo        11

Tabela 4 - Valores de dimensionamento de diferentes autores        11

1. Introdução

O Brasil é, atualmente, o 3º maior produtor de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) do mundo, produzindo 88 milhões de toneladas destes resíduos por ano, atrás apenas dos Estados Unidos e da China (ALMEIDA, 2020). Dentre estes resíduos, a fração orgânica dos Resíduos Sólidos Domiciliares (RDO) está estimada em cerca de 49,2% destes (QUINTAES et al., 2018). Geralmente, os Resíduos Orgânicos, produzidos pela população, vão para Lixões, que são impróprios para o despejo destes resíduos; Aterros Sanitários ou Aterros Controlados, onde o biogás ocasionalmente produzido poucas vezes é usado, por não possuir a pureza adequada, e, no caso dos controlados, há risco de ocorrer vazamento para o solo, o que acaba causando uma contaminação do solo e dos lençóis freáticos (CERCA DE..., 2018).

Um dos destinos viáveis para a parcela orgânica dos RDO, é o uso destes resíduos na produção do biogás, que pode ser usado como fonte de energia. O biogás é composto majoritariamente por metano (CH4) e gás carbônico (CO2), gases estes extremamente prejudiciais ao meio ambiente (((O))ECO, 2014), pois são grandes contribuintes para o aquecimento global. Sendo assim, a geração de energia por esta fonte contribui para a redução do efeito estufa, visto que esses gases deixarão de ser liberados na atmosfera, onde agravam o efeito estufa, e passam a ser utilizados como fonte renovável de energia (MILANEZ et al., 2018).

Tendo em vista o alto teor energético do biogás, ele pode ser considerado uma alternativa de baixo custo e sustentável para o uso de combustíveis fósseis na geração de energia, em pequena ou grande escala, por ser uma fonte renovável e menos nociva ao meio ambiente. Além de contribuir para o reaproveitamento dos resíduos orgânicos produzidos, diminuindo a quantidade do mesmo no meio ambiente, já que este será direcionado para um biodigestor, ao invés de para lixões, como seria, que são irregulares e proibidos por Lei, mas ainda muito utilizados por uma grande quantia de pessoas.

A produção de biogás acontece por meio da digestão anaeróbia, onde a matéria orgânica destes resíduos sofre uma decomposição através de 4 etapas: Hidrólise, Acidogênese, Acetanogênese e Metanogênese; onde o produto destas etapas é o Biogás. A digestão anaeróbia é realizada no interior de um biodigestor, equipamento que proporciona condições favoráveis para que a degradação da matéria orgânica seja realizada (CIBIOGÁS et al., 2020).

Há uma grande variedade de modelos e tipos de Biodigestores, que são caracterizados por diversos parâmetros, dentre eles estão: o modo de operação, a quantidade e o tipo do substrato disponível, a necessidade de energia e a necessidade de tratamento do substrato (CIBIOGÁS et al., 2020).

1. Materiais e Métodos:

1. Estudo de Caso:

Para exemplificar o funcionamento de um biodigestor de maneira mais completa, será simulada a instalação deste na Escola Félix Mielli Venerando, localizada no bairro do Caju, no Estado do Rio de Janeiro. Na Figura 1 é apresentada a localização da Escola no mapa:

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Figura 1. Escola Félix Mielli Venerando no mapa. Fonte: Google Maps

Na Tabela 1 estão listados os dados primordiais para a realização do Estudo de Caso:

Tabela 1 - Dados do Estudo de Caso

Quantidade de Alunos	Quantidade de Funcionários	Total de Pessoas	Geração per capita de RSU	Taxa de Resíduos Orgânicos dos RDO
392	41	433	1,86kg/hab/dia	49,2%

Dados: INEP, 2018; ALMEIDA, 2020; QUINTAES et al., 2018.

        Com essas informações, é possível estimar a quantidade de resíduos orgânicos produzidos pela escola diariamente, sabendo que esta é constituída por 49,2% do RSU per capita, multiplicado pelo total de pessoas:

• RDO = 49.2% × 1,86 kg/hab/dia × 433
• RDO = 394 kg/dia

Conclui-se então, que a quantidade de resíduos sólidos produzidos pela escola diariamente, é de 394 kg/dia.

Considerando esses dados e, sabendo que o biorreator deverá ser construído no subsolo; e que a alimentação dele é contínua, pois seu substrato será os restos alimentares da cantina nos horários de almoço e janta (12h e 18h), basta decidir se o biodigestor que mais satisfaz as especificações é o de domo fixo (modelo chinês) ou o de domo flutuante (modelo indiano). Sabendo que: o reator de domo fixo possui a construção menos custosa; é o que possui a maior parte enterrada no solo, tendo como partes expostas apenas a área de alimentação, de retirada do gás e a câmara reguladora de pressão; é notório que este é o mais adequado para a instalação na escola que o de domo flutuante (IFRJ/Biodigestores, 2020).