Anaerobic biodigester for sustainable biogas production on a rural property in the city of Açailândia, Maranhão, Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4262

Keywords:

Biodigestion; Biofertilizer; Methanization.

Abstract

This work had as objective, the construction and implantation of an economically viable biomass anaerobic digester for the sustainable production of biogas and natural biofertilizer, in a rural property in the municipality of Açailândia-MA. The biogas generation estimate was based on the percentage of volatile solids in the biomass (bovine manure) used. A daily generation of 300 kg of manure was obtained. The gravimetric methodology was used to calculate the percentage of total solids, volatile solids, and fixed solids. The organic load of the biodigester was calculated, the estimated flame time, light time, and reduced energy tariff. The system was assembled using low-cost materials. Methane production of 0.361 m³/day, making it possible to keep the flame of a domestic stove in operation for 49 min/day or used to generate approximately 2.33 kW/h per day or to keep a biogas lamp on for 5h and 27h min/day, and may also be saving R $ 1.30/day on the energy bill. In addition to gas, the process of methanization of cattle manure generated a natural biofertilizer, which can be commercialized or even used by the owner of the biodigester. Direct burning of the gas right after generation is beneficial, as it is complete combustion, generating only water and carbon dioxide, much less polluting than methane. The use of biodigesters and methanization are alternatives for replacing liquefied petroleum gas, which can possibly supply the demand for electrical or thermal energy and also reduce costs in communities and rural enterprises.

 

References

ABNT, RDJ. (1989). Águas-Determinação de Resíduos (Sólidos)-Método Gravimétrico: NBR 10664. Rio de Janeiro, 14.

Bahr, T, Fricke, K, Hillebrecht, K, Kolsch, F, & Reinhard, B. (2006). Clean Development Mechanism, Abfallbehandlung und Methangasoxidation zur Minimierung von Methangasemissionen. Müll und Abfall, 6(06), 291.

Baldacin, ACS, & Pinto, GMF. (2015). Biodigestão anaeróbia da vinhaça: aproveitamento energético do biogás. Revista Eletrônica FACP, 7, 1-47.

Bezerra, KLP, Ferreira, AHC, Cardoso, E, Monteiro, JM, Amorim, IS., Júnior, H, & Silva, R. (2014). Uso de biodigestores na suinocultura. Nutritime, Viçosa, Mg, 11(275), 3714-3722.

Coldebella, A, de Souza, SNM, Ferri, P, & Kolling, EM. (2008). Viabilidade da geração de energia elétrica através de um motor gerador utilizando biogás da suinocultura. Informe Gepec, 12(2), 44-55.

Cruz, H, Barros, R, Santos, I, & Tiago Filho, G. (2019). Estudo do potencial de geração de energia elétrica a partir do biogás de digestão anaeróbia de resíduos alimentares. Research, Society and Development, 8(5), e3785811.

dos Santos, EB, & de Nardi Junior, G. (2013). Produção de biogás a partir de dejetos de origem animal. Tekhne e Logos, 4(2), 80-90.

Dotto, RB, & Wolff, DB (2012). Biodigestão e produção de biogás utilizando dejetos bovinos. Disciplinarum Scientia Naturais e Tecnológicas, 13(1), 13-26.

Equatorial, (2019). Agencia WEB, Cobrança de tarifas. Acesso em 12 dezembro 2019, Disponível em: https://ma.equatorialenergia.com.br/informacoes-gerais/valor-de-tarifas-e-servicos/#residencial-normal

Gênero, LC, Guerini, M, Torres, Q, Frigo, EP, & Zanon, E. (2013). Produção de hidrogênio a partir do biogás. Acta Iguazu, 2(1), 29-42.

Gomes, MHSC, Oliveira, EC, Bresciani, LP, & da Silva Pereira, R. (2014). Política nacional de resíduos sólidos: perspectivas de cumprimento da Lei 12.305/2010 nos municípios brasileiros, municípios paulistas e municípios da região do ABC. Revista de Administração da Universidade Federal de Santa Maria, 7, 93-109.

Molino, A, Nanna, F, Ding, Y, Bikson, B, & Braccio, G. (2013). Biomethane production by anaerobic digestion of organic waste. Fuel, 103, 1003-1009.

Neto, EDD, Alvarenga, LH, de Melo Costa, L, Nascimento, PH, Silveira, RZ, & de Melo Leite, LH. (2010). Implementação e avaliação de um biodigestor de produção descontínua. e-xacta, 3(2).

Neto, PN, & Moreira, TA. (2010). Política nacional de resíduos sólidos-reflexões a cerca do novo marco regulatório nacional. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online), (15), 10-19.

Slapnig, PE, Vasconcelos, EC, & Janissek, PR. (2018). Comparação de partículas totais em suspensão via determinação gravimétrica com amostragem de grande e pequeno volume no estado do Paraná, Brasil. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online), (50), 26-38.

Pereira, LC, Balbino, MV, Viana, LS, Farias, NDSN, Xavier, RDR, Ramos, WQ & Antonio, J. (2018a). Estudo comparativo de biogás produzido com resíduos animais1. Revista Brasileira de Energias Renováveis, 7(4), 406-422.

Pereira, AS et al. (2018b). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Acesso em: 7 maio 2020. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Pereira, V, Ferreira-Jr, JM, Martinez, GAS, & Tomachuk, CR. (2015). Avaliação de sistema de colunas para remediação de biogás a partir de biomassa não digerida. HOLOS, 8, 242-251.

Proença, CA, & Machado, GCXMP. (2018). Biodigestores como tecnologia social para promoção da saúde: Estudo de caso para saneamento residencial em áreas periféricas. Saúde em Redes, 4(3), 87-99.

Rodrigues, NS, Blans, NB, & Sclindwein, MM. (2018). Uso de biodigestores para impulsionar a sustentabilidade ambiental/Use of biodigestors to impulse environmental sustainability. Brazilian Journal of Development, 5(1), 462-487.

Silva, ACG, & de Menezes Trevisan, G. (2019). Processo de produção e aproveitamento energético do biogás: uma revisão dos sistemas e tecnologias existentes no mercado. Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, 10(2), 197-210.

Silva, JAD, Oliveira, APD, Alves, GDS, Cavalcante, LF, De Oliveira, AN, & Araújo, MA. (2012). Rendimento do inhame adubado com esterco bovino e biofertilizante no solo e na folha. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 16(3), 253-257.

Tinel, FP, & Ribeiro, JA. (2013). Estudo sobre a eficiência dos fogões a gás, elétrico resistivo e elétrico indutivo. Revista Ciências do Ambiente On-Line, 9(1).

Vansetto, CC, & Ghisi, T. (2019). Resíduos sólidos e cooperativas de reciclagem: a Arquitetura como promotora social e ambiental. Labor E Engenho, 13, e019019-e019019.

Vieira, MT, Miranda, D, & Basquerotto, C. (2016). Utilização do subproduto proveniente da produção de biogás como fertilizante. Revista Conexão Eletrônica, 13(1).

Xavier, CDA, & Lucas Júnior, JD. (2010). Parâmetros de dimensionamento para biodigestores batelada operados com dejetos de vacas leiteiras com e sem uso de inóculo. Engenharia Agrícola, 30(2), 212-223.

Published

17/05/2020

How to Cite

SANTOS, C. A. A. S. dos; CUTRIM JÚNIOR, C. F.; OLIVEIRA, L. L.; SILVA, P. H. F. da; DIAS, I. C. C. M.; NASCIMENTO, B. L. M.; SERRA, M. A. A. de O.; FAÇANHA FILHO, P. de F. Anaerobic biodigester for sustainable biogas production on a rural property in the city of Açailândia, Maranhão, Brazil. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 7, p. e362974262, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i7.4262. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/4262. Acesso em: 14 nov. 2024.

Issue

Section

Engineerings