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Tipo: Tese
Título: Uso de biodigestor como proposta de tecnologia social de convivência com o semiárido
Título em inglês: Use of biodigester as a social technology proposal for livelihood with the semi-arid
Autor(es): Praciano, Aline Castro
Orientador: Monteiro, Leonardo de Almeida
Coorientador: Gorayeb, Adryane
Palavras-chave: Biogás;Energia térmica;Forquilha;Biogas;Thermal energy;Forquilha
Data do documento: 2021
Citação: PRACIANO, Aline Castro. Uso de biodigestor como proposta de tecnologia social de convivência com o semiárido. 2021. 90 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: A inflação no Brasil, atingiu a maior taxa para o mês de agosto (0,87%) em 21 anos. Provocando sucessivos aumentos no gás de cozinha, comercializado atualmente no Ceará a R$110,00 (Cento e dez reais). O biogás é uma fonte de energia limpa e renovável, que pode ser convertida em energia térmica e elétrica, e, portanto, pode ser uma alternativa viável na substituição da lenha e do gás de cozinha (GLP - Gás Liquefeito de Petróleo), comumente, utilizados para a cocção de alimentos na zona rural do Sul Global. A maioria dos habitantes do semiárido brasileiro, em destaque o cearense, encontram-se em situação de vulnerabilidade socioeconômica. A segurança energética, principalmente quando se trata da disponibilidade de energia térmica para cocção de alimentos, também interfere na segurança alimentar dessa população. Por isso, acredita-se que propor fontes alternativas, viáveis e eficientes, de energia térmica, como o uso de biodigestores para a produção de biogás, seja uma forma de melhorar a qualidade de vida das pessoas que residem em zonas rurais do interior do país. O objetivo dessa pesquisa foi propor o uso de biodigestores para produção de biogás, através de uma adaptação tecnológica, visando substituir o gás de cozinha, lenha e/ou carvão como fonte de energia térmica para a cocção de alimentos em casas de agricultores de agricultura familiar do semiárido cearense, com o intuito de mitigar a vulnerabilidade socioeconômica, melhorando a segurança energética e alimentar dessas famílias. Nesse sentido, utilizou-se um protótipo de biodigestor de pequeno porte, em regime de batelada, empregando como biomassa o esterco bovino fresco, sob 30 dias de retenção hidráulica. Para isso caracterizou-se a produção de biogás investigando os principais fatores capazes de inibir a produção de biogás, são eles: pH, temperatura, sólidos totais, sólidos fixos, sólidos voláteis, ácidos graxos voláteis (AVG), relação C/N, volume de biogás gerado e concentração de metano, também foi proposto um projeto conceitual em escala real. Como resultado dessa investigação construiu-se um protótipo de biodigestor capaz de produzir biogás de forma satisfatória. Também realizou-se a caracterização da produção de biogás que apresentou pH inicial de 6,86, durante o ciclo apresentou uma moda de 5,8 e ao final estabilizou em 7,20. A temperatura inicial foi de 30 ºC, durante o ciclo apresentou uma média de 28,9 °C, e ao final 28 °C. O esterco bovino utilizado como biomassa possuía 8,1% de sólidos totais, 2,2 % de sólidos fixos e 5,8% de sólidos voláteis. A biomassa digerida apresentou 6,5% de sólidos totais, 1,6 % de sólidos fixos e 4,9% de sólidos voláteis. A concentração inicial de AGV foi de 58,32 mg HAc.L-1 e a concentração final foi de 32,05 mg HAc.L-1. A biomassa apresentou uma relação C/N de 13,28. O volume de biogás gerado foi de 1,56 L.L-1. d-1, com 65% de concentração de metano. O projeto conceitual proposto foi representado em desenho computacional, orçado em R$3.670,37 (Três mil, seiscentos e setenta reais e trinta e sete centavos), com um payback de 33 meses, considerando o consumo mensal de 1 botijão de gás de cozinha (GLP). Também foi realizada uma simulação de financiamento para o projeto em 36 prestações, de valores decrescente, sendo a primeira R$125,02 (Cento e vinte e cinco reais e dois centavos), e a última R$98,64 (Noventa e oito reais e sessenta e quatro centavos). E por tanto mostrou-se um projeto viável economicamente.
Abstract: Inflation in Brazil reached the highest rate for the month of August (0.87%) in the last 21 years. Causing successive increases in the price of cooking gas, currently sold in Ceará for R$110.00 (One hundred and ten reais). Biogas is a source of clean and renewable energy, which can be converted into thermal and electrical energy, and therefore can be a viable alternative in replacing firewood and LPG (Liquefied Petroleum Gas), commonly used for cooking food in the rural areas of the Global South. The majority of the inhabitants of the Brazilian semi-arid region, especially in the state of Ceara, are in a situation of socioeconomic vulnerability. Energy security, especially when it comes to the availability of thermal energy for cooking food, also interferes with the food security of this population. Therefore, it is believed that proposing alternative sources of thermal energy, viable and efficient, such as the use of biodigesters for the production of biogas, is a way to improve the quality of life of people living in rural areas in the countryside. The aim of this research was to propose the use of biodigesters for the production of biogas, through a technological adaptation, in order to replace cooking gas, firewood and/or coal as a source of thermal energy for cooking food in homes of family farmers in the semi-arid region of Ceará, in order to mitigate socioeconomic vulnerability, improving the energy and food security of these families. In this sense, we used a prototype of a small biodigester, in batch mode, using as biomass fresh bovine manure, under 30 days of hydraulic retention. For this purpose, the biogas production was characterized by investigating the main factors capable of inhibiting the production of biogas, namely: pH, temperature, total solids, fixed solids, volatile solids, volatile fatty acids (VFA), C/N ratio, volume of biogas generated and methane concentration. As a result of this investigation a prototype biodigester capable of producing biogas in a satisfactory manner was built. The characterization of the biogas production was also performed. The initial pH was 6.86, during the cycle it presented a mode of 5.8 and at the end it stabilized at 7.20. The initial temperature was 30°C, during the cycle it presented an average of 28.9°C, and at the end 28°C. The bovine manure used as biomass had 8.1% of total solids, 2.2% of fixed solids and 5.8% of volatile solids. The digested biomass presented 6.5% of total solids, 1.6% of fixed solids and 4.9% of volatile solids. The initial VFA concentration was 58.32 mg HAc.L-1 and the final concentration was 32.05 mg HAc.L-1. The biomass presented a C/N ratio of 13.28. The volume of biogas generated was 1.56 L.L-1. d-1, with 65% methane concentration. The proposed conceptual project was represented in a computational drawing, budgeted at R$3,670.37 (Three thousand, six hundred and seventy reais and thirty-seven cents), with a payback period of 33 months, considering the monthly consumption of 1 bottled of cooking gas (LPG). It was also performed a financing simulation for the project in 36 installments, of decreasing values, being the first R$125.02 (One hundred and twenty-five reais and two cents), and the last R$98.64 (Ninety-eight reais and sixty-four cents). And so, it proved to be an economically viable project.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61552
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