4º Ep - Tubo Eudiômetro

Sistema para medição volumétrico de biogás. Série Especial - Equipamentos para área de Biogás: reportagens especiais com o objetivo de apresentar equipamentos, ferramentas e softwares para trabalhos com digestão anaeróbia, produção de biogás e biometano.

4º Ep - Tubo Eudiômetro
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Série Especial
Equipamentos para área de biogás

Tubo Eudiômetro

Sistema de medição volumétrico de gases.

O que é um Eudiômetro?

Eudiômetro é um instrumento de laboratório projetado para medir o volume de gases. Basicamente o eudiômetro é um tubo cilíndrico, alongado, graduado, produzido em vidro resistente a variação de pressão.

Há diferentes configurações de eudiômetros, entre tanto, todos os modelos possuem o mesmo princípio de funcionamento baseado no deslocamento de um fluído inerte para quantificar o volume dos gases armazenados no seu interior.

Como funciona o Eudiômetro?

O esquema básico de funcionamento é bem simples. O eudiômetro é preenchido com algum fluído específico (conforme o tipo de ensaio que será realizado). A extremidade superior é fechada e a extremidade inferior é conectada diretamente com reator onde ocorrerá processo bioquímico que irá resultar na produção de gases.

No caso de processo de digestão anaeróbia, o tubo de ensaio (exemplificado a esquerda na figura 1) representa um reator anaeróbio com a mistura de inóculo e substrato. Durante a degradação anaeróbia da amostra de substrato ocorrerá a formação de biogás.

O biogás produzido ficará armazenado no interior do tubo eudiômetro, deslocando para fora do tubo o líquido que ocupava o volume que agora passará a ser ocupado pelo biogás. Como o tubo eudiômetro é graduado, é possível acompanhar o processo e quantificar o volume de biogás produzido durante o tempo de realização do ensaio de digestão anaeróbia.

Utilizando o mesmo princípio físico, também seria possível mensurar (volume e massa) o líquido deslocado, caso fosse utilizado um frasco reservatório graduado, sobre uma balança.

Figura 1 – Princípio de funcionamento. Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Eudiometer

O líquido selante pode ser inerte aos elementos presente no gás, evitando que algum dos elementos que compõem o biogás fique dissolvido no líquido e/ou escape para fora do sistema, possibilitando a coleta de uma amostra integra de gás para análise em um equipamento apropriado, como analisador de biogás ou análise de cromatografia gasosa.

Também há possibilidade do líquido selante ser produzido com objetivo de capturar algum elemento específico da composição do biogás. Por exemplo é possível utilizar como líquido selante uma solução que absorva o dióxido de carbono (CO2) e que seja inerte ao metano (CH4). Esse é um exemplo para quantificar no eudiômetro o volume que corresponda apenas ao metano (CH4) produzido.

    Aspecto construtivo do tubo Eudiômetro

    Um dos modelos de tubo eudiômetro mais utilizado nos laboratórios de biogás no Brasil são tubo cilíndricos, alongados, feito em vidro e com escala de medição nas laterais. Geralmente é fornecido com escalas de medição de até 500 mililitros (mL).

    O tubo eudiômetro é um dos instrumentos utilizados para a realização de ensaios para determinar o potencial bioquímico de biogás (PBB) ou de metano (PBM), conforme Figura 2.

    Figura 2 – Tubo Eudiômetro, reator e estrutura experimental (banho-maria e aparato experimental) 
    Fonte: arquivo pessoal – Heleno Quevedo de Lima

    A montagem da estrutura experimental, de acordo com a DIN 38 414 (S8) consiste dos seguintes itens, conforme apresentado na Figura 2:

      1. Frasco reator, volume de 500ml (de acordo com DIN 12.039-W500); 
      2. Tubo eudiômetro, volume 500 ml, diâmetro de 30 mm, escala de 1 ml; 
      3. Tubo interno, 6 mm de diâmetro; 
      4. Identificação do início da escala (ponto que marca 0 ml); 
      5. Suporte de fixação e ancoragem do tubo interno; 
      6. Mangueira; 
      7. Frasco reservatório; 
      8. Torneira de vidro com junto cônica.

      O princípio de funcionamento ocorre da seguinte forma: o frasco reator (a) recebe a amostra a ser biometanizada, composta por uma mistura de substrato e inóculo, que deve ocupar cerca de 70% do volume do reator, deixando o restante 30% de seu volume como “headspace”, que deve ser inertizado com nitrogênio ou uma mistura de nitrogênio e gás carbônico. Este frasco fica imerso em um banho-maria, mantendo a temperatura do processo ( normalmente entre 35 e 37±1 °C). O processo de digestão anaeróbia, nessas condições operacionais, favorece a ação dos micro-organismos mesófilos que ao consumirem a matéria orgânica produzem biogás. As emissões de biogás fluem do frasco reator (a) para o tubo eudiômetro (b) por meio do tubo interno (c). O volume de biogás produzido desloca o líquido selante do tubo eudiômetro para o frasco reservatório (g).

      Figura 3 – Detalhe dos frascos reatores (250 ml) no banho-maria a 35°C, conectados aos tubos  eudiômetros
      Fonte: arquivo pessoal – Heleno Quevedo de Lima

      Figura 4 – Detalhe da extremidade inferior, junta esmerilhada
      Fonte: arquivo pessoal – Heleno Quevedo de Lima

      Figura 5 – Detalhe da extremidade superior, torneiras de vidros
      Fonte: arquivo pessoal – Heleno Quevedo de Lima

      Referências

      • DE LIMA, Heleno Quevedo. Determinação de parâmetros cinéticos do processo de digestão anaeróbia dos resíduos orgânicos de Santo André–SP por meio de testes do potencial bioquímico de metano. 2016. Universidade Federal do ABC, Santo André/SP, 2021. 153 p. Tese (Doutorado em Energia) – Programa de Pós-graduação em Energia, 2016. 
      • DIN‐38414‐8. German standard methods for the examination of water, wastewater and sludge; sludge and sediments (group S); determination of the amenability to anaerobic digestion (S 8). 1985.
      • VDI 4630:2006 – VDI-Standard: VDI 4630 Fermentation of organic materials – Characterization of the substrate, sampling, collection of material data, fermentation tests

      Confira todos os episódios da Série Especial - Equipamentos para área de Biogás

      Uma série de reportagens especiais com o objetivo de apresentar equipamentos, ferramentas e softwares para trabalhos com digestão anaeróbia, produção de biogás e biometano.

      ⇒ 1º Episódio - Analisador de Biogás

      ⇒ 2º Episódio - Sonda Multigás

      ⇒ 3º Episódio - Gas Endeavour

      ⇒ 4º Episódio - Tubo Eudiômetro

      ⇒ 5º Episódio - Alimentadores de Substratos Sólidos

      Agradecimentos especias:

      • Prof. Dr. Gilberto Martins
      • Prof. Dr. Oscar Daniel Valmaña García
      • Dr. Ricardo Steinmetz

      O Portal Energia e Biogás ® agradece aos pesquisadores pelas valorosas contribuições para desenvolvimento dessa matéria especial. 

      Aguarde!

      Em breve novos episódios da série com destaque para mais equipamentos para área de biogás e digestão anaeróbia.

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