O que é um reator Plug flow?

O que é um reator Plug Flow?

Descubra um pouco sobre os Reatores Plug Flow na Produção de Biogás.

O que é um reator Plug Flow?

Você sabia que o reator plug flow (ou reator de fluxo pistão) é um tipo de reator muito utilizado na produção de biogás. Nele, o substrato (matéria orgânica) entra em uma extremidade do reator e se move em linha reta até a outra extremidade, onde o biogás e o digestato (resíduo final) são coletados. O movimento do substrato no reator plug flow é semelhante ao de um pistão, daí o nome.

Características do Reator Plug Flow

• Fluxo Unidirecional: O material orgânico se move em uma direção ao longo do reator, sem mistura significativa com o material em outras partes do reator.
• Tempo de Retenção: Cada "plug" de substrato permanece no reator por um tempo determinado, permitindo um controle preciso do tempo de retenção.
• Degradação Contínua: O substrato é continuamente decomposto à medida que se move pelo reator, promovendo uma conversão eficiente em biogás.
• Estrutura Longitudinal: Tipicamente, esses reatores são longos e estreitos, otimizados para maximizar o contato do substrato com os microrganismos que realizam a digestão anaeróbia.
• Uniformidade: Idealmente, cada seção do reator está em uma fase diferente de degradação, garantindo um processo contínuo e eficiente.

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Vantagens

• Eficiência: Como o fluxo é unidirecional, há uma melhor utilização do espaço e um controle mais eficiente do processo.
• Controle do Processo: O tempo de retenção pode ser ajustado conforme necessário, o que é útil para diferentes tipos de substrato.
• Redução de Curto-Circuito: Há menos risco de material não decomposto ser expelido prematuramente.

Desvantagens

• Custo Inicial: Pode ser mais caro de construir em comparação com outros tipos de reatores.
• Manutenção: A manutenção pode ser mais complexa devido à necessidade de garantir um fluxo constante e controlado.

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Quais as semelhanças e diferenças entre um reator plug flow (RFP) aplicado em processos anaeróbios para produção de biogás e os biodigestores lagoa coberta (BLC)?

Os reatores plug flow (RFP) e os biodigestores lagoa coberta (BLC) são ambos utilizados para a digestão anaeróbia e produção de biogás, mas apresentam diferenças significativas em sua operação e estrutura, além de algumas semelhanças.

Controle de Temperatura e Condições Operacionais:

• RFP: Pode ser projetado para operar em condições controladas, permitindo ajustes na temperatura e outros parâmetros, o que é crucial para reações rápidas e eficientes.
• BLC: Geralmente, não possui um sistema de aquecimento, o que torna sua operação mais suscetível a variações de temperatura, especialmente em climas frios, afetando a produção de biogás.

Tempo de Retenção:

• RFP: O tempo de retenção pode ser ajustado de acordo com a carga orgânica e as características do resíduo, permitindo uma maior flexibilidade na operação.
• BLC: O tempo de retenção hidráulica é fixo e geralmente em torno de 30 dias, o que pode limitar a eficiência em condições variáveis.

Diferenças:

• Estrutura: O BLC é uma lagoa escavada e coberta, enquanto o RFP pode ser um sistema tubular ou de outro formato, não necessariamente limitado a uma configuração de lagoa.
• Controle Operacional: O RFP geralmente permite um maior controle sobre as condições operacionais, como temperatura e pH, enquanto o BLC é mais suscetível a variações ambientais, o que pode impactar sua eficiência.
• Complexidade e Custo: O BLC é considerado uma solução mais simples e de baixo custo, enquanto os RFPs podem envolver tecnologias mais complexas e investimentos maiores.

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Para saber mais sobre os reatores plug flow, acesse:

• CHERNICHARO, CA de L. et al. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: reatores anaeróbios. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, v. 5, p. 379, 2007.
• KUNZ, Airton; STEINMETZ, Ricardo Luis Radis; DO AMARAL, André Cestonaro. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. 2. ed. Concórdia: Sbera: Embrapa Suínos e Aves, 2022. Páginas: 214 p. ISBN: 978-65-88155-02-8
• LIMA, H. Q. Avaliação dos modelos Hashimoto e AMS-III.D para produção de metano com dejetos de suínos. 2011. 99 f. Dissertação (Mestrado) – Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas, Universidade Federal do ABC, Santo André – SP, 2011.
• JAGADISH, K. S. et al. Plug flow digestors for biogas generation from leaf biomass. Biomass and Bioenergy, v. 14, n. 5-6, p. 415-423, 1998. DOI: 10.1016/S0961-9534(98)00003-8 
• Plug Flow Reactor - ScienceDirect

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Até breve!

Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são grânulos?

Sobre processos anaeróbios, em algumas condições há a formação de estruturas constituídas por micro-organismos anaeróbios, os grânulos anaeróbios.

Essas estruturas (aglomerados de diferentes micro-organismos) possibilitam de forma mais eficiente a transferência de nutrientes e favorecem a sobrevivência da comunidade microbiana.

Esses aglomerados de micro-organismos densamente agrupados contribuem para aceleração do processo de digestão anaeróbia, principalmente em lodos de reatores UASB.

Os grânulos anaeróbios são esferas muito pequenas e possuem uma vasta comunidade de seres vivos. Atuam na decomposição da matéria orgânica e possibilitam reciclagem de nutrientes.

Seguindo o conceito sobre “pequenas pérolas com conteúdo adensado” o Portal Energia e Biogás publica uma série de posts “Grânulos do Saber” -  pequenos posts para contribuir com disseminação de informações sobre processo de produção de biogás.

Acompanhe sempre o nosso conteúdo específico sobre a ciência por trás do processo anaeróbio e produção de biogás.

Em breve novos posts “Grânulos do Saber”.
Até logo!

Para explorar outros conceitos, acesse o nosso Glossário.

Acesse também Biogás no Brasil.

Obrigado e boa leitura!

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• Biogás, Biometano
• Digestão Anaeróbia
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