Substrato, a matéria-prima para produzir biogás

Quais são os principais substratos, utilizados no Brasil, para produção de biogás?

Substrato, a matéria-prima para produzir biogás
Substratos para produção de biogás
Conteúdos
Conceitos

De acordo com DEUBLEIN & STEINHAUSER (2011) a formação do metano é um processo biológico que ocorre naturalmente quando o resíduo orgânico (biomassa) se decompõe em uma atmosfera úmida na ausência de oxigênio, mas na presença de um grupo de micro-organismos que são metabolicamente ativos.

 
A biomassa adequada para digestão anaeróbia é denominada “substrato”.

O que é substrato?

Quando se trata de produção de biogás, substrato é toda biomassa (matéria orgânica de origem vegetal ou animal) usada com a finalidade de produzir energia por meio do processo de digestão anaeróbia. Todo resíduo orgânico é uma biomassa.

Desta forma, o substrato é a matéria-prima para o processo de digestão anaeróbia produzir biogás.

Ao converter substratos orgânicos em metano a digestão anaeróbia também é denominada de biometanização.

Pontos importantes sobre o uso de substratos na produção de biogás

Em geral, todos os tipos de biomassa podem ser usados ​​como substratos, desde que contenham carboidratos, proteínas, gorduras, celulose e hemicelulose como componentes principais. 

É importante que os seguintes pontos sejam levados em consideração ao selecionar o substrato para produção de biogás:

• A composição do substrato deve ser adequada para o processo de digestão anaeróbia que será utilizado;
• O valor nutricional presente no substrato, daí o potencial de formação de biogás, deve ser o mais alto (quando for possível);
• O substrato deve estar livre contaminantes e elementos nocivos que possam comprometer a atividade dos micro-organismos anaeróbios; 
• O substrato tem que proporcionar, sempre que possível, uma composição de biogás rica em metano;
• A composição do resíduo orgânico, quando utilizado como substrato na digestão anaeróbia, deve estar de acordo com a legislação para que o digestato possa ser utilizado como biofertilizante.

Quais são os tipos de substratos utilizados para produção de biogás?

Os substratos utilizados na digestão anaeróbia provêm de diversas fontes industriais e agropecuárias.

A tabela abaixo apresente alguns substratos (resíduos orgânicos) gerados em atividades produtivas.

Atividade Produtiva Resíduos e Efluentes
Agricultura e Pecuária Cascas, fezes, urina, palha e outros substratos utilizados no recobrimento de currais;
Cervejarias Bagaço de malte, restos de filtro e efluentes;
Curtume Resíduos das operações de descarna e divisão de tripa, licores de curtimento sem cromo e lodo de sistemas de tratamento;
Indústrias Farmacêuticas Efluentes e resíduos com alto teor de substâncias biodegradáveis;
Panificação Efluentes da produção, resíduos da limpeza e lotes de produtos inadequados ao consumo;
Produção de Açúcar e Etanol Vinhaça, torta de filtro e bagaço;
Produção de Amidos e Farinhas de cereais, mandioca, batatas Efluentes e restos da produção;
Produção de Café e Chás Efluentes e biomassas geradas na separação e na filtração;
Produção de Carne e Açougues Efluentes, sangue, intestinos, carne não comercializável e gordura;
Produção de Celulose, Papéis e Cartonagens Lodo da lixívia verde, lodo de branqueamento, rejeitos e lodos de fibras e outros efluentes da produção;
Produção de Conservas Efluentes, resíduos e restos da produção;
Produção de Laticínios Soro de leite, lotes estragados e resíduos dos separadores de gordura;
Produção de Leveduras, Doces e outros produtos Efluentes e resíduos da produção;
Produção de Óleos e Margarinas Efluentes, torta de filtro de gordura e outros resíduos da produção;
Produção de Refrigerantes Efluentes e restos de produção;
Produção de Sucos e Vinhos

Efluentes, lotes estragados e biomassas geradas na filtração;

Fração Orgânica do Resíduos Sólidos Urbanos (FORSU)

- Resíduos orgânicos sem contaminantes, separadas na fonte;

- Resíduos orgânicos obtidos após esteira de triagem (com presença de inertes e contaminantes).

Fonte: FEAM (2015)



Figura 1. Resíduo orgânico domiciliar é um tipo de substrato utilizado para produção de biogás.
(Fonte: divulgação/Commission for Environmental Cooperation).

Quais são os substratos mais utilizadas para produzir biogás no Brasil?

De acordo com KUNZ et al. (2019), os substratos utilizados na digestão anaeróbia nas usinas brasileiras (biodigestores) em operação são:

Dejetos da suinocultura, resíduos e efluentes da indústria de alimentos e/ou bebidas, codigestão de resíduos (digestão anaeróbia com mistura de resíduos), aterro sanitário, dejetos da bovinocultura de leite ou corte, esgoto, resíduos de abatedouro de aves ou suínos, lodo de esgoto, resíduos e efluentes da indústria sucroenergética e da indústria de laticínios.

Figura 2. Substratos utilizados em usinas de biogás no Brasil
Fonte: KUNZ et al. (2019)

Na Figura 3, também destaca a aplicação energética do uso do biogás das usinas brasileiras em operação.

Figura 3. O biogás obtida dos substratos citados na Fig. 2 são destinados para as seguintes aplicações energéticas
Fonte: KUNZ et al. (2019)

Referências

  • DEUBLEIN, Dieter; STEINHAUSER, Angelika. Biogas from waste and renewable resources: an introduction. John Wiley & Sons, 2011.
  • Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM). Guia técnico ambiental de biogás na agroindústria. Fundação Estadual do Meio Ambiente, Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais, Cooperação Alemã para o Desenvolvimento Sustentável (GIZ). Belo Horizonte, 2015. 
  • KUNZ, A.; STEINMETZ, R. L. R.; DO AMARAL, A. C. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. Embrapa Suínos e Aves-Livro científico (ALICE), 2019.




Para explorar outros conceitos, acesse o nosso Glossário.

Obrigado e boa leitura!

Gostou do assunto?
Quer saber mais, acesse:

Heleno Quevedo de Lima

Engenheiro, mestre e doutor em Energia. Pesquisador, especialista em biogás, entusiasta no desenvolvimento e consolidação do mercado de biogás/biometano. Atua como consultor de projetos e contribui para disseminação de conteúdo, notícias e conhecimento na área de biogás e energia solar.

Atualizado em: 14 de fevereiro de 2021.

 Todos os direitos reservados - Portal Energia e Biogás