Implicações do aquecimento de efluentes de suinocultura na eficiência energética e termodinâmica em biodigestores modelo lagoa coberta
Authors:   , Maradini Priscila da Silva 
Published: September 2022

Os biodigestores modelo lagoa coberta são amplamente utilizados no Brasil para o tratamento de efluentes agroindustriais devido ao baixo custo e à simplicidade de operação. Entretanto, em condições naturais, esses reatores operam em temperaturas abaixo do ideal, comprometendo a eficiência do sistema e a produção de biogás. Assim, o uso de fontes externas para aquecimento do efluente pode potencializar o funcionamento do biodigestor, com destaque para a energia solar, por ser esta proveniente de uma fonte de aquecimento perene. Neste trabalho teve-se como objetivo avaliar o uso de energia solar como fonte de aquecimento de efluentes de suinocultura em biodigestores modelo lagoa coberta e as implicações nas trocas térmicas, produção de metano e autossuficiência energética em granjas de suinocultura. O estudo foi realizado a partir de dados de uma estação de tratamento localizada em uma granja em Teixeiras (Minas Gerais - Brasil). A modelagem matemática (programa Energy plus) foi utilizada como ferramenta para simular o sistema de aquecimento e o biodigestor, a fim de obter a nova temperatura de operação do sistema e comparar as trocas térmicas que ocorrem nos ambientes interno e externo ao biodigestor com efluente aquecido e com efluente sem aquecimento. O aquecimento de efluentes decorrente da recuperação de energia solar se apresentou como uma alternativa para potencializar a produção de metano, principalmente para o período frio devido à maior amplitude térmica. O aumento do número de painéis solares não implicou em contribuições mais expressivas na produção de metano e energia, uma vez que quando o sistema atingiu a temperatura de 30°C, 68,9% e 78,6% da demanda energética da granja pode ser suprida, nos respectivos períodos quente e frio, representando o melhor custo-benefício para o aumento da sustentabilidade energética da suinocultura. A temperatura de 30° C foi alcançada com o cálculo de 3 e 13 painéis solares nos períodos quente e frio, respectivamente. Os resultados obtidos no estudo das trocas térmicas atestaram que a radiação solar é a fonte primária de aquecimento dos reatores anaeróbios e que a elevada inércia térmica do solo contribui com a pequena variação da temperatura da biomassa ao longo do dia, mesmo no cenário com o efluente aquecido. As trocas térmicas que ocorrem entre o ambiente externo e o biogás e entre o biogás e a biomassa apresentaram as mesmas relações e valores para os cenários sem e com aquecimento, com diferenças apenas entre os períodos quente e frio. No cenário com aquecimento, mesmo após as trocas térmicas com o biogás e com o solo, a temperatura da biomassa é capaz de atingir e estabilizar em 30°C, em ambos os períodos quente e frio. Os resultados desse trabalho são de grande relevância para otimizar a operação de biodigestores modelo lagoa coberta e o fluxo de energia dentro e fora dos reatores e, assim, contribuir para uma maior sustentabilidade energética dos sistemas agroindustriais de tratamento de efluentes. Palavras-chave: Aquecimento de efluentes. Energy plus. Meios de transferência de calor. Modelagem matemática. Produção de biogás.