BRPI0812152A2 - fermentador para a geração de biogás a partir de material orgánico bombeável - Google Patents
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Abstract
<B>FERMENTADOR PARA A GERAçãO DE BIOGáS A PARTIR DE MATERIAL ORGáNICO BOMBEáVEL<D> A refere-se a um fermentador para a de biogás a partir de material orgânico bombeável com baixo teor de matéria orgânica seca (oTS), compreendendo pelo menos uma entrada para o material orgânico bombeável, pelo menos um reator de leito fixo para o material organico bombeável com pelo menos uma seção primária e uma seção secundária e pelo menos uma saída para o resíduo de fermentaçâo restante. Além disto, o fermentador pode opcionalmente compreendendo pelo menos uma câmara de sedimentação .para o material orgânico bombeável, disposta entre a seção primária e a seção secundária e pelo menos uma seção de reciclagem conectada á câmara de sedimentação e projetada de tal forma que frações mais leves específicas do material orgânico bombeável podem ser recuperadas e re-introduzidas na seção ascendente (primária) do reator de leito fixo ou em um fermentador convencional precedente ou subsequente.
Description
FERMENTADOR PARA A GERAÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DE MATERIAL
ORGÂNICO BOMBEÁVEL
A invenção refere-se a um fermentador para a geraçãode biogás a partir de material orgânico bombeável com baixoteor de matéria seca orgânica (oTS) de acordo com areivindicação 1.
Uma vez que a discussão envolvendo energiasrenováveis e sua produção tem se tornado mais e mais ocentro da atenção do público, o interesse em fermentadorespara a geração de biogás aumentou. É sabido que taisfermentadores são utilizados em instalações agriculturaisbem como em plantas de esgoto municipais. Em principioestes fermentadores funcionam de forma tal que o materialorgânico é armazenado em um contêiner fechado e, por meioda atividade microbiana, os compostos orgânicos de carbonocontidos no material são convertidos a gás metano, o qual éextraído e utilizado para aquecimento e/ou para geração deenergia. A energia assim obtida é quase isenta de CO2porque o dióxido de carbono liberado durante a combustãofoi previamente retirado da atmosfera pela fotossíntesevegetal.
Subseqüentemente, a discussão irá primeiramentedirigir o foco para o processo de fermentação, o qualocorre na ausência de oxigênio, de maneira a produzirbiogás. 0 processo completo de fermentação pode serdividido em várias fazes. Na primeira fase os
carboidratos, por meio de microrganismos opcionais eobrigatórios, gorduras e proteínas contidas no substrato aser fermentado sãc quebrados em compostos hidrocarbonetosde baixo peso molecular (C1-C5). No processo, os
carboidratos são sucessivamente decompostos a ácidopropiônico ou ácido butirico ou butanol; por meio deoxidação β, os ácidos graxos são gradualmente quebrados emunidades C2 as quais são liberadas como ácido acético; e osaminoácidos são decompostos de acordo com a reação deStickland em ácido acético, amônia e CO2.
Estes produtos intermediários, por sua vez, sãodecompostos nos substratos metanogênicos ácido acético(CH3COOH), hidrogênio (H2) , ácido carbônico (H2CO3) , ácidofórmico . (HCOOH) e metanol (CH3OH. Novamente, porbactérias anaeróbicas obrigatórias produtoras de metano(metanogênicas) do gênero methanobacterium, methanosarcinae methanospirillum, estes substratos metanogênicos sãodecompostos em metano, dióxido de carbono e água naseguinte reação:
1) CH3COO" + H+------> CH4 + CO2
2) HCO3- + H+ + 4H2 -- > CH4 + 3 H2O
3) HCOO- + H+ + 3H2 — > CH4 + 2 H2O
4) CH3OH + H2------> CH4 + H2O
O HCO3 mencionado na reação (2) é gerado pelasolubilização em água de acordo com a seguinte equação:
5) H2O + CO2----— > HCO3- + H+.
Mais de 7 0% do metano é gerado pela quebra do ácidoacético, isto é, através da reação 1. Uma vez que afermentação de biogás envolve um processo de mistura, noqual diferentes microrganismos estão ativos nas váriasfases, as diferentes exigências de todos os microrganismosdevem ser consideradas de maneira a se obter o maiorrendimento possível. Entretanto, o fator decisivo é acondição requerida para a atividade das bactériasmetanogênicas. Tendo em vista suas características
anaeróbicas obrigatórias, estas bactérias requerem umambiente estritamente anóxico. Além disto, preferem umvalor de pH ligeiramente alcalino.
O documento DE 197 564 85 descreve um digestor comuma unidade de agitação para uso em plantas de biogásagriculturais e plantas de esgoto municipais. Este tanquecompreende um espaço inferior redondo, um bocal dealimentação e uma unidade de agitação que apresenta um eixode acionamento e que é montada na circunferência do tanque.A unidade de agitação é alojada em uma tubulação que émontada abaixo do bocal de alimentação. Preferivelmente, atubulação corre .na direção vertical. O conteúdo do tanquede fermentação é aquecido por meio de uma parede deaquecimento. O substrato a ser fermentado é derramado notanque de fermentação através do bocal de alimentação em umponto relativamente alto do tanque. Por meio de uma saídalocalizada próxima ao fundo, o material fermentado situadona área inferior do. tanque é bombeado para fora earmazenado em um. fermentador.
Os substratos que podem ser utilizados em talfermentador devem conter uma proporção relativamente altade matéria orgânica seca (oTS). Por exemplo, cultivosenergéticos, tais como milho ou trigo apresentam umaproporção de oTS de mais de 60% em peso. Com tais cultivosenergéticos, é possível se obter altos rendimentos embiogás com um volume de fermentação relativamente baixo,uma vez que as cargas volumétricas máximas podem serobtidas com estes cultivos.
O parâmetro "carga volumétrica" é uma medida para acarga biológica de um fermentador. Pretende-se utilizarpara uma planta de biogás convencional uma cargavolumétrica entre 2 e 5 kg oTS/m3 por dia. Uma cargavolumétrica de 2 kg oTs/m3 por dia é considerada como umacarga leve. Uma carga volumétrica de mais de 5 kg oTs/m3por dia é descrita como uma carga alta.
Entretanto, os fermentadores de biogás convencionaissão adequados apenas para substratos com altas proporçõesde oTS, isto é, especialmente substratos de fontesrenováveis (NaWaRo), em particular de cultivos energéticostais como cereais, milho de silagem ou beterraba.
Substratos com baixa proporção de oTS, como, porexemplo, esterco líquido, resíduos de fermentação, resíduosde cervejaria (resíduos da fermentação alcoólica,especialmente produção de bioetanol), esgoto ou águaaltamente contaminada com esgoto provenientes da indústriade processamento de alimentos, não são adequados para usoexclusivo nestes fermentadores. Na melhor das hipótesessão adequados para serem utilizados como substrato desemeadura ou como parte de uma mistura com substratos decultivos energéticos (isto é, para o propósito de co-fermentação) uma vez que a quantidade de biogás por m3 dacapacidade do biodigestor é tão baixa que é quaseimpossível se recuperar a energia (energia calorífica,energia para acionar a unidade de agitação) requerida paraa operação do fermentador.
Isto é devido ao fato de que tendo em vista que aproporção de oTS é baixa, é impossível se alcançar altascargas volumétricas com estes substratos sem o risco de umaperda considerável de metanogênese.
Adicionalmente os fermentadores convencionais estãopermanentemente lidando com o problema de ter ácidopropiônico concentrado que, a partir de uma concentraçãoespecífica, apresenta efeitos bacteriostáticos efungistáticos. Este problema ocorre se durante a altacarga volumétrica a formação de ácidos graxos voláteis taiscomo, por exemplo, ácido acético, é mais lenta que suadecomposição por meio de metanogênese. Em fermentadoresconvencionais, sua concentração é permanentemente reduzidapor meio da retirada e replicação das bactériasmetanogênicas, o que ocorre em 10 - 14 dias, ocorre em umavelocidade . extremamente lenta em comparação com asbactérias acidificantes, o que ocorre em 0,5 - 2 horas.
Conseqüentemente, o conteúdo em sistemas de fermentadoresconvencionais acidifica muito rapidamente (metanogêneseinterrompida) e é formado o ácido propiônico.
O esterco líquido forma um sistema anóxico com umvalor de pH relativamente alto. Por esta razão, éextremamente adequado para prover as condições requeridaspara as bactérias metanogênicas em um fermentador debiogás. Todavia, leva mais tempo para os microrganismosmetabolizar a substância orgânica seca do esterco líquidoque para metabolizar a substância orgânica seca de cultivosenergéticos. Conseqüentemente, é necessário se deixar oesterco liquido mais tempo no fermentador.
Por exemplo, uma fazenda de gado com 400 LUs(unidades vivas, 1 LU corresponde a 500 kg de peso vivo)produz aproximadamente 20 m3 de esterco liquido por dia aser tratado. Com um período de armazenagem de 50 dias ecom um projeto personalizado, seria necessário umfermentador com uma capacidade de tanque de 1000 m3.
O esterco líquido de gado compreende uma média daproporção de oTS de aproximadamente 6% em peso. Se éantecipado um rendimento de 500 m3 de biogás por toneladade oTS, de acordo com as seguintes equações:
20 m3 de esterco líquido * 0,6 por cento em peso = 1,2toneladas de oTS : (equação 1)1,2 toneladas· de oTS * 500 = 600 m3 (equação 2)
O exemplo mencionado acima resultaria em um rendimento embiogás de 600 m3/dia.
Entretanto, se um fermentador com as mesmas dimensõesé carregado com cultivos energéticos, é possível seprocessar uma carga volumétrica maior por conta da altaproporção de oTS, o que resultaria em rendimentos em biogásespecíficos para o reator consideravelmente aumentados.
Uma vez que um fermentador de biogás envolve umconsumo de energia considerável (especialmente para aunidade de agitação e para o sistema de aquecimento), éineficiente se utilizar em um fermentador de biogásconvencional exclusivamente ou principalmente materiais combaixos teores de substâncias secas orgânicas (oTS), taiscomo esterco liquido.
Todavia, em instalações agriculturais existe umademanda considerável por um tratamento biológico defertilizante produzido na fazenda (rejeitos de animais ematéria fecal), em particular esterco liquido.
A aplicação de esterco liquido em terras cultivadasestá sujeita as exigências restritas pela lei. Porexemplo, apenas esterco liquido sanitizado pode seraplicado em pastagens de gado leiteiro. A sanitização érealizada por meio de um processo químico (com NaOH) outérmico e envolve em ambos os casos despesas consideráveis.
Certamente poderia ser considerado se realizar talsanitização em um fermentador de biogás o qual é operado emuma faixa termofílica (> 55°C). Entretanto, como indicadoacima, os fermentadores convencionais não são adequadospara um tratamento em larga escala efetivo de estercoliquido.
Além disto, após a aplicação de esterco líquidosanitizado bem como não tratado a um campo, prado oupastagem, é promovida uma geração de gases nocivos aoclima. Não apenas é promovida a geração de dióxido decarbono (CO2)/; mas especialmente a geração de gás metano(CH4) , amônia (NH3) e óxido nitroso (N2O) , os quais escapampara a atmosfera promovendo, desta forma, o efeito estufa.
É, portanto, o objetivo da invenção prover umfermentador, bem como um método de produção de biogás quepermita uma fermentação econômica de material orgânico combaixo teor de substâncias orgânicas secas (oTS).Entretanto, este fermentador deve ser capaz também deproduzir metano com alta eficiência e estabilidade commisturas substratos altamente concentradas a uma cargavolumétrica alta (> 5 kg oTS/m3 digestor χ d). Entreoutras coisas, isto é possível tendo em vista a biomassafixa e a recuperação da biomassa ativa (preferivelmentemetanogênese) para a recuperação e inoculação na área demistura.
A invenção tem o objetivo adicional de prover umfermentador, bem como um método para um tratamento esanitização econômicos de esterco líquido.
Este objetivo é alcançado por meio dascaracterísticas da reivindicação 1. As reivindicaçõesdependentes envolvem realizações preferidas. Deve serconsiderado que todas as especificações mencionadas incluemos valores limites respectivos.
Da mesma forma, um fermentador é projetado para gerarbiogás a partir de material orgânico bombeável com um baixoteor de substância orgânica seca (oTS). Compreende:
a) Pelo menos uma entrada para o material orgânicobombeável,
b) Pelo menos um reator de leito fixo para omaterial orgânico bombeável com pelo menos uma seçãoprimária e uma seção secundária, bem como,
c) Pelo menos uma saída para o resíduo defermentação restante.
A definição de "material orgânico com baixo teor desubstância orgânica seca" deve basicamente envolver aquelesmateriais que compreendem uma proporção de oTS com menos de50% em peso, preferivelmente menos de 25% em peso, eespecialmente preferido sendo menos de 10% em peso.
Tal material compreende, por exemplo, estercoliquido, isto é, um fertilizante produzido na fazenda (oqual principalmente contém uma proporção de oTS de menos de10% em peso) consistindo em rejeito animal, urina,detritos, restos de alimentos e restos de água debebedouro.
Por exemplo, um material compatível poderia sertambém o resíduo de fermentação de uma planta de biogás comtanque de agitação convencional, mas também materiais taiscomo resíduos de cervejaria (resíduos da fermentaçãoalcoólica, especialmente produção de bioetanol) , esgoto ouágua altamente contaminada com esgoto da indústria deprocessamento de alimentos. A definição mencionada acimaenvolve também esterco líquido ou resíduos de fermentaçãocom substratos de fontes renováveis (NaWaRO).
Um número de vantagens pode ser alcançado pelautilização de um reator de leito fixo. Por exemplo, umreator . ,de leito fixo não requer sua própria unidade deagitação porque é possível se direcionar o fluxo domaterial no interior do reator. Isto pode ser comparadocom um trato intestinal alinhado em paralelo que é cobertono interior e no exterior com vilosidades intestinais eprovê uma superfície microbiana populosa, resultando em umfluxo de substrato direcionado para cima ou para baixodependendo do estágio respectivo de processamento.
Em vez disto, é possível se utilizar uma bombaenergia-eficiente, em particular uma bomba de pistão duplo.Como padrão, as unidades de agitação convencionalmenteutilizadas apresentam um consumo de energia deaproximadamente 18 kW. Pela utilização de uma bomba depistão duplo é possível se obter uma economia de energia deaté 90%. Isto aumenta consideravelmente a eficiência dofermentador base da invenção.
Por meio de um fluxo direcionado de material(passagem forçada). São evitadas especialmente as correntesde curto circuito, que são inevitáveis em fermentador comuma unidade de agitação. Estas correntes de curto circuitointerferem com a sanitização efetiva do material emfermentação, bem como com uma fermentação ideal. Ambos ospontos serão subseqüentemente discutidos em mais detalhes.
O reator de leito fixo provido supre também umsubstrato de colonização para os microrganismos produtoresde metano. Desta forma, em contrário a um fermentador comuma unidade de agitação, é possível se obter uma formaçãoem camada de microbiocenose.
Isto permite que a segunda rota metabólica daprodução de metano ocorra em uma grande escala e mesmo queseja otimizada. Para isto, os micróbios interagem empequenos espaços tão eficientemente que H+ e CO2 (como HCO3)podem ser sintetizados a CH4 (reação 2). Isto reduz o teorde CO2 no biogás e respectivamente aumenta o teor de CH4.Isto serve para aumentar a qualidade e aumentar aeficiência.
Isto é muito importante, porque bactérias emicrorganismos específicos necessários à produção de biogásnão entram em contato com o substrato a ser fermentado. Emum fermentador com uma unidade de agitação, no qual osmicrorganismos não são providos com um substrato decolonização, tal formação de camada não pode ser,resultando em um rendimento em biogás consideravelmentemenor.
Na síntese de biogás ocorre uma diferenciaçãoespecialmente nas etapas de acetogênese e metanogênese asquais são realizadas por diferentes microrganismos.Durante o processo de acetogênese os ácidos graxosinferiores e ácidos carboxilicos, bem como os álcooisinferiores, são convertidos por microrganismos acetogênicosprimariamente em ácido acético, ou seu sal dissolvido, oacetato. Durante o processo de metanogênese, o qual éobrigatoriamente anaeróbico, o ácido acético é convertidopela respectiva metanogênese acetoclástica a metano edióxido de carbono, bem como hidrogênio. Os respectivos microrganismos formam uma simbiose, iso é, um grupo demicrorganismos utiliza como substrato reagente os produtosmetabólicos dos outros microrganismos.
Especialmente a rota metabólica
2) HCO3" + H+ + 4H2 — > CH4 + 3 H2Odificilmente pode ser realizada em fermentadoresconvencionais uma vez que a transmissão do íon H+ deveocorrer na faixa de nano-segundos. Isto envolve umaimobilização dos micróbios simbióticos de maneira agarantir a proximidade requerida.
Além disto, os microorganismos se adaptam maisrapidamente no reator de leito fixo e, pela recuperação dabiomassa (metanogênica) ativa, o fermentador "começa aoperar" mais rapidamente (devido à re-inoculaçãopermanente). Como resultado, os microorganismos são
capazes de quebrar melhor e mais rápido o ácido propiônicomencionado, ou este não pode ser gerado.
De acordo com a invenção, é preferido que o fermentador compreenda também:
a) pelo menos uma câmara de sedimentação para o
material bombeável, câmara esta que fica localizadaentre a seção primária e a seção secundária do reatorde leito fixo, bem como
b) pelo menos uma seção de reciclagem que éconectada à câmara de sedimentação e que é projetadade forma tal que as frações mais leves especificas domaterial orgânico bombeável podem ser recuperadas e,se requerido, podem ser realimentadas à seçãoascendente (primária) do reator de leito fixo.
No caso de processo em duas partes separadas, acâmara de sedimentação pode ser localizada em cada peça decabeça. Por meio desta primeira instalação de uma seção dereciclagem as frações mais leves especificas do material orgânico bombeável são recuperadas e podem serrealimentadas à seção ascendente (primária) do reator deleito fixo.
Por um lado, estas frações mais leves especificasenvolvem frações orgânicas mais leves especificas como, por exemplo, ácidos graxos voláteis ou biomassa fibrosa, nasquais a metanogênese e seus gases gerados são capturados ecomeçam a ascender por causa da liberação de metano edióxido de carbono. Nos fermentadores convencionais comunidades de agitação estas frações formam uma camada flutuante e, desta forma, saem do processo de fermentação.Esta camada flutuante poderia envolver também o perigo dese formar um excesso de pressão no substrato se as bolhasde gás microbiano não puderem mais ser dissolvidas a partirda camada flutuante, por exemplo, se ocorrer falha daunidade de agitação.
Incidentalmente alguns dos ácidos graxos voláteisfacilmente são transformados na fase gasosa e são, destaforma, permanentemente excluídos do processo defermentação.
As frações, orgânicas mais leves específicas contêmtambém microrganismos (a assim chamada "biomassa ativa")que foram dissolvidos a partir do substrato do reator deleito fixo e, sem uma seção de reciclagem, seriamdescarregadas com o resíduo de fermentação do fermentador.Isto envolve também uma perda contínua de micronutrientesque devem ser suplementados nos fermentadores convencionaiscom uma unidade de agitação. Isto, por sua vez, resulta emdespesas adicionais e uma introdução adicional de metalpesado. Conseqüentemente, em fermentadores convencionaisde biogás a densidade dos microrganismos produtores debiogás é continuamente reduzida o que resulta no fatodestes fermentadores serem basicamente operados com umadensidade de microrganismos que é muito baixa para sealcançar um rendimento de biogás ideal. Δ seção dereciclagem .baseada na invenção permite que estesmicrorganismos sejam recuperados e realimentados nofermentador. Como resultado, o fermentador da invençãoapresenta uma densidade consideravelmente mais alta demicrorganismos que um fermentador convencional e umsuprimento consideravelmente aperfeiçoado demicronutrientes, os quais são circulados por meio dabiomassa ativa.
Isto provê a possibilidade de recuperação da biomassaativa (a qual, em equipamentos de acordo com o estado datécnica, é armazenada juntamente com o material fermentadoem um tanque de armazenagem de resíduo de fermentação e alipermanece inutilizada) e sua realimentação para o processode fermentação. Isto aumenta consideravelmente orendimento em relação aos fermentadores convencionais.Além disto, pela realimentação da biomassa ativa nodigestor, o período de otimização da planta durante umaprimeira operação é consideravelmente reduzido. Emprincípio, leva uma certa quantidade de tempo para aotimização da operação de uma planta de biogás. Isto édevido ao fato, antes de tudo, de uma flora estável demicrorganismos deve ser estabelecida na planta. Tendo emvista a possibilidade de recuperação dos microrganismos queainda estão presentes no material fermentado extraído dodigestor, o período de construção de uma micro-floraestável e altamente eficiente é consideravelmente reduzido.Como resultado, o rendimento máximo é obtido em um períodode tempo consideravelmente mais curto.
A possibilidade de recuperação da biomassa ativaenvolve uma outra vantagem: o processo de fermentação éacelerado tendo em vista a possibilidade de se manter nodigestor uma densidade consideravelmente mais alta demicrorganismos ativos. Desta forma, a capacidade de fluxodo fermentador pode ser aumentada. Isto resulta no fato dofermentador da invenção poder tolerar uma carga volumétricaconsideravelmente mais alta.Este efeito é também alcançado se o fermentador dainvenção é utilizado em combinação com um fermentador detanque agitado convencional, se a biomassa ativa recuperadaé realimentada ao. fermentador de tanque agitado (a assimchamada "repotenciação", ver abaixo).
Além disto, o fermentador da invenção torna possívela dispensa da adição de micronutrientes, os quais sãofreqüentemente necessários nos fermentadores de tanqueagitado convencionais, por causa da realimentação dabiomassa ativa que contém os micronutrientes.
Nos fermentadores de tanque agitado convencionais énecessário também se misturar completamente o conteúdo dofermentador. O processo de agitação continuamente rompe asimbiose dos diferentes microrganismos, especialmente dasbactérias produtoras de metano. Desta forma, não épossível se alcançar uma estabilização de longa duração doprocesso a níveis de alta proficiência. Aqui, o substratosendo consumido deve servir aos microrganismossimultaneamente como substrato nutriente e como superfíciepara a colonização simbiótica. Desta forma, o substratodeve prover uma certa estrutura mínima. Entretanto, nosfermentadores da invenção são formadas simbiosesextremamente estáveis de bactérias produtoras de metanopermanentemente estabelecidas. Como resultado, a metanaçãopode ocorrer mesmo se os substratos levemente estruturadosforem facilmente biodegradáveis.
Bactérias produtoras de hidrogênio livre e bactériasque utilizam hidrogênio devem estar permanentementeestabelecidas para simbiose ideal. No fermentador dainvenção, as áreas de população dos reatores de leito fixoprovêm as condições ideais para a produção de gás metano.
As regiões restantes, do fermentador da invençãoprovêm condições ideais para o desenvolvimento de processosbiológicos idéias que não são especialmente interrompidospor processos de agitação.
Para uma fermentação ótima, os microrganismosrequerem não apenas ácidos orgânicos, mas também CO2.
Nas áreas de alimentação de material orgânico umaquantidade aumentada de CO2 é formada a qual flui por umarota ideal através das seções ascendentes mais altas doreator de leito fixo reator de leito fixo.Conseqüentemente, as bactérias produtoras de metano sãoprovidas com uma quantidade suficiente de CO2 para ametanação. Isto resulta em uma estabilidade biológicaótima.
Desta forma,., o bi.ogás no fermentador da invenção foiaumentado, especialmente no que diz respeito aos materiaiscom baixa proporção de oTS. 0 rendimento aumentado ébaseado na decomposição adicional de oTS, especialmentepelo aumento da decomposição de equivalentes do ácidoacético na produção da planta, e pela reutilização dasbactérias recuperadas. Isto é feito pela utilização dasatividades metabólicas e/ou, se morta, pela utilização dabiomassa.
No geral, o fermentador da invenção apresenta asseguintes vantagens adicionais:
• 0 período de armazenagem dos substratos (emparticular de esterco líquido) é reduzido de 50 para10 dias, aumentando desta forma a capacidade de fluxo.• A demanda de calor calculada é reduzida em 2 0% (naprática, o calor de processo intrínseco é usualmentejá suficiente, isto é, o fornecimento de calor externonão é necessário).
•Em comparação com o fermentador de tanque agitadoconvencional, a capacidade do fermentador pode serreduzida de 1000 m3 para 200 m3, o que reduz a áreaconstruída e os custos de investimento.
Em uma realização preferida do fermentador dainvenção, a seção primária do reator de leito fixo foiprojetada como uma seção ascendente e a seção secundária doreator de leito fixo como uma seção descendente.
Desta forma, é possível pela primeira vez se permitire otimizar em larga escala a segunda rota metabólica daprodução de metano. Para este propósito, os micróbiosinteragem tão eficientemente que H+ e HCO3 podem sersintetizados a CH4 (ver reação 2). Como resultado, o teorde CO2 no biogás é reduzido e o teor de CH4 é aumentadocorrespondentemente. Isto serve ao propósito de aumentar aqualidade e aumentar a eficiência. Tendo em vista asbolhas de CO2 finamente distribuídas e sua alta superfícieespecífica, ocorre a possibilidade da metanogênese na seçãoascendente entrar em contato intensivo com a segunda rotada metanogênese que é consideravelmente mais difícil de serealizar.
Entretanto, o fermentador da invenção é capaz tambémde produzir biogás altamente eficiente e estável commisturas de substratos altamente concentrados com latacarga volumétrica (> 5 kg oTS/m3 digestor χ d) . Isto épossível tendo em vista a biomassa fixa e a recuperação dabiomassa ativa (preferivelmente metanogênese) para arealimentação e inoculação na área de mistura. A
combinação das seções separadas de fermentação com fluxoascendente e fluxo descendente simula a função do intestinodelgado e do intestino grosso, transferindo, desta forma,os princípios da biônica para a engenharia guímica.
Nesta analogia, a hidrólise de longo prazo amontante, ou na área de mistura, corresponde à função doestômago, o que provoca uma acidificação eficiente dosubstrato de entrada.
Adicionalmeinte, o CO2 pode ser suprido a partir defontes externas de maneira a intensificar as reações naseção ascendente. Este pode ser proveniente de fontesexternas, particularmente de um reator hidrolítico de longoprazo a montante.
Além disto, pretende-se preferivelmente que o reatorde leito fixo compreenda um material que confira umasuperfície de população grande para os microrganismos.
Por exemplo, isto envolve materiais com umasuperfície estruturada e/ou uma superfície interna. Istopode compreender, por exemplo, materiais com uma superfícieplástica estruturada, mas também grânulos de lava, péletesde cerâmica, têxteis, metal ou estruturas de madeira esemelhantes.
Isto possibilita uma superfície de população grandee, conseqüentemente, alta densidade e estabilidade dascolônias de microrganismo produtoras de biogás.
É especialmente preferido se prover o reator de leitofixo com um material que permita a formação de canaisbasicamente longitudinais.O termo "canais basicamente longitudinais" envolvemateriais que são adequados para prover o substrato a serfermentado na seção ascendente (primária) e/ou a seçãodescendente (secundária) do fermentador com uma direção defluxo consistente. Isto é vantajoso também na medida emque previne correntes de curto-circuito. Isto estásubseqüentemente discutido em mais detalhes. Materiaispossíveis a serem utilizados para este propósito envolvem,por exemplo, tubos verticais consistindo em cerâmica,argila, barro, metal, madeira ou plásticos, ou hastes,placas colméias, cordas ou fios verticais.
É especialmente preferido que o reator de leito fixocompreenda um material que confira uma grande superfíciepara a colonização microbiana e permita a formação decanais basicamente longitudinais.
Aqui foi especialmente considerada a utilização detubos de plástico com uma superfície aumentada, como, porexemplo, os . tubos de drenagem flexíveis conhecidosutilizados com construções subterrâneas com diâmetro entre50 e 400 mm. Apresentam uma estrutura de parede corrugadaque torna possível que microrganismos colonizem asuperfície externa bem como a superfície interna dos tubos.
Os ditos tubos são especialmente vantajosos porqueasseguram.particularmente na seção ascendente do reator deleito fixo que as bolhas de gás ascendentes (especialmenteCO2) não excedam a um tamanho específico. Nosfermentadores convencionais as bolhas de gás ascendentesaumentam desproporcionalmente devido à redução da pressãohidrostática, bem como devido à admissão de bolhas de gásadicionais. Por um lado, isto reduz sua superfícierelativa. Por outro lado, aumenta consideravelmente suavelocidade de ascensão. Ambas as situações são
responsáveis pelo fato do CO2 ascendente não mais poder sermetabolizado e não mais poder ser transformado em metano deacordo com a reação (2). 0 equipamento com tubos ou partesocas similares restringe o aumento do tamanho corporal dasbolhas. Pela compartimentalização do fluxo do substrato secuida que o CO2 ascendente seja adicionalmente metabolizadoem paralelo e, conseqüentemente, em estruturasestabilizadas.
Preferivelmente, cada extremidade superior e inferiordo reator de leito fixo é provida com um dispositivo deretenção para os tubos de plástico que fixam a melhordistância possível dos tubos entre si e que não restringeas passagens dos tubos, em vez disto previne taisrestrições.
Por exemplo, este dispositivo de retenção podeconsistir em seções de tubo de aço inoxidável ("luvas") quesão dispostas em uma área superficial e soldadas,inseridas, aparafusadas ou rebitadas com suportes emângulo.
Preferivelmente,. são utilizados tubos de plástico osquais tenham um diâmetro interno de 100 - 300 mm e umadistância entre si de entre 50 - 300 mm. É especialmente preferido que o diâmetro interno seja de 200 mm e adistância dos tubos entre si seja de 100 mm.
Pela disposição de pelo menos um reator de leito fixocom pelo menos uma seção ascendente (primária) e uma seçãodescendente (secundária) se evita especialmente a formaçãode correntes de curto-circuito. Isto é especialmenteimportante porque somente tal passagem forçada podegarantir, que o material possa ser fermentado (isto é,mineralizado) da maneira melhor possível e que o materialem fermentação seja completamente sanitizado.
Tendo em vista regulamentações legais, a sanitizaçãoé requerida para materiais que contenham resíduos animaisou que tenham sido produzidos por resíduo animal, antes desua aplicação em áreas específicas de cultivo, tais comopastagens de gado de leite. O mesmo se aplica as áreas deproteção de água.
A disposição da invenção garante que todo o materiala ser fermentado passe através de todo o reator de leitofixo. Na faixa termofílica (isto é, a temperaturas acimade 55°C), um período de armazenagem de 24 horas ésuficiente para uma sanitização adequada.
A sanitização desativa germes mesófilos (patogênicos,patogênicos opcionais e não patogênicos), como, porexemplo, bactérias coliformes, salmonelas, brucelosepatogênicos e· semelhantes. Os microrganismos requeridospara a síntese de biogás são consistentemente termofílicos.Como resultado sobrevivem às temperaturas especificadas semdano. Ao mesmo tempo, desenvolvem atividade máxima. Alémdisto, tendo em vista o substrato de excelente colonização,os microrganismos permanecem no fermentador e não sãoexpulsos com o resíduo da fermentação, isto é, não sãopassados para uma pastagem de gado de leite.
Sob certas condições, o calor gerado durante asíntese do biogás é suficiente para ajustar as condiçõestermofílicas no fermentador, isto é, não é necessário seprover uma entrada de calor externa, o que, por sua vez,resulta em economias consideráveis de energia.
Em uma realização preferida, a seção de reciclagem dainvenção é conectada à câmara de sedimentação de uma bordade transbordo. Esta seção de reciclagem é projetada de talforma que frações mais leves especificas do materialorgânico bombeável são recuperadas e podem serrealimentadas à seção ascendente (primária) do reator deleito fixo. Estas frações mais leves especificas contêm emparticular uma grande parte dos microrganismosmetanogênicos que de outra forma seria expulsos dofermentador, sendo assim perdidos para a fermentação.
Este efeito é suportado pelo fato dos microrganismosmetanogênicos se colonizarem sobre as superfícies do leitofixo. Desta forma, não podem ser expulsos.
Alternativamente, este material ativo recuperado podeser realimentado também no contexto do "processo derepotenciação" para o fermentador convencional a serintensificado. Irá aumentar a concentração de metanogênesee permitir um aumento da capacidade de fluxo ouperformance.
Pode também ser disposto que a seção de reciclagemseja conectada à câmara de sedimentação por meio deorifícios periféricos ou dispositivos de varredura.Entretanto, sem se utilizar a etapa inventiva, umespecialista pode derivar a partir desta informação outraspossibilidades de como formar a conexão mencionada acimaentre a seção de reciclagem e a câmara de sedimentação.
Adicionalmente, pode ser disposto que seja providouma raspadeira na borda de transbordo dos orifícios oudispositivos de varredura. Esta raspadeira evita que osorifícios ou dispositivos de varredura sejam obstruídos eevita a formação de uma camada flutuante na borda detransbordo. O material recuperado, que é descrito emalgumas realizações na presente invenção como "borrasemente", pode ser alimentado ao material orgânico a serfermentado e a ser realimentado ao fermentador.Preferivelmente, uma unidade medidora foi provida para estepropósito, que é preferivelmente controlado eletronicamentepor meio de um microprocessador. Desta maneira, aconcentração dos microrganismos metanogênicos épermanentemente aumentada, o que, por sua vez prova ser umbenefício para o rendimento e a qualidade do biogás.
Em princípio, por meio do projeto da seção dereciclagem, é possível se ajustar a razão volumétrica entreo material realimentado ao fermentador de o material retidona seção de reciclagem. Por exemplo, isto pode ocorrerpela seleção específica da altura de uma borda detransbordo designada em relação à borda superior da seçãoascendente do reator de leito fixo. Pode ocorrer tambémpela seleção específica do tamanho e/ou densidade dosorifícios periféricos. Entretanto, sem o uso da etapainventiva, um especialista pode derivar a partir destainformação outras possibilidades de como realizar o ajustada razão volumétrica mencionada acima.
Preferivelmente, foi disposto que a razão volumétricaentre o material realimentado ao fermentador e o materialretido na seção de reciclagem varia entre 1:0,9 - 2:0,1. Éespecialmente preferido que a razão volumétrica seja de2:1. A re-inoculação com o material retido deve ser tãogrande que é garantida uma fermentação sem problemas e nãoocorre qualquer acidificação parcial. É fácil para oespecialista reproduzir estes processos com os métodosapropriados (medidor de pH, NIRS, amostragem GC).
É também preferido que a seção de reciclagem consistaem um ou, se necessário, vários elementos em forma de tubobasicamente verticais.
Além disto,, preferivelmente, a seção de reciclagem élocalizada entre a seção ascendente (primária) e a seçãodescendente (secundária) de pelo menos um reator de leitofixo.
Esta realização apresenta um número de vantagens.Por exemplo, o biogás ainda gerado na seção de reciclagempode ser coletado pelo mesmo dispositivo coletor de gás quecoleta o gás gerado nas seções do reator ou reatores deleito fixo. Além disto, desta maneira, é fácil se levas aseção de reciclagem para a temperatura em que está o reatorou reatores de leito fixo. Desta forma a posição da seçãode reciclagem é também ideal para a recuperação de fraçõesmais leves especificas porque está localizada no centro dacâmara de sedimentação; especialmente se a borda superiorda seção de reciclagem formar uma borda de transbordo o queserá subseqüentemente discutido em mais detalhes.
Contudo, é também possível e, desta forma, dentro doescopo de proteção das reivindicações, que a seção dereciclágém não esteja localizada entre a seção ascendente(primária) ê a seção descendente (secundária) de pelo menosum reator de leito fixo, mas em vez disto, por exemplo,lateralmente ou externamente ao fermentador real.Em uma realização especialmente preferida, uma seçãode reciclagem adicional é localizada por trás da seçãodescendente (secundária) do reator de leito fixo. Destaforma, a recuperação dos ditos substratos e microrganismos é ainda mais melhorada..
Preferivelmente, o fermentador compreende a formaexterna de um ou dois' cilindros dispostos verticalmente.Para esta finalidade, pode ser disposto que o fermentadorou o cilindro (ou cilindros) consista em vários segmentos que podem ser produzidos em uma fábrica e montados no localdo fermentador.
Por exemplo, duas metades de cilindro ou váriasseções do cilindro podem ser providas as quais são montadasno local e soldadas ou aparafusadas por meio de suportes de montagem. Idealmente uma das metades do cilindro ou seçõesde cilindro já inclui a seção de reciclagem, o que facilitatambém a produção e instalação e, desta forma, reduz ocusto.
Os inventores calcularam que tal fermentador pré- fabricado com um volume entre 200 - 250 m3 pode serconstruído no local em dois dias. Desta forma, os custosde montagem (horas trabalhadas, equipamento, grua móvel) edespesas associadas poderiam ser consideravelmentereduzidos. Além disto, as atividades operacionais no local(por exemplo, em uma fazenda) são interrompidas apenas deforma não significativa. Isto garante também que ofermentador seja manufaturado de acordo com o' padrão e,desta forma, apresenta um padrão de alta qualidade.
Pode também ser disposto que o fermentador apresenteum dispositivo de coleta de gás que é localizado pelo menosparcialmente acima do reator de leito fixo e/ou dodispositivo de recuperação.
Por exemplo/ estè dispositivo de coleta de gás podeenvolver uma' construção em domo telhado com um diafragmavedado a gás' localizado por baixo. Em tal realização, podeser especialmente disposto que o dispositivo de coleta degás também apresente a função de um sistema de armazenagemde gás. Neste caso, o diafragma vedado a gás é penduradofrouxo acima do digestor na medida em que apenas umapequena quantidade de gás é desenvolvida. Entretanto, ogás em desenvolvimento empurra o diafragma para cima e setorna vedado. Então o gás gerado pode ser extraído deforma conhecida e com dispositivos de extração conhecidos.
Basicamente, pode ser disposto que o fermentador dainvenção compreenda também um dispositivo para aalimentação do biogás gerado em uma rede de tubulação degás. Entretanto, é preferido que o fermentador da invençãoseja conectado ao dispositivo que converte o biogás geradoem eletricidade.
De maneira a converter a energia química contida nogás gerado em energia elétrica, o biogás é convertido emeletricidade, por exemplo, em uma unidade de co-geração(BHKW) a qual inclui um motor a gás ou um motor decombustível duplo. De maneira a se trabalhareconomicamente, o gás a ser queimado deve ser alimentado aomotor a gás com uma pressão inicial de aproximadamente 100mbar. Em plantas de biogás convencionais, um compressorseparado de pressão de gás é necessário para levar o gásarmazenado para a pressão inicial mencionada acima. Por umlado, este compressor utiliza uma quantidade considerávelde energia. Entretanto, aumenta as exigências demanutenção e custos de aquisição, bem como a necessidade decontrole da planta de biogás.
É especialmente preferido que o fermentadorcompreenda um sistema de armazenagem hidrostático de gás.
O termo "sistema de armazenagem hidrostático de gás"envolve um sistema de armazenagem de gás (o qual ésubseqüentemente descrito em mais detalhes) no qual o gásalimentado desloca um liquido previamente disponível (água,em particular) por gravidade (e desta forma contra aformação de pressão hidrostática ou uma coluna de água).No que diz respeito a esta realização, faz-se aquireferência aos desenhos.
Se o sistema de armazenagem de gás é construído emuma forma que, quando do deslocamento do líquido disponívelno sistema, o fluxo de gás forma uma coluna máxima de águade 2000 mm, isto corresponde a uma pressão hidrostática de200 mbar. Ao mesmo tempo, a pressão do gás armazenado émantida em um nível correspondendo à pressão hidrostática epode ser fornecido ao motor a gás do BHKW sem a utilizaçãode seu próprio compressor de gás. Para este propósito éessencial que os microrganismos geradores de biogás sejamcapazes de continuar a produzir biogás mesmo na presença defortes gradientes de pressão. Na literatura são descritosgradientes de pressão de até 160 bars. Conseqüentemente, asíntese de biogás não é afetada pelo gradiente de pressãoacumulado descrito de 200 mbar, que poderia continuaradiante no fermentador.
Preferivelmente, as tubulações que levam ao sistemade armazenagem de gás hidrostático são dimensionadas de talforma que preenchem os requerimentos de segurança paradispositivos a gás (alta pressão e baixa pressão). Porexemplo, uma geração excessiva de gás pode escapar para omeio ambiente através do sistema de armazenagem de gáshidrostático. Ao mesmo tempo, o liquido do sistema dearmazenagem de gás funciona como um protetor retroativo eelimina o perigo de explosão ou fogo no fermentador. UMsistema de armazenagem de gás convencional não é capaz defazer isto. Além disto, com dimensões especificas, astubulações poder ser utilizadas também como um dispositivode segurança por transbordo para o substrato de fermentaçãoque foi alimentado em excesso no fermentador. Estesubstrato de fermentação é drenado através das tubulações eé coletado por meio do sistema de armazenagem de gáshidrostático.
Preferivelmente, o dispositivo de coleta de gás dofermentador compreende um domo cônico ou frustocônico,parabolóide ou hemisférico.
É especialmente preferido que este domo seja dispostosobre o fermentador de tal forma que a região afilada dodomo, a qual é direcionada para cima, começa abaixo daborda de transbordo da seção de reciclagem. Nestecontexto, faz-se aqui referência aos desenhos. Comoresultado, a recuperação da biomassa ativa éconsideravelmente aumentada.
Além disto, é preferido que nenhum dispositivoelétrico seja disposto para a região do digestor, o sistemade armazenagem de gás e/ou a câmara de sedimentação. 0digestor, o sistema de armazenagem de gás e/ou a câmara desedimentação podem ser projetados também como gaiola deFaraday. Ambos os métodos servem como prevenção de fogo eexplosão. Para este propósito, a caixa do fermentador comoum todo pode consistir em metal condutor (especialmente deaço V4A ou aço revestido resistente a corrosão) , ou pode consistir em um material não metálico provido com uma redede condutores metálicos, por exemplo, na forma de uma redede arame circundando o material da caixa.
Em uma realização adicionalmente preferida, ofermentador da invenção compreende um canal de sedimentaçãolocalizado na base do digestor. Neste canal de
sedimentação material não orgânico, tal como areia, cal epedra, etc., podem se sedimentar e serem removidos dofermentador por meio de um rosca transportadora.Usualmente entre aproximadamente 1 - 3% do material defermentação é removido desta forma diariamente. É entãopossível se separar a matéria sólida do materialdescarregado e se realimentar os componentes líquidos parao digestor.
Em uma realização adicionalmente preferida, umtrocador de calor é disposto na região da saída dofermentador. Por meio deste trocador de calor, materialorgânico fresco a ser fermentado pode ser pré-aquecido.
Desta forma, é consideravelmente mais fácil seajustar condições mesofílicas ou termofílicas nofermentador. Ao mesmo tempo, isto reduz o consumo deenergia requerido. Em um caso ideal, o calor intrínseco dereação quese desenvolve durante o processo de fermentaçãoé suficiente para ajustar as condições mencionadas acima.Conseqüentemente, nenhum fornecimento de calor externo énecessário.Em alguns casos, isto é, se o calor intrínseco dareação não- for suficiente, o fermentador da invenção deveser aquecido. Vários dispositivos de aquecimento, porexemplo, trocadores de calor localizados no fermentador,apresentam uma temperatura de superfície que é muito altapara os microrganismos. Conseqüentemente, o material emfermentação que entra em contato com o dispositivo deaquecimento é inicialmente aquecido para uma temperaturaque fica acima da faixa de temperatura preferida e liberaesta temperatura sucessivamente para o materialcircunvizinho. Desta forma, é possível se ajustar odigestor como um todo para a temperatura desejada.Entretanto, a temperatura elevada faz com que osmicrorganismos (especialmente as bactérias metanogênicas)que se colonizem na região do dispositivo de aquecimento ouque entram em contato com esta morram. Isto, por sua vezreduz o rendimento.
É também preferido que o fermentador compreenda umdispositivo de controle de temperatura para o materialorgânico a ser fermentado que é ajustado de tal forma que atemperatura do material em fermentação, o qual é levadopara o digestor ; através da entrada, possa ser ajustadaapenas pelo aquecimento do material orgânico a serfermentado.
Além de um dispositivo de aquecimento para osubstrato ãser fermentado, isto requer que o digestor sejaequipado com pelo menos uma sonda de temperatura e umrespectivo circuito de controle. Este tipo de controle detemperatura é especialmente efetivo porque o materialaquecido levado para o digestor é imediatamente distribuídoe rapidamente libera sua energia térmica para a áreacircunvizinha. Por causa da rápida troca de calor para omaterial circunvizinho, os processos vitais das bactériasmetanogênicas no fermentador não são afetados. Além disto,tendo em vista a. excelente condutividade térmica e damistura efetiva, apenas um aumento insignificante datemperatura do substrato a ser fermentado é suficiente parao controle efetivo da temperatura no fermentador.Conseqüentemente, não há qualquer razão para se temer queas bactérias metanogênicas no fermentador sejamdanificadas. De modo geral, é possível se aquecer omaterial em fermentação mais uniformemente e rapidamente, oque é um efeito positivo para o processo de estabilização.Para esta finalidade, pode ser preferível que o dispositivode enchimento seja localizado entre as unidades deagitação. Desta forma, o substrato aquecido a serfermentado é levado para o digestor de maneiraespecialmente efetiva e é rapidamente misturado com omaterial em fermentação, liberando sua temperatura muitorapidamente para a área circunvizinha. Isto provê também apossibilidade de pasteurização e esterilização do substratoa ser. fermentado antes de ser levado para o digestor.Desta forma, pode ser rapidamente colonizado com bactériasmetanogênicas depois de ser levado para o digestor, o queirá forçar a fermentação e, desta forma, aumentar orendimento. Com este tipo de controle de temperatura não énecessário se prover o digestor com dispositivos deaquecimento ou trocadores de calor adicionais, evitando-seos danos mencionados acima. Além disto, com este tipo decontrole de temperatura, também não é requerido se provercircuitos elétricos no digestor, o que, de outra forma,poderia envolver o perigo de explosão e fogo.
Em adição, de acordo com uma das reivindicaçõesprévias, a invenção provê um método para a produção debiogás em um fermentador a partir de material orgânicobombeável com baixo teor de substâncias orgânicas secas(oTS). 0 método envolve as seguintes etapas:
a) alimentar o material orgânico bombeável nofermentador através de uma entrada,
b) produção e manutenção de um ambienteanaeróbico, um valor de pH de pelo menos 7 e uma tp nafaixa de mesofilica a termofilica,
c) produção de um fluxo de material orgânicobombeável através do reator de leito fixo, bem como dacâmara de sedimentação do fermentador,
d) recuperação na seção de reciclagem das fraçõesmais leves especificas do material orgânico bombeável,
e) se possível, realimentação do materialrecuperado para o fermentador,
f) coleta do gás gerado e extração do resíduo defermentação fermentado continuamente e em bateladas.
Ao mesmo tempo, o valor de pH pode ser ajustado comos métodos usuais conhecidos do especialista.
Em particular pode ser disposto que o fluxo dematerial através do reator de leito fixo seja produzidocontinuamente ou de maneira pulsante. Ambos os tipos podemapresentar vantagens e desvantagens, especialmente no quediz respeito ao substrato utilizado. Por exemplo, um fluxopulsante do material pode ser vantajoso para prover umtempo de contato mais longo entre o substrato a serfermentado e os microorganismos. Por meio de testes derotina e sem a utilização da etapa inventiva, umespecialista pode facilmente determinar as condições defluxo adequadas (velocidade, intervalos dos pulsos, etc.,especialmente no que diz respeito ao substrato utilizado).
De acordo com a invenção, foi também disposto que omaterial recuperado é pré-incubado com material fresco aser fermentado antes do material fresco ler levado para ofermentador.
É especialmente preferido que, para o propósito deplena utilização, mais biomassa de fontes renováveis,especialmente culturas energéticas, seja alimentada aomaterial orgânico a ser fermentado, material orgânico esteque apresenta baixas proporções de substância orgânica seca(oTS).
Os resíduos de fermentação produzidos com ofermentador da invenção ou método, compreendem um teor altode nutrientes mineralizados (Ν, Ρ, K) e são bem adequadoscomo fertilizantes. Em comparação com o substrato emfermentação, os resíduos de fermentação usualmenteapresentam baixa viscosidade, uma vez que cotem umaproporção mais baixa de matéria orgânica residual. Poresta razão, podem ser mais facilmente espalhados eutilizados para planta de produção que, por exemplo,esterco líquido. Por causa da proporção reduzida desubstâncias orgânicas, existe o perigo de que, após adescarga do resíduo de fermentação, ocorrerá umaconsideravelmente baixa formação de gases estufa, taiscomo, dióxido de carbono (CO2) , gás metano (CH4) , e óxidonitroso (N2O). Além disto, sementes de plantaspossivelmente contidas no esterco liquido, especialmentesementes de grama e esporos de fungos são desativados pelafermentação. Conseqüentemente, após sua descarga não podemmais germinar. Uma vantagem adicional dos resíduos defermentação produzidos desta forma é o fato de seremsanitizados se condições específicas de processo foremmantidas. Desta forma, sem tratamento químico ou térmicoadicional, podem ser aplicados também em superfíciescríticas, por exemplo, áreas de proteção de águas oupastagens de gado de leite.
Além disto, o esterco líquido é altamentemineralizado, isto é, as plantas a serem fertilizadas sebeneficiam muito mais dos nutrientes ali contidos.Entretanto, se esterco líquido não fermentado é utilizadopara fertilização, é criado no solo um potencialincalculável de nutrientes organicamente fixados. Duranteas fases de mineralização naturais, isto pode ter umimpacto considerável nas águas subterrâneas se a vegetaçãonão for capaz de absorver as fases nutrientesmineralizadas.
Em uma realização adicional do fermentador dainvenção, foi disposto que o dito fermentador é conectado ajusante com um fermentador de biogás convencional (assimchamada "repotenciação") de forma tal que os resíduos defermentação possam ser alimentados a partir do fermentadorde biogás convencional por meio da entrada do materialorgânico bombeável.
Subseqüentemente, esta realização é chamada de pósfermentador. 0 termo "fermentador de biogás convencional"envolve os fermentadores do estado da técnica mencionadosno inicio. Estes fermentadores de biogás são utilizadospara fermentar fontes renováveis. Consistem basicamente deum grande tanque com agitação com um domo de armazenagem degás ou um dispositivo de fluxo (cilindro horizontal). Elesrealizam apenas uma fermentação incompleta das matériasprimas e, ao mesmo tempo, apresentam uma perda continua demicroorganismos metanogênicos. Além disto, produzemresíduos de fermentação que são inadequadamente sanitizados(correntes de curto circuito, ver acima) e que emitem gasesestufa (metano, oxido riitroso, CO2, ver acima). Por estarazão, é extremamente vantajoso se alimentar os resíduos defermentação de tal fermentador ao fermentador da invençãoque, neste caso, funciona como um tipo de pós fermentador.Desta forma, um operador de um fermentador de biogásconvencional pode efetivamente aumentar a eficiência eadequação ao meio ambiente desta planta com relativamentebaixos investimentos.
Nesta realização especial, pode ser disposto que obiogás gerado no pós fermentador seja alimentado ao sistemade armazenagem de gás da planta principal.
Em uma realização especialmente preferida, foidisposto que a seção de reciclagem fosse projetada de talforma que as frações mais leves específicas do materialorgânico bombeável possam ser realimentadas ao fermentadorde biogás a montante.
Isto envolve a possibilidade de recuperação erealimentação para o processo de fermentação da biomassaativa que, juntamente com o material fermentado, foialimentada por meio de equipamento do estado da técnica aosfermentadores e ali deixada não utilizada. Desta forma, orendimento pode ser consideravelmente aumentado. Alémdisto, pela realimentação da biomassa ativa ao digestor, operíodo de otimização da planta durante uma primeiraoperação é consideravelmente reduzido. Basicamente, umaplanta de biogás requer um certo tempo para a otimização.Isto é devido ao fato de antes de tudo uma flora estável demicroorganismos deve ser estabelecida na planta. Por meioda possibilidade de se recuperar os microorganismos queainda estão presentes no material fermentado extraído dodigestor, o período de estabelecimento de uma microfloraestável e altamente eficiente é consideravelmente reduzido.Como resultado, o rendimento máximo é alcançado em umperíodo de tempo consideravelmente mais curto.
A possibilidade de recuperação da biomassa ativaenvolve uma outra vantagem: 0 processo de fermentação éacelerado porque é possível se manter no digestor umadensidade consideravelmente mais alta de microorganismosativos. Desta forma, a capacidade de fluxo do fermentadorpode ser aumentada. Isto resulta no fato do fermentador dainvenção poder tolerar uma carga volumétricaconsideravelmente mais alta.
Pode ser disposto também que o fermentador dainvenção (alternativamente ou adicionalmente à realizaçãopreviamente mencionada) seja conectado a jusante com umreator de hidrólise de longo prazo (com preservação líquidados substratos). O dito reator de hidrólise de longo prazoé conhecido sob o termo vLIGA'VATOR" ou "BETAVATOR". Porexemplo, tal reator apresenta uma capacidade de 1500 m3.Embora o produto a ser fermentado seja armazenado em talreator, um processo de fermentação anaeróbico ocorre(especialmente um processo de ensilagem, isto é,fermentação ácido lático/ácido acético), o qual poderesultar em metabólitos de cadeia curta (especialmentelactato, isto é, de ácido lático e acetato, isto é, deácido acético), na redução do valor de pH e na formação deCO2 - Especialmente o ácido lático e o ácido acético podemser metabolizados de maneira excelente no fermentador dainvenção. 0 CO2 liberado pode ser também alimentado aofermentador da invenção.
Desenhos e Exemplos
A presente invenção é explicada em mais detalhes pormeio das figuras e exemplos a seguir. Deve ser levado emconsideração que as figuras e exemplos são apenas denatureza descritiva. Não servem ao propósito de restringira invenção seja de que forma for.
A Figura 1 mostra um exemplo longitudinal de umarealização de um fermentador da invenção (10) para opropósito de produção de biogás a partir de materialorgânico bombeável. 0 fermentador contém uma entrada (11)para o material orgânico bombeável, um reator de leito fixo(12) para o material Orgânico bombeável com pelo menos umaseção primária (ascendente) (12a) e uma seção secundária(descendente) (12b), bem como pelo menos uma saida (13)para os resíduos de fermentação em desenvolvimento.
Além disto, o fermentador compreende uma câmara desedimentação (14) para o material orgânico bombeável a qualé localizada entre a seção primária e a seção secundária(12a, 12b) do reator de leito fixo. Compreende também umaseção de reciclagem (15) que é conectada com a câmara desedimentação (14) e que é projetada de forma tal que asfrações mais leves especificas do material orgânicobombeável podem ser recuperadas e, se requerido,realimentadas na seção ascendente (primária) do reator deleito fixo.
O reator de leito fixo (12) consiste em um materialque permite a formação de canais basicamente longitudinais(análogos aos tubos intestinais paralelos, isto é, tratointestinal).
Pela utilização de um reator de leito fixo com estascaracterísticas têm-se muitas vantagens. Por exemplo, umreator de leito fixo não requer sua própria unidade deagitação, que é utilizada nos fermentadores de tanqueagitado, tendo em vista a possibilidade de se direcionar ofluxo do material no interior do reator. 0 fluxodirecionado de material previne especialmente correntes decurto circuito que são inevitáveis nos fermentadores detanque ,agitado e que afetam uma sanitização efetiva domaterial em fermentação, bem como uma fermentação ideal. 0reator de leito fixo provido fornece também um substrato decolonização para os microorganismos produtores de metano.Desta forma, contrário ao fermentador com tanque agitado, épossível se obter uma formação em camada de microbiocenose.
A seção de reciclagem (15) consiste em um elementotubular vertical e é localizada entre a seção ascendente(primária) (12a) e a seção descendente (secundária) (12b)do reator de leito fixo.
A seção de reciclagem (15) é conectada à câmara desedimentação (14) por meio de uma borda de transbordo e éprojetada de tal forma que as frações mais levesespecíficas (19) de material orgânico bombeável podem serrecuperadas e realimentadas através de uma saida (16) paraa seção ascendente (primária) do reator de leito fixo. Porum lado, estas frações mais leves especificas envolvemfrações orgânicas mais leves especificas, como, porexemplo, ácidos graxos voláteis. Nos fermentadores detanque agitado convencionais estas frações formam umacamada flutuante e, desta forma, escapam do processo defermentação. Incidentalmente alguns dos ácidos graxosvoláteis facilmente se transformam na fase gasosa e são,desta forma, permanentemente excluídos do processo defermentação.
As frações orgânicas mais leves específicas contêmtambém microorganismos (a assim chamada "biomassa ativa")que foram dissolvidos do substrato do reator de leito fixoe, sem uma seção de reciclagem, seriam descarregados com oresíduo da fermentação do fermentador. Isto envolve tambémuma perda contínua de micronutrientes que devem sersuplementados nos fermentadores convencionais com umaunidade de agitação. Isto, por sua vez, resulta emdespesas adicionais e na introdução adicional de metalpesado. Conseqüentemente, nos fermentadores de biogásconvencionais, a densidade de microorganismos produtores debiogás é continuamente reduzida o que resulta no fatodestes fermentadores serem operados basicamente com umadensidade de microorganismos que é muito baixa para seobter um rendimento ideal em biogás. A seção de reciclagemda invenção permite que estes microorganismos sejamrecuperados e realimentados no fermentador. Como
resultado, o fermentador da invenção apresenta umadensidade consideravelmente mais alta de microorganismosque o fermentador convencional e um suprimentoconsideravelmente aumentado de micronutrientes, os quaissão circulados por meio da biomassa ativa.Incidentalmente, alguns dos ácidos graxos voláteisfacilmente se transformam na fase gasosa e são, destaforma, permanentemente excluídos do processo defermentação.
As frações orgânicas mais leves especificas contêmtambém microorganismos (a assim chamada "biomassa ativa")que foram dissolvidos do substrato do reator de leito fixoe, sem uma seção de reciclagem, seriam descarregados com oresíduo da fermentação do fermentador. Conseqüentemente,nos fermentadores de biogás convencionais, a densidade demicroorganismos produtores de biogás é continuamentereduzida o que resulta no fato destes fermentadores serembasicamente operados com uma densidade de microorganismosque é muito baixa para se obter um rendimento ideal debiogás. A seção de reciclagem da invenção permite queestes microorganismos sejam recuperados e realimentados aofermentador. Como resultado, o fermentador da invençãoapresenta uma densidade de microorganismosconsideravelmente mais alta que o fermentador convencional.
Adicionalmente, o fermentador compreende duasunidades de agitação relativamente pequenas (17a, 17b) naregião da entrada da câmara de sedimentação (14). Estasunidades de agitação são ativadas a intervalos regulares e,se requerido, evitam que partículas sólidas se sedimentem.Em comparação com as unidades de agitação conhecidas dosfermentadores de tanque agitado convencionais, as unidadesde agitação mostradas apresentam dimensõesconsideravelmente menores e menor consumo de energia.
Além disto, o fermentador contém uma bomba (18) parabombear o material em fermentação através do reator deleito fixo. Em comparação com as unidades de agitaçãoconhecidas dos fermentadores de tanque agitadoconvencionais, também esta bomba apresenta um consumo deenergia consideravelmente mais baixo. Pode envolver tambémparticularmente uma bomba de pistão duplo. Adicionalmente,a Figura 1 mostra um"dispositivo de dispensa de gás (20)para a extração do biogás gerado.
As setas sólidas mostram a direção através dofermentador do fluxo de material. As setas tracejadasmostram a direção do biogás gerado.
A Figura 1 mostra claramente que o fermentador dainvenção requer consideravelmente menos área superficialque um fermentador de tanque agitado convencional, querequer uma área superficial muito grande tendo em vista agrande capacidade do digestor. Em uma realização
preferida, o fermentador da invenção apresenta uma área debase de meramente 29 m2 e pode, assim, ser integradofacilmente em locais disponíveis nas fazendas.
A Figura 2 mostra duas seções transversais dofermentador da invenção ao longo das linhas A-A' (Fig. 2A)ou B-B' (Fig. 2B) . Uma vista superior da Figura 2a mostraa seção ascendente (primária) (22a) e a seção descendente(secundária) (22b) do reator de leito fixo, bem como aseção de reciclagem (15) . A Figura 2b mostra uma vistasuperior da borda de transbordo com a borda superior daseção de reciclagem. A Figura 3a mostra iam exemplo de umtubo plástico (31) que é preferivelmente utilizado comomaterial para o reator de corpo sólido porque permite aformação de canais basicamente longitudinais. Este tuboapresenta uma superfície aumentada em sua superfícieexterna, bem como em sua superfície interna e provê umasuperfície grande- para a colonização microbiana. 0 tuboplástico envolve um tubo que apresenta característicassimilares às · dos tubos de drenagem flexíveis conhecidosutilizados em construções subterrâneas com um diâmetroentre 50 e 400 mm. É especialmente preferido se utilizareste tipo de tubo de drenagem porque é leve é custoefetivo. Preferivelmente são feitas disposições em quemuitos de tais tubos sejam suspensos no fermentador, destaforma, formando o reator de leito fixo. Para estepropósito pode ser disposto que o fermentador compreenda emsua região superior e em sua região inferior um respectivodispositivo de suspensão de maneira a suspender os tubosplásticos mencionados.
Outros materiais para formar o reator de leito fixocompreendem, por exemplo, tubos verticais ou corpos ocos emforma de colméia consistindo em material de cerâmica,argila, barro,. metal, madeira ou plásticos, ou hastesverticais, cordas- ou fios.
A Figura 3 mostra um exemplo de um dispositivo deretenção (33) para estes tubos plásticos, dispositivo esteque é fixado às extremidades superior e inferior do reatorde leito fixo, respectivamente, e que fixa a melhordistância possível dos tubos entre si e não restringe aspassagens dos tubos, pelo contrário previne taisrestrições. 0 dispositivo de retenção consiste em seçõesde tubos de aço inoxidável ("luvas") que são dispostas emuma superficial e que são soldadas ou de alguma outra formaconectadas entre ; si com suportes em ângulo. Asextremidades dos. tubos plásticos se ajustam perfeitamenteno dispositivo de retenção.
A Figura 4 mostra uma vista explodida de uma parte(40) do fermentador da invenção, consistindo em duasmetades de cilindro (41a) e (41b). A Figura 4 mostra umavista superior da seção ascendente (primária) (42) doreator de leito fixo. A seção descendente na Figura 4 écoberta pela parede do segmento (41b) e, desta forma, nãoestá visível. Os segmentos são aparafusados juntos nolocal por meio de suportes de montagem (43). Idealmente umdos segmentos (aqui (41a) ) inclui já a seção de reciclagem(45), o que facilita também a produção e instalação e,desta forma, reduz custos.
A Figura 5 mostra também uma vista explodida de umaparte (50) de um fermentador da invenção. Em contraste como fermentador mostrado na Figura 4, este fermentadorconsiste em 4 segmentos (51a - 51d). Conseqüentemente, aseção ascendente (primária) do reator de leito fixoconsiste em 2 segmentos (52a) e (52b). A seção descendentena Figura 5 está coberta pela parede dos segmentos (51c) e(51d) e, por esta razão, não está visível. A Figura 5mostra também a seção de reciclagem (55).
A Figura 6 mostra também uma parte (60) de umfermentador da invenção em um corte em seção com os padrõesde fluxo do material em fermentação. O material emfermentação é transferido da seção ascendente (primária)(62) do reator de leito fixo para a câmara de sedimentação(64) . Ali, as ' frações mais leves especificas (69) sesedimentam no topo e são transferidas para a seção dereciclagem (65) por meio de uma borda de transbordo.Entretanto, as frações mais pesadas especificas (porexemplo, biomassa morta não gasosa) são transferidas para aseção descendente (secundária) (não mostrada) do reator deleito fixo.
A Figura 7 mostra realizações diferentescomplementares do fermentador da invenção. Por exemplo, aFigura 7a mostra um trocador de calor (74) que é localizadona região da saída (73) . O material orgânico fresco a serfermentado pode ser aquecido por meio deste trocador decalor. Para este propósito, o trocador de calor éconectado à saída (71).
Isto facilita consideravelmente as condiçõesmesofílicas ou termofílicas no fermentador. Ao mesmotempo, reduz o consumo de energia requerida. Em um casoideal, o calor de reação intrínseco que se desenvolvedurante o processo de fermentação é suficiente para ajustaras condições mencionadas acima. Conseqüentemente, nenhumfornecimento adicional de calor externo é necessário.
A Figura 7b mostra uma seção de reciclagem (75)adicional que é localizada por trás da seção descendente(secundária) do reator de leito fixo (72). Desta forma, arecuperação dos ditos substratos e microorganismos é aindamais aumentada.
A Figura 8 mostra um sistema de armazenagem de gáshidrostático (80), consistindo em um contêiner (81) com umfundo intermediário (82) . A parte de fundo do contêiner épreenchida com fluido tampão (83) . 0 sistema dearmazenagem de gás é conectado a um dispositivo de dispensade gás (84) de um fermentador que não é mostrado. Duranteo processo de fluxo na parte inferior do contêiner, o gásalimentado desloca o liquido (em particular água) comgravidade (e, desta forma, contra a formação de pressãohidrostática ou coluna de água). A água sobe através de umtubo de ascensão (85) para a parte superior do contêiner.Se, por exemplo, o sistema de armazenagem de gás éconstruído de maneira tal que, quando do deslocamento dolíquido disponível no sistema, o influxo de gás forma umacoluna de água máxima de 2000 mm, isto corresponde a umapressão hidrostática de 200 mbar. Ao mesmo tempo, apressão do gás armazenado é mantida a um nívelcorrespondendo à pressão hidrostática e pode ser supridapara o motor a gás do BHKW sem a utilização de seu própriocompressor de gás. Para este propósito é essencial que osmicroorganismos geradores de biogás sejam capazes decontinuar a produzir biogás mesmo em gradientes de pressãofortes. Conseqüentemente, a síntese de biogás não éafetada pelo gradiente de pressão acumulado descrito de 200mbar, que poderia continuar em frente para o fermentador.
A Figura 9 mostra uma realização adicional de umfermentador da invenção (90) que corresponde η maioria dosaspectos à realização mostrada na Figura 1. Entretanto, emcontraste com a realização mostrada na Figura 1, a câmarade sedimentação (95) é conectada à seção de reciclagem (94)por meio de orifícios (96) ou dispositivos de varredura, enão por meio de uma borda de transbordo.
A Figura 10 mostra uma realização adicional de umfermentador da invenção (100) que corresponde também namaioria dos aspectos à realização mostrada na Figura 1.Entretanto, em contraste com a realização mostrada naFigura 1, a câmara de sedimentação (105) é localizadaexternamente, sendo conectada à seção de reciclagem (104).
A quantidade de fluxo de recirculação pode ser regulada pormeio de uma válvula (106). Neste desenho, é fácil seseparar a câmara de sedimentação do fermentador parapropósitos de manutenção.
A Figura 11 mostra uma realização adicional dofermentador da invenção incluindo a entrada (111), umreator -de leito fixo (112) para o material orgânicobombeável com uma seção primária (ascendente) (112a) e umaseção secundária (descendente) (112b), que são separadasestruturalmente uma da outra (os assim chamadosfermentadores parciais), bem como uma saida (113). Demaneira a se economizar despesas, as seções (112a) e (112b)podem ser feitas a partir de um tanque de gás liqüefeitoutilizado ou tanque de gás que foi cortado através docentro. Na peça de cabeça do fermentador parcial, umacâmara de sedimentação (115) foi provida por meio da qualas frações mais leves especificas recuperadas do materialbombeável são realimentadas ao fermentador de biogás (116)a montante. 0 material é transportado por meio de pressãode gás que é especialmente gerado na seção ascendente dofermentador.
A Figura 11 mostra também um fermentador de biogásconvencional (116) opcionalmente provido que está conectadoa jusante com o fermentador da invenção (110) e quefunciona ná direção do fermentador da invenção como um pósfermentador (assim chamada "repotenciação") de tal formaque os resíduos da fermentação podem ser alimentadosatravés da entrada.
Em uma realização adicional do fermentador dainvenção foi disposto que o dito fermentador seja conectadoa jusante com um fermentador de biogás convencional (assimchamada "repotenciação") de tal forma que os resíduos dafermentação possam ser alimentados a partir do fermentadorde biogás convencional através da entrada para o materialorgânico bombeável.
Basicamente, o fermentador de biogás (116) consisteem um grande tanque agitado com um domo de armazenagem degás. Este realiza apenas uma fermentação incompleta damatéria prima (isto é, a maior parte do potencialremanescente do resíduo da fermentação) e, ao mesmo tempo,apresenta uma perda contínua de microorganismosmetanogênicos. Além disto, produz resíduos de fermentaçãoque são inadequadamente sanitizados e mineralizados(fermentados) (correntes de curto circuito, ver acima) eque, acima de tudo, emitem gases estufa (metano, óxidonitroso, CO2, ver acima). Desta forma, é extremamentevantajoso se alimentar os resíduos de fermentação de talfermentador (116) no fermentador da invenção (112). Destaforma, um operador de um fermentador de biogás convencionalpode aumentar efetivamente a eficiência e adequação ao meioambiente de sua- planta com investimentos relativamentebaixos.
No processo, o biogás produzido no fermentador (112)é fornecido para um sistema de armazenagem de gás dofermentador de biogás (116). Em uma realizaçãoespecialmente preferida foi disposto que a câmara desedimentação (115) seja projetada de tal forma que asfrações mais leves especificas recuperadas do materialorgânico bombeável possam ser realimentadas ao fermentadorde biogás (116) a montante.
Claims (22)
1. Fermentador para a geração de biogás a partir dematerial orgânico bombeável com baixo teor de matériaorgânica seca (oTS), caracterizado pelo fato decompreender:a) Pelo menos uma entrada para o material orgânicobombeável,b) Pelo menos um reator de leito fixo para o materialorgânico bombeável com pelo menos uma seçãoprimária e uma seção secundária, bem como,c) Pelo menos uma saida para o resíduo de fermentaçãorestante.
2. Fermentador de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender:a) Pelo menos uma seção de reciclagem para o materialbombeável, seção esta que é localizada entre aseção primária e a seção secundária do reator deleito fixo, bem como,b) Pelo menos uma câmara de sedimentação que éconectada à seção de reciclagem e que é projetadade tal forma que frações específicas mais leves domaterial orgânico bombeável podem ser recuperadase, se requerido, podem ser realimentadas à seçãoascendente (primária) do reator de leito fixo.
3. Fermentador de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato da seção primária do reator deleito fixo ser. uma seção ascendente e a segunda seção doreator de leito fixo ser uma seção descendente.
4. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato doreator de leito fixo consistir em um material que provê umasuperfície de colonização grande para microrganismos.
5. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato doreator de leito fixo consistir em um material que permite aformação de canais basicamente longitudinais.
6. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dacâmara de sedimentação consistir basicamente em um elementotubular vertical que, se possível, compreende váriaspartes.
7. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dacâmara de sedimentação ser localizada entre a seçãoascendente (primária) e a seção descendente (secundária) doreator de leito fixo.
8. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de umacâmara de sedimentação adicional ser localizada a jusanteda seção descendente (secundária) do reator de leito fixo.
9. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deapresentar a forma externa de um cilindro vertical.
10. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deconsistir em vários segmentos que podem ser produzidos emuma companhia de manufatura e montados no local dofermentador.
11. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deapresentar um dispositivo de coleta de gás que é localizadopelo menos parcialmente acima do reator de leito fixo e/oudo dispositivo de recuperação.
12. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato decompreender um sistema de armazenagem de gás hidrçstático.
13. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dodispositivo de coleta de gás compreender um domo cônico oufrusto-cônico, parabolóide ou hemisférico.
14. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de umtrocador de calor ser disposto na região da saida dofermentador, e pelo fato de por meio do dito trocador decalor o material orgânico fresco a ser fermentado pode serpré-aquecido.
15. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato decompreender um dispositivo de controle de temperatura parao material orgânico a ser fermentado que é ajustado deforma tal que a temperatura do material em fermentação, queé colocado no digestor através da entrada, pode serajustada apenas pelo aquecimento do material orgânico a serfermentado.
16. Método para a geração de biogás a partir dematerial orgânico bombeável com baixo teor de substânciaorgânica seca (oTS) no fermentador conforme definido emqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de compreender as seguintes etapas:a) inserir o material orgânico bombeável através deuma entrada do fermentador,b) produzir e manter um meio anaeróbico, um valor depH dè pelo menos 7 e uma temperatura na faixamesofilica a termofílica,c) produzir um fluxo de material orgânico bombeávelatravés do reator de leito fixo, bem como da câmarade sedimentação do fermentador,d) recuperar na seção de reciclagem as frações maisleves especificas do material orgânico bombeável,e) se possível, realimentar o material recuperado parao fermentador,f) coletar o gás gerado e extrair o resíduo defermentação fermentado continuamente em bateladas.
17. Método de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato do material recuperado ser pré-incubado com material fresco a ser fermantado antes domaterial fresco ser colocado no fermentador.
18. Método de acordo com as reivindicações 16 ou 17,caracterizado pelo fato de para o propósito de utilizaçãocompleta, mais biomassa, por exemplo, de fontes renováveis,especialmente de cultivos energéticos, ser suprida aomaterial orgânico a ser fermentado.
19. Método de acordo com as reivindicações 16 - 18,caracterizado pelo fato das condições de processo seremajustadas de tal forma que a formação de ácido propiônico éreduzida ou que a redução de ácido propiônico sejapromovida.
20. Fermentador de acordo as reivindicações 1 - 15,caracterizado pelo fato de ser conectado a jusante com umfermentador dé biogás convencional de tal forma que osresíduos da fermentação podem ser alimentados dofermentador de biogás convencional por meio da entrada parao material orgânico bombeável.
21. Fermentador de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato da câmara de sedimentação serprojetada de tal forma que as frações mais levesespecíficas recuperadas de material orgânico bombeávelpodem ser realimentadas no fermentador de biogás amontante.
22. Fermentador de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de serconectado a jusante a um reator de hidrólise de longoprazo.
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