BR112019011041B1

BR112019011041B1 - Processo para a produção de biogás de um substrato fibroso por fermentação anaeróbica

Info

Publication number: BR112019011041B1
Application number: BR112019011041-0A
Authority: BR
Inventors: Oliver Lüdtke; Michael Schlimbach
Original assignee: Verbio Vereinigte Bioenergie Ag
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2023-09-26
Also published as: EP3548626A1; CA3044863C; WO2018099547A1; BR112019011041A2; CN110036113A; HUE050939T2; AU2016431221B2; DK3548626T3; US20190292569A1; PL3548626T3; CA3044863A1; AU2016431221A1; EP3548626B1; US11293035B2; CN110036113B; ES2828635T3

Abstract

processo para a produção de biogás a partir de substrato fibroso através de fermentação anaeróbica. o processo caracteriza-se pelo fato de que a) o substrato fibroso junto com o líquido do processo são alimentados a um fermentador contendo microrganismos anaeróbicos dependendo do teor de tss determinado nesse fermentador, b) o substrato fibroso nesse fermentador é submetido a uma fermentação por via úmida para a produção de biogás, c) o efluente contendo o substrato fibroso fermentado é extraído do fermentador e o teor de tss é determinado no fermentador, d) o teor de tss determinado é comparado com uma faixa alvo definida e e) dependendo do resultado de d), a etapa a) é repetida com quantidades ajustadas, a fim de manter a faixa alvo da tss no fermentador.

Description

[001] A invenção se refere a um processo para a produção de biogás a partir de substrato fibroso através de fermentação anaeróbica.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] A decomposição de substrato orgânico através de processos anaeróbicos microbianos, também mencionados de fermentações, é conhecida. Na produção de biogás, uma mistura principalmente de metano e dióxido de carbono, ocorre uma decomposição do substrato orgânico em várias etapas (hidrólise, acidificação e formação de metano). No caso do substrato usado, trata-se de uma substância orgânica ou de uma mistura de várias substâncias orgânicas. Dependendo do substrato e do produto desejado, certos microrganismos ou grupos de microrganismos são adequados para o processo de fermentação. Para a execução eficaz de uma fermentação, além do suprimento de substrato, também devem ser garantidos o suprimento com nutrientes, assim como a manutenção de parâmetros processuais favoráveis, tais como, por exemplo, temperatura e pressão. O substrato orgânico, dependendo da composição, é decomposto anaerobicamente de forma diferentemente boa. As moléculas simples, assim como carboidratos, proteínas e lipídeos podem ser decompostos de forma muito boa. As macromoléculas dos componentes fibrosos, tais como hemicelulose e celulose, assim como lignina, podem ser pouco até não decompostas. Os componentes fibrosos que não podem ser decompostos são novamente centrifugados do processo.

[003] Nos últimos anos, a produção de biogás, obteve cada vez mais importância. Enquanto inicialmente o tratamento anaeróbico de lodo de clarificação esteve no centro de interesse, primariamente com o objetivo de uma redução de lodo com formação de biogás, o foco no passado recente consiste na produção de biogás a partir de biomassa de cultivo agrícola, tal como, por exemplo, silagem de plantas inteiras, em parte, também, combinada com a fermentação de esterco líquido ou outros excrementos da pecuária. Cada vez mais em foco, está a produção de biogás a partir de resíduos agrícolas, visto que para esses não há qualquer concorrência de alimentos ou rações. No entanto, no caso dos resíduos agrícolas trata-se, via de regra, de substratos fibrosos e com isso, de decomposição mais difícil. Para uma alta rentabilidade, necessita-se do mais alto rendimento de biogás possível em relação ao substrato orgânico fibroso usado. Há uma série de propostas técnicas, que acompanham esse objetivo.

[004] O estado da técnica para a obtenção de altos rendimentos de biogás são uma carga de substrato consistente, moderada e um suprimento suficiente com macro- e micronutrientes, assim como a realização de um tempo de permanência o mais longo possível do substrato no processo de fermentação. Neste caso, com respeito à economia de uma instalação, deve ser encontrado um compromisso entre a alta carga espacial e o longo tempo de permanência e associado a isso, um alto rendimento de biogás. Em geral, o compromisso consiste em aumentar tanto quanto possível o desempenho da instalação, até que a qualidade do processo caia de forma mensurável ou a estabilidade do processo diminua.

[005] Na fermentação de substrato fibroso, o fator limitante, via de regra, é a capacidade de misturação ou a viscosidade real no fermentador. Devido ao alto teor de fibra, a hidrólise é o processo de decomposição limitante.

[006] O especialista sabe, que a partir de certos teores de substâncias seca (TS), a viscosidade do conteúdo do fermentador aumenta muito. Com isso, a misturação e dessa maneira, o transporte convectivo de substâncias e no efeito final, a formação de biogás, é consideravelmente prejudicada. Para a fermentação por via úmida, indicam-se na literatura científica valores muito diferentes para teores máximos de TS possíveis. Assim, por exemplo, no “Leitfaden Biogas” (ISBN 3-00-014333-5, 6a edição, 2013) para a fermentação por via úmida, é indicado um limite típico de 12%.

[007] Além disso, no “Leitfaden Biogas” descreve-se que para diferentes substratos não há limites definidos com precisão:

[008] “Em processos de fermentação por via úmida, podem ser encontrados teores de substância seca de até 12 % em massa no líquido do fermentador. Como regra geral, é aplicado um limite de 15 % em massa, para a capacidade de bombeamento do meio, contudo, essa indicação é qualitativa e não é avaliada para todas as substâncias de uso. Alguns substratos com distribuição de partículas finamente dispersas e altos teores de substâncias dissolvidas, ainda são bombeáveis também com teores de TS de até 20 % em massa, por exemplo, restos de alimentos dispersos do caminhão-tanque. Por outro lado, outros substratos já estão presentes com 10 a 12 % em massa, na forma empilhável, tais como, por exemplo, cascas de frutas e legumes”.

[009] Em particular, o problema que serve de base à invenção é disponibilizar um conceito de processo para a produção eficiente e econômica de biogás a partir de qualquer substrato fibroso.

RESUMO DA INVENÇÃO

[010] O problema é resolvido ou pelo menos reduzido por um processo para a produção de biogás a partir de substrato fibroso através de fermentação anaeróbica, de acordo com a reivindicação 1, que compreende as seguintes etapas: a) alimentação de um substrato fibroso junto com líquido do processo a um fermentador contendo microrganismos anaeróbicos dependendo do teor de TSS neste fermentador, b) produção de biogás a partir do substrato fibroso nesse fermentador através de fermentação por via úmida, c) extração de efluente contendo substrato fibroso fermentado do fermentador e determinação do teor de TSS, d) comparação do teor de TSS determinado com a faixa alvo definida, e) ajuste da alimentação do substrato fibroso e/ou do líquido do processo.

[011] Por substrato fibroso nesse pedido de patente são entendidos substratos sem quantidades significativas de água livre e com um teor significativo de componentes fibrosos, tais como, por exemplo, fibras de lignocelulose. Isso inclui, por exemplo, mas não exclusivamente, feno ou grama da conservação da paisagem, palha ou outros resíduos da produção de cereais, palha de colza, palha de ervilha, Miscanthus, capim-amarelo, painço ou outras plantas energética inteiras ou partes de plantas ou resíduos industriais fibrosos, por exemplo, da indústria de processamento de madeira.

[012] Biogás no sentido desse pedido de patente compreende qualquer gás produzido de forma microbiana no âmbito de uma fermentação de etapa única e/ou de etapas múltiplas. O biogás contém principalmente CO2, metano e/ou hidrogênio e água, assim como, dependendo do substrato e do processo de fermentação, amoníaco e sulfeto de hidrogênio.

[013] A substância seca suspensa (TSS) descreve a proporção particulada da substância seca (TS). Nos meios fibrosos a TSS é substancialmente determinada pelo teor de fibra do meio. A TSS, junto com a substância seca dissolvida, resulta em toda a substância seca. Dependendo do método de análise, as partículas muito pequenas são classificadas abaixo do tamanho do grão separado do método de análise da substância seca dissolvida.

[014] Em uma forma de realização preferida, o processo é desenvolvido de tal modo, que no caso do teor de TSS, trata-se do teor de fibra.

[015] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que a alimentação de substrato fibroso junto com o líquido do processo ocorre de tal modo, que um teor de TSS no meio de fermentação é ajustado entre 4% a 10%, preferivelmente entre 5% a 8%, de modo particularmente preferido, entre 6 a 7%.

[016] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que a alimentação de substrato fibroso junto com o líquido do processo ocorre de tal modo, que um teor de fibra no meio de fermentação é ajustado entre 4% a 10%, preferivelmente entre 5% a 8%, de modo particularmente preferido, entre 6 a 7%.

[017] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que ao processo de fermentação são alimentados direta ou indiretamente nutrientes e oligoelementos.

[018] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que o conteúdo do fermentador é agitado durante a fermentação.

[019] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que o efluente é submetido a uma separação sólido-líquida e neste caso são produzidos o resíduo de fermentação fibroso úmido e um líquido do processo.

[020] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que o líquido do processo produzido em uma separação sólido-líquida é novamente alimentado a um fermentador.

[021] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que a água fresca é alimentada a um fermentador.

[022] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que como líquido do processo é usado substrato fermentável capaz de ser bombeado.

[023] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que o substrato fibroso é moído antes da fermentação.

[024] Em uma outra forma de realização preferida, o processo de acordo com a invenção é desenvolvido de tal modo, que o teor de TSS é determinado de acordo com o seguinte método, em que: a) alíquotas de uma amostra do efluente são preparadas para várias análises, b) a partir de uma alíquota é medido o teor total de TS dessa amostra, c) uma outra alíquota dessa amostra é inicialmente centrifugada e finamente filtrada e a partir deste filtrado é determinado o teor de TS e d) o teor de TSS é calculado a partir do teor total de TS e do teor de TS do filtrado.

[025] O processo de acordo com a invenção refere-se, em particular, também a todas as combinações das formas de realização preferidas descritas acima.

[026] A produção de biogás a partir de substrato fibroso ocorre de modo particularmente conveniente e econômica em um processo de etapa única. Neste caso, todas as etapas de decomposição decorrem paralelamente e um fermentador misto. São possíveis, também, processos de fermentação em etapas múltiplas, nas quais, por exemplo, realiza-se uma fermentação principal e uma pós-fermentação ou vários fermentadores são acionados paralelamente.

[027] A produção de biogás também pode ocorrer através de desacoplamento das etapas de decomposição em um processo de hidrólise e em um processo de fermentação. No reator de hidrólise realiza-se, então, principalmente a hidrólise e acidificação do substrato. No processo de fermentação subsequente, realiza-se, então, a formação de metano, de modo que o gás formado nesse reator contém a principal parte do metano formado a partir do substrato.

[028] Uma misturação muito boa em uma hdrólise ou fermentação no processo de fermentação por via úmida é obtida, quando o substrato fibroso é misturado com o líquido do processo para formar uma suspensão.

[029] O substrato fibroso, opcionalmente depois de uma trituração junto com o líquido do processo, é alimentado como suspensão a um processo de fermentação anaeróbico. A trituração ocorre convenientemente para formar tamanhos de partícula na faixa de 1 mm a 20 mm, preferivelmente na faixa de 2 mm a 15 mm, de modo particularmente preferido, na faixa de 3 mm a 10 mm, de modo muito particularmente preferido, na faixa de 4 mm a 6 mm.

[030] Em um fermentador contendo microrganismos anaeróbicos a decomposição anaeróbica da substância orgânica para formar biogás realiza-se preferivelmente com agitação contínua para melhorar a troca de substâncias. Se através dos substratos alimentados não ocorre qualquer suprimento suficiente com nutrientes e oligoelementos, esses são alimentados ao processo de fermentação de maneira adequada.

[031] Enquanto uma parte da TS é decomposta para formar biogás, uma outra parte é decomposta em componentes solúveis, uma outra parte do substrato (por exemplo, componentes fibrosos) não está sujeita a qualquer ou apenas a uma pequena decomposição e permanece no meio de fermentação como TS suspensa. Em particular, os compostos de lignina quase não são decompostos anaerobicamente.

[032] Para desenvolver a formação de biogás do modo mais eficiente possível, é necessário obter as maiores concentrações possíveis de substrato no fermentador. Com isso, o tempo de permanência no fermentador é maximizado e obtém-se um alto rendimento espacial em relação ao volume do fermentador. Ao mesmo tempo, a concentração do substrato não pode ser tão aumentada que, condicionada por um alto teor de TS, a viscosidade do meio de fermentação aumente tanto, que não se garante mais uma misturação suficiente.

[033] A viscosidade de um meio de fermentação particulado é apenas mal mensurável e quase não é possível uma transferência do resultado da medição para a qualidade da misturação. O teor de TS também pode refletir a capacidade de misturação apenas de modo insuficiente, visto que esse se compõe a partir de várias frações (por exemplo, TS dissolvida ou suspensa), que atuam de modo diferentemente forte sobre as propriedades de misturação do meio de fermentação.

[034] Foi verificado, que como tamanho de medição muito bem adequado, a TS suspensa (TSS) é adequada para regular a alimentação do substrato no processo de biogás. Enquanto a TS dissolvida tem um papel subordinado para a capacidade de misturação, a influência da TSS é dominante. Surpreendentemente foi verificado, que para a fermentação de substrato fibroso, o teor da TS dissolvida não tem qualquer influência sobre o rendimento.

[035] A TSS pode ser determinada no meio de fermentação através de métodos adequados e, com isso, é conhecida para todo o conteúdo do fermentador. Com isso, é possível, também em uma diferente composição do substrato, conduzir o grau de utilização do fermentador ajustando a alimentação do substrato e/ou alimentação do líquido do processo sempre na faixa ideal. Neste caso, é vantajoso, mas não obrigatoriamente necessário, se a composição da TS dos substratos e do líquido do processo também for conhecida.

[036] Em algumas aplicações pode ser benéfico, ao invés da TSS, usar o teor de fibra do meio de fermentação como tamanho de regulação. O teor de fibra pode ser determinado através de diferentes métodos, por exemplo, como teor bruto da fibra de acordo com a análise de Weender. Também é possível usar os valores ADF ou ADL da análise de Weender ampliada como teor de fibra.

[037] O líquido do processo pode consistir em líquido obtido através de sinterização em processo e/ou em água. Através de uma separação sólido-líquida, a partir do meio de fermentação podem ser separados, em particular, componentes particulados acima do tamanho de grão separado próprio do respectivo processo de separação. O líquido do processo resultante neste caso pode ser novamente usado para pré-misturar um novo substrato ou ser reconduzido para o fermentador.

[038] Em ensaios foi surpreendentemente verificado, que para um certo sistema de fermentação, que consiste em um fermentador e na respectiva tecnologia de agitação, existe um valor limite independente do substrato para a substância seca suspensa no meio de fermentação, no qual a formação de biogás é ótima. Acima desse valor limite, pode ocorrer uma sobrecarga local da biologia devido à falta de misturação e, com isso, um acúmulo de ácido no meio de fermentação. Um outro efeito é a diminuição do rendimento de gás.

[039] Foi verificado, que a formação de biogás é ótima, quando um teor de TSS no meio de fermentação é ajustado entre 4% a 10%, preferivelmente entre 5% a 8%, de modo particularmente preferido, entre 6 a 7%.

[040] O conceito de regulação pode ser aplicado, do mesmo modo, para uma condução em etapas múltiplas, por exemplo, com fermentação principal e pós- fermentação ou em fermentações acionadas paralelamente. Nesses casos, uma regulação pode ocorrer para cada fermentador individual. Do mesmo modo, o conceito de regulação em processos de etapas múltiplas pode ser aplicado com hidrólise e fermentação principal ligada a jusante.

[041] Outros desenvolvimentos vantajosos da invenção são deduzidos das reivindicações dependentes ou .do seguinte relatório descritivo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[042] A Figura 1 mostra um fluxograma do decurso de ensaio do exemplo 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Exemplo 1

[043] A determinação da TSS é descrita, a seguir, em detalhes.

[044] Princípio: A partir de uma amostra determinam-se a substância seca e a substância seca dissolvida através de evaporação da água de uma amostra não diluída ou de um filtrado diluído no forno de mufla. Com esses valores pode-se calcular a substância seca suspensa (TSS).

[045] Material: 50 ml de tubos de centrífuga, seringa descartável de 5 ml, pré- filtro de seringa de 0,2 μm, balança de análise, centrífuga, forno de mufla Nabertherm B180, cápsula de vidro refratária, dessecador, pinça para cápsula, água destilada.

[046] Execução: As determinações da substância seca e da substância seca dissolvida devem ser executadas como determinações duplas. A amostra a ser investigada é homogeneizada antes da retirada através de agitação. Para a determinação da TS, cada cápsula é pesada e o peso (m1) é anotado. 10,00 g + 1,0 g da amostra são enchidos na cápsula e o peso final é, do mesmo modo, anotado (m2). Para a determinação da substância seca dissolvida são pesados, em um tubo de centrifugação de 50 ml, 10,00 g + 1,0 g da amostra e a massa exata é anotada (m4). Completa-se para 50,00 g + 1,0 g com água destilada e anota-se a massa total (m5). O conteúdo do tubo é homogeneizado através de agitação e centrifugado a 4400 rotações durante 5 minutos. Pesa-se uma cápsula e anota-se o peso (m6). 10,00 g + 1,0 g do centrifugado são colocados na cápsula através de um pré-filtro de seringa de 0,2 μm. Anota-se o peso final (m7). Com auxílio de uma pinça para cápsula, todas as cápsulas são colocadas no forno de mufla a fim de evaporar a água. Aquece-se com 5 oC/min para 105 °C e depois de alcançar a temperatura, essa é mantida durante 3 horas. Depois, as amostras são colocadas no dessecador para resfriar durante cerca de 20-30 minutos. Depois de resfriadas, as cápsulas são pesadas e a massa é anotada (massa da amostra da determinação de TS m3, massa da amostra para a determinação da TS dissolvida, m8). O cálculo da substância seca TS e da substância seca dissolvida Tsgel. ocorre de acordo com as fórmulas abaixo. Da diferença entre o valor para a substância seca e o valor para a substância seca dissolvida, pode ser calculada a substância seca suspensa TSS. Se a avaliação fornecer um teor inferior a 1% para o teor de TS dissolvida diluída TS*gel., então a determinação deve ser repetida com uma diluição menor. Cálculo: Fator de diluição VF para o peso inicial da amostra: VF = m5 / m4 m4massa da amostra m5massa total da depois da diluição

[047] O teor de substância seca da amostra de partida é calculado de acordo com: TS = (m3 - ml) / (m2 - ml) m1peso vazio da cápsula da determinação de TS m2massa da cápsula cheia da determinação de TS antes de 105 oC m3massa da cápsula cheia da determinação de TS depois de 105 oC.

[048] A substância seca dissolvida da amostra diluída TS*gel., é calculada de acordo com: TS*gel. = (m8 - m6) / (m7 - m6) m6peso vazio da cápsula da determinação de Tsgel. m7massa da cápsula cheia da determinação de Tsgel. antes de 105 oC m8massa da cápsula cheia da determinação de Tsgel. depois de 105 oC

[049] O valor corrigido em torno da substância seca suspensa TSS para a substância seca dissolvida Tsgel. pode ser determinado de acordo com a seguinte equação: Tsgel = VF * (TS*gel. * (1 - TS / VF)) / (1 - TS*gel.) TS*gel.substância seca dissolvida determinada na amostra diluída TSsubstância seca da amostra

[050] A diferença entre a substância seca TS e a substância seca dissolvida Tsgel. é a substância seca suspensa TSS: TSS = TS - Tsgel.

Exemplo 2

[051] Um outro método para a determinação do teor de TSS é descrito, a seguir, em detalhes.

[052] A determinação da TSS ocorre através de filtração a vácuo de uma quantidade de amostra definida por um filtro de acetato de celulose com um tamanho de poro de 0,45 μm.

[053] O filtro de acetato de celulose de 0,45 μm pode ser pré-lavado com 150 ml de água para remover as impurezas hidrossolúveis. O filtro é secado, em seguida, a 105 °C durante pelo menos uma hora até a massa constante e até o uso esse é armazenado no dessecador. Deve-se observar para que o filtro não seja contaminado pela poeira.

[054] O filtro é pesado antes da filtração (m1) e, em seguida, é colocado no funil de uma unidade de filtração.

[055] A amostra a ser investigada é homogeneizada através de vigorosa agitação e sem tempo de repouso, cerca de 10 g dessa amostra (m2) são enchidos em um cilindro de medição de 25 ml. A amostra é filtrada por meio de vácuo e o cilindro de medição é lavado duas vezes com 25 ml de água. Em seguida, o filtro e o funil são lavados com mais 50 ml de água e o filtrado é aspirado a seco. A secagem final do filtro ocorre a 105 °C na estufa de secagem até a massa constante (m3). A partir do peso final, a TSS pode ser calculada através da seguinte equação. m1massa do filtro não carregado m2peso inicial da amostra m3massa do filtro carregado depois da filtração TSS = (m3 - ml) / m2

Exemplo 3

[056] A possibilidade de uma execução técnica do processo é esclarecida a seguir com base na fermentação de palha. A palha representa, neste caso, por exemplo, apenas os substratos fibrosos considerados nesse pedido de patente. Uma transferência nessas condições para a aplicação de outros substratos adequados é possível sem problemas para o especialista.

[057] O exemplo refere-se à Figura 1. Nessa significam: 100 palha 101 nutrientes/oligoelementos 102 água 103 biogás 104 material residual 105 efluente 106 líquido do processo 1 fermentação 2 separação sólido-líquida

[058] A palha como material residual agrícola é muito bem adequada como substrato para a obtenção de biogás. No entanto, a palha contém quantidades significativas de substâncias de difícil decomposição, que anaerobicamente quase ou não são decompostas em períodos economicamente razoáveis. Dependendo da espécie de palha e do período de colheita, assim como das condições de armazenamento, a composição do substrato pode variar muito. A palha de colza é obtida, na Alemanha, por exemplo, com uma umidade de cerca de 30%, enquanto a palha de trigo no clima seco e armazenamento apropriado contém na maioria apenas cerca de 90% de umidade. A palha de arroz contém, em comparação, particularmente muitas substâncias minerais e pode conter teores de cinza bruta superiores a 20% da TS.

[059] Larguras de banda típicas de algumas substâncias constitutivas da palha são deduzidas da seguinte tabela: mínimo máximo umidade 5% da OS 40% da OS TS 60% da OS 95% da OS oTS 75% da TS 97% da TS cinza bruta 3% da TS 25% da TS lignina (ADL) 3% da TS 20% da TS nitrogênio (Kjeldahl) 0,3% da OS 1,1% da OS

[060] Dependendo da espécie de palha e qualidade, o potencial de biogás pode se diferenciar consideravelmente. Também a substância seca remanescente no processo de fermentação depois da decomposição da substância decomponível, pode se diferenciar significativamente. Na palha de arroz, por exemplo, devido ao alto teor de substância mineral, uma parte considerável de substância seca permanece depois da fermentação. Mas ao mesmo tempo, também uma parte significativa das substâncias minerais é transformada em substância seca dissolvida. Essa proporção tem um significado secundário para o processo de misturação do meio de fermentação.

[061] Em uma instalação de ensaio, que consiste em uma caldeira de agitação contínua (fermentador, 1) foram executados ensaios de biogás. A estrutura esquemática pode ser deduzida na Figura 1. Depois que o sistema foi iniciado com inóculo, água e palha de trigo como substrato com a adição de nutrientes e oligoelementos, ocorreu, em um outro decurso, um funcionamento quase contínuo com nível constante com a mesma carga de palha de trigo. Diariamente, o efluente (105) foi retirado do sistema e nesse são alimentados palha moída fresca (100), assim como líquido do processo (106) e água (102). A adição de nutrientes e oligoelementos (101) ocorreu em intervalos regulares.

[062] Analisou-se uma pequena parte do efluente (105). A principal parte do efluente (105) foi submetida a uma separação sólido-líquida em um decantador (2). Com isso, foram obtidos um resto de fermentação fibroso escoável (104), assim como um líquido do processo (106). O líquido do processo (106) obtido foi reconduzido para o fermentador (1). Adicionalmente ao líquido do processo (106) foram usados ainda 15% de água fresca (102).

[063] No estado estacionário, foi realizado um teor de TSS de 6,5% no meio de fermentação. O teor de substância seca dissolvida nesse período era de 2,0%.

[064] Em outros ensaios, através de um aumento na alimentação de substrato e redução proporcional da alimentação de água, o teor de TS aumentou no meio de fermentação. No caso de teores de TS superiores a 8,5%, em particular, superiores a 9% e com um aumento associado do teor de TSS para valores superiores a cerca de 6,8, ocorreu um acúmulo de ácido acético no meio de fermentação, que foi atribuído a uma misturação significativamente pior. Através de visores foi perceptível que com um teor de TSS tão alto, ocorreu apenas uma misturação local na imediação direta do agitador, enquanto com um teor de TSS de 6,5% no meio de fermentação, foi possível observar uma misturação de grande volume.

[065] Através de uma troca de substrato por palha de arroz com um teor de cinza bruta de cerca de 20% da TS (ao invés dos 7% da TS da palha de trigo), remanesceu significativamente mais TS não decomponível no sistema. Inicialmente, o processo de fermentação foi conduzido de tal modo, que foi ajustado um teor de TS constante de cerca de 8,5% no meio de fermentação. Isso foi possível apenas através de uma comparação com palha de trigo com menor alimentação de substrato.

[066] Através de valores de medição no efluente foi verificado, que o teor de TSS no meio de fermentação depois da troca de substrato diminuiu constantemente enquanto o teor de TS dissolvida aumentou. Em seguida, a alimentação de palha de arroz foi aumentada e a alimentação de líquido do processo foi ajustada de tal modo, que novamente foi ajustada uma TSS de 6,5% no meio de fermentação. A proporção de TS dissolvida aumentou ao ser usada palha de arroz, respectivamente para cerca de 3,0% e, com isso, o teor total da TS no meio de fermentação para cerca de 9,5%. Um funcionamento estável com uma TS tão alta não foi possível na palha de trigo.

[067] Um outro aumento do teor de TSS ou TS levou, tal como também já no ensaio anterior com palha de trigo, a um acúmulo de ácido acético em consequência de uma piora da misturação.

[068] Em outros ensaios, o conceito de regulação foi confirmado também para outros substratos.

Claims

1. Processo para a produção de biogás de um substrato fibroso por fermentação anaeróbica, CARACTERIZADO pelo fato de que: a) o substrato fibroso é alimentado junto com um líquido do processo a um fermentador contendo microrganismos anaeróbicos dependendo de um teor de uma substância seca suspensa (teor de TSS) determinado nesse fermentador, b) o substrato fibroso é submetido a uma fermentação por via úmida nesse fermentador para produzir biogás, c) um efluente contendo o substrato fibroso fermentado é extraído do fermentador e o teor de TSS no fermentador é determinado, d) o teor de TSS determinado é comparado com uma faixa alvo definida entre 4% e 10%, e e) dependendo do resultado de d), a etapa a) é repetida com quantidades ajustadas, a fim de cumprir com a faixa alvo do TSS no fermentador.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o teor de TSS é um teor de fibra.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que substrato fibroso é alimentado junto com o líquido do processo, de tal modo que o teor de TSS no meio de fermentação entre 4% e 10%, preferivelmente entre 5% e 8%, de modo particularmente preferido, entre 6 e 7%, é ajustado.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato fibroso é alimentado junto com o líquido do processo, de tal modo que o teor de fibra no meio de fermentação entre 4% e 10%, preferivelmente entre 5% e 8%, de modo particularmente preferido entre 6 e 7% é ajustado.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o conteúdo do fermentador é agitado durante a fermentação.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o efluente é submetido a uma separação sólido- líquido e, neste caso, o resíduo de fermentação fibroso úmido e um líquido do processo são produzidos.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o líquido do processo produzido em uma separação sólido-líquido é novamente alimentado a um fermentador.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o teor de TSS de um efluente de biogás é determinado por um método em que a) alíquotas de uma amostra do efluente são preparadas por várias análises, b) um teor de uma substância seca (teor de TS) dessa amostra é medido a partir de uma alíquota, c) outra alíquota dessa amostra é inicialmente centrifugada e finamente filtrada, e um teor de substância seca dissolvida (teor de TSgel) é determinado a partir de um filtrado, e d) o teor de TSS é calculado a partir do teor de TS do efluente e do teor de TSgel do filtrado.