1.1 Objetivos de Aprendizagem Identificar e solucionar o problema da temperatura do biodigestor que tem dificuldade de funcionamento em temperaturas abaixo de 20ºC. Uma das ideias é construir um aquecedor de água solar. Criar e construir um novo protótipo de biodigestor que terá como finalidade de estudo de novas técnicas de manipulação tanto do inóculo (fezes de bovinos que contém a bactéria anaeróbica) quanto da quantidade e espessura/tamanho da matéria orgânica a ser adicionada no biodigestor. 1.2 Problemática Pensando no desperdício de alimentos no Brasil, em que cada pessoa desperdiça mais de 41 quilos de alimentos por ano, de acordo com a Fundação Getúlio Vargas (FGV), e também segundo a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), o desperdício de alimentos no Brasil acontece em toda a cadeia de produção: 10% do que é colhido se perde ainda no campo; 50% é desperdiçado no manuseio e transporte; 30% perdido na comercialização e abastecimento; e 10% é jogado fora nos supermercados, restaurantes e em nossas próprias casas. Em 2019, alguns alunos e alunas se impressionaram com a quantidade de alimentos que eram desperdiçados na merenda escolar. Então começaram a pensar em soluções para o problema. Um grupo trabalhou a questão da educação e sensibilização dos outros alunos da escola quanto a esse tema; porém não houve melhora significativa. Então, em 2020, um outro grupo de alunos, mesmo durante a pandemia começou a pesquisar alternativas para solucionar o problema em questão e chegaram à proposta de construir um biodigestor. A partir deste primeiro e da observação do funcionamento de um biodigestor comercial que recebemos de doação, construímos dois novos protótipos, com recurso financeiro recebido pela CLAYSS (Centro Latino-Americano de Aprendizagem e Serviço Solidário) com sede em Buenos Aires, Argentina; o que nos possibilitou participar e conquistar o primeiro lugar no Prêmio Solfe for Tomorrow da Samsung. Outro dado importante é que como há poucos trabalhos e dados sobre desperdícios de alimentos em escolas e o nosso projeto teve repercussão nacional a FAO nos procurou para conhecer melhor essa iniciativa desenvolvida em nossa escola. Depois de tudo pronto, com os biodigestores sendo alimentados com as sobras de comida e já produzindo gás metano, nos deparamos com novas situações problema. A primeira situação: o pH do sistema estava muito baixo; segunda situação: no inverno, as baixas temperaturas, assim como o pH, interfere no metabolismo das bactérias anaeróbicas e, consequentemente, na decomposição e produção de gás metano. 1.3 ODS Abordadas Desde 2019 quando começamos a trabalhar a questão de desperdícios de alimentos na escola as ODS se tornaram um referencial para nossos projetos e vem sendo abordadas em diferentes perspectivas e os alunos se sentem contribuintes diretos para alcançar essas metas. Quando surgiu a ideia de construir o biodigestor as ODS foram analisadas pelos alunos para verificar quais seriam abordadas pelo projeto. Em um primeiro momento a ODS 12 se encaixa com os nossos objetivos e sempre abordamos atingir em nossa escola por maio desses projetos a ODS 4 - Educação de Qualidade. Agora no segundo semestre surgiu também a possibilidade de abordar novamente ODS 7 Energia Limpa e Acessível, por meio de uma parceria interna e vamos propor a produção de energia elétrica partir de energia térmica gerada pela produção de biogás. 1.4 Questão norteadora A questão norteadora está diretamente relacionada a resolução de problemas identificados em projeto já em andamento e que possui dois protótipos prontos e em teste. “Como resolver os problemas encontrados nos protótipos relacionados a manutenção do pH (entre 6 e 7), a manutenção da temperatura acima de 30 graus C e a melhoria no design do biodigestor?”

2.1 Atividades realizadas pelos estudantes Todo o projeto descrito acima foi desenvolvido por alunos de um Clube de Ciência, o TESLA. Diante dos problemas observados, essas questões foram levantadas. Os alunos se dividiram em três grupos de trabalho e pesquisa, cada um deles liderado por um aluno participante do clube de ciência TESLA. O primeiro grupo ficou responsável por pesquisar e desenvolver testes de bancada para observar se algum tipo de alimento específico interfere no pH; O segundo grupo pesquisou e desenvolveu um novo reator de biodigestão (Biodigestor) e possíveis aprimoramentos para os já existentes. O terceiro grupo trabalhou no desenvolvimento de um aquecedor solar para acoplar aos biodigestores e manter o sistema aquecido. Além dos testes em bancada também montamos um biodigestor de 50 L para testar em pequena escala a eficiência no inoculo e um sistema de aquecimento solar para manter a temperatura do biodigestor constante em torno de 30⁰C.

TESLA - Reaproveitamento da Matéria Orgânica para a Produção de Biogás

Cidades e Comunidades Sustentáveis

Sustentabilidade , Reaproveitamento , ODS, STEM

Barbara Daniela Guedes Rodrigues (Coordenador da Equipe)
Isabel Cristina Santana Kakuda (Professor Colaborador)
ALEXSANDRO PADOVAN MAZINI JUNIOR (Aluno Capitão)
LUIS FELIPE FONSECA RUFFINO (Aluno)
MORÔNI LOPES FERREIRA (Aluno)
LEONARDO BAZAN APARICIO (Aluno)
GUILHERME HENRIQUE DE ANDRADE (Aluno)

EE Professor Sebastião de Oliveira Rocha, São Carlos-SP

A motivação para este projeto foi um olhar primeiro para a fila do almoço que era muito desorganizada, mas quando as alunas começaram a observar o desperdício de alimentos durante esse processo a motivação mudou o foco e elas então sugeriram esse do tema desde o planejamento das etapas, e têm se dedicado ao seu desenvolvimento, faltando ainda algumas atividades para a sua conclusão. Elas participaram de cursos de formação em programação Python, de Robótica, e familiarização com a plataforma Arduino. Esta capacitação foi utilizada no desenvolvimento de um site e de um sistema de radiofrequência, que serão utilizados para o controle de frequência dos alunos, e indicará o número exato de refeições que a escola irá servir no dia. As alunas desenvolveram também um aplicativo que almejamos poder disponibilizar nas lojas de aplicativos. Os participantes do clube TESLA buscaram motivação no projeto do JADes quando viram que o alimento ia todo para o lixo, a partir daí realizaram pesquisas para definir a montagem de um biodigestor, que teria como objetivo reaproveitar os restos de alimentos produzidos para no preparo do almoço e os que sobraram após - lembrando que o nosso biodigestor é caseiro e por isso eles estão pensando em materiais que sejam acessíveis, pois a ideia é que ele seja de fácil replicação. Muitos desses materiais são os que temos disponíveis em nossa escola, e aqueles que podem também ser encontrados na casa dos alunos. Em 2021 nos deparamos com outro problema em relação ao desperdício de alimentos ao mesmo tempo que identificamos uma falha em nosso trabalho. Em 2019 e 2020 analisamos somente o alimento desperdiçado pelos alunos no final do almoço e não nos atentamos para o alimento que estava sendo perdido, ou seja, que não ia para o prato dos alunos e sobrava no almoço. Identificamos esse ano que esse desperdício era muito maior, de se jogar em um dia 17Kg de comida... Quando esse problema foi identificado de imediato comunicamos a direção da escola que nos disse que as merendeiras não conseguem calcular a quantidade per capta de comida por aluno. Dessa forma temos agora mais um objetivo: desenvolver um aplicativo para facilitar esse cálculo diariamente para ser utilizado pelas merendeiras. As alunas sugerirem duas alternativas – desenvolver um programa com a linguagem Phyton ou desenvolver um aplicativo com a ferramenta Thunkable. Em 2022 nos deparamos com outros problemas, agora técnicos e que é a proposta de solução feita para a turma da 3ª série C, que é construir dois novos protótipos de biodigestores que terão como finalidade o estudo de novas técnicas de manipulação tanto do inóculo (fezes de bovinos que contém a bactéria anaeróbica) quanto da quantidade e espessura/tamanho da matéria orgânica a ser adicionada no biodigestor e manter a temperatura dos biodigestores em torno de 34⁰C mesmo no inverno por meio da construção de um aquecedor solar.

3.1 Protótipos construídos e justificativa de como se relacionam com a questão norteadora Devido a problemas na regulação do pH interno do biodigestor, foi desenvolvido no laboratório experimentos a fim de identificar a razão que levou o conteúdo interno do biodigestor a se tornar ácido. Foram feitos dois tipos de experimentos realizados com o almoço fornecido na escola, no primeiro contendo macarrão com carne bovina, e no segundo arroz, feijão e carne suína. Foram montados três sistemas fechados, feitos em um Erlenmeyer, contendo respectivamente em cada um, 5g de macarrão, 5g de carne bovina e 5g de macarrão com carne bovina, junto com 230ml de água, 20ml de alaranjado de metila e 20 ml de inóculo. Em mais outros três sistemas fechados, desta vez feitos em um Kitassato, com conexão em um Erlenmeyer contendo 230 ml de água, 30ml de hidróxido de cálcio e 10 gotas de indicador universal. No segundo experimento, foram montados três sistemas fechados, feitos em um Erlenmeyer, contendo respectivamente em cada um, 5g de arroz e feijão, 5g de carne suína e 5g de arroz, feijão e carne suína, junto com 230ml de água e 20ml de inóculo. Em mais outros três sistemas fechados, desta vez feitos em um Kitassato, com conexão em um Erlenmeyer contendo 230 ml de água, 30ml de hidróxido de cálcio e 20 gotas de indicador universal. A partir da análise dos resultados, percebemos que alimentos com maior concentração de carboidratos liberam mais gases e que diminuem o nível do pH, dessa forma começaremos a testar hipóteses, a fim de regular o nível de pH para não influenciar no ambiente onde as bactérias anaeróbias residem. Conseguimos terminar a construção do aquecedor solar, do biodigestor caseiro de 50L e ainda realizamos vários testes de bancada e observamos que o inoculo que está nos biodigestores caseiros está pronto para começar a receber os restos de comida.

Concluímos que este projeto mudou o ponto de vista dos alunos que tiveram a oportunidade de participar de uma ação que foi reconhecida pela comunidade escolar, pela nossa região e estado e ainda pelo país, pois já tivemos reconhecimento por participar de vários eventos mostrando nosso projeto. Durante o desenvolvimento dessa etapa exatamente no dia 11/10 tivemos nossos materiais que seriam usados para a construção dos protótipos furtados do nosso armário, o que desanimou um pouco os alunos, mas com esse contratempo eles aprenderam a superar mais esse desfio, dentre muitos que ainda virão. Com a ajuda da nossa escola e apoio dos pais dos alunos conseguimos repor as peças e concluir os projetos. Penso que metodologias ativas que envolvam a aplicação STEM traz muito mais que o domínio de habilidades, desenvolve cidadãos críticos, protagonistas e solidários por meios da Alfabetização Cientifica que segundo Miller (1998) dispõe em três dimensões da: 1. Entendimento da natureza da ciência 2. Compreensão de termos e conceitos chave das ciências 3. Entendimento dos impactos das ciências e suas tecnologias, e dessa forma nossos alunos têm a capacidade de compreender o mundo e sua interdisciplinaridade com olhar crítico que lhe dá a uma visão mais clara do seu projeto de vida.

Nosso projeto demostra ser possível reaproveitar a matéria orgânica de maneira caseira, agindo localmente podendo impactar o global. Outra ação importante demostrada durante o desenvolvimento do trabalho nesses quase três anos com uma pandemia durante o processo é que temos a capacidade de fazer a nossa parte e sair doa muros da escola, pois nosso projeto consegui ter visibilidade internacional e temos certeza que conseguimos ser refecia para muitos outros projetos. Os protótipos desenvolvidos e as pesquisas realizadas pelos alunos por meios da metodologia STEM trouxe uma formação integral para os alunos que levaram para a toda vida pessoal e profissional, encarando os desafios sempre com foco em solução, utilizando o protagonismo com muito criticidade.

– Agente PNAE CECANE UFPR * Química Nova na Escola - http://dx.doi.org/10.21577/0104-8899.20160127 * São Paulo (SP). Secretaria Municipal de Educação. Departamento da Merenda Escolar. Receituário Padrão para Unidades Educacionais com Gestão Direta e Mista: Escola Municipal de Ensino Infantil e Fundamental – EMEI e EMEF. São Paulo: SME/DME, 2011 p.75 * Tapia, María Nieves CLAYSS guia para o desenvolvimento de projetos de aprendizagem e serviço solidário : edição brasileira : Buenos Aires, marzo 2019 / María Nieves Tapia ; editado por CLAYSS. - 1a ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : CLAYSS, 2019. 77 p. ; 30 x 21 cm -Https://energiaebiogas.com.br/landing/lancamento-painel-do-assinante-energia-e-biogas