MANEJO DOS DEJETOS DE SUÍNOS COM BIOESTERQUEIRA E ESTERQUEIRA CONVENCIONAL

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1 MANEJO DOS DEJETOS DE SUÍNOS COM BIOESTERQUEIRA E ESTERQUEIRA CONVENCIONAL Hugo Adolfo Gosmann (1) Engenheiro Agrônomo formado pela UFSM. Funcionário da EPAGRI. Mestrando do Curso de Tecnologias em Saneamento Ambiental da UFSC - SC - Brasil. Paulo Belli Filho Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Engenheiro Sanitarista formado pela UFSC. Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP. Doutor em Engenharia Ambiental pela Université de Rennes I, França. Armando Borges de Castilhos Professor adjunto 3 do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Engenheiro Sanitarista formado pela UFSC (1983). Doutor em Gestão etratamento de Resíduos Sólidos e Industriais pelo INSA, Delyon, França (1988). Pesquisador AA do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq. Carlos Cláudio Perdomo Pesquisador do CNPSA/Embrapa. Engenheiro Agrônomo formado pela UFPEL. Mestre e Doutor em Produção Animal pela UFRGS - RS - Brasil. Endereço (1) : Rua Capitão Romualdo de Barros, apto. 22/A - Carvoeira - Florianópolis - SC - CEP: Brasil - Tel/Fax: (48) gosmann@ens.ufsc.br. RESUMO O presente trabalho apresenta resultados de um estudo comparativo com dois sistemas de estocagem de dejetos de suínos. Foram estudados os sistemas conhecidos como bioesterqueira e esterqueira convencional, os quais são muito utilizados em Santa Catarina, apesar da carência de informações sobre suas vantagens e desvantagens. O experimento foi conduzido em uma bioesterqueira de 5m 3 e em uma esterqueira convencional de 3m 3, por um período de 12 dias. Foi monitorado a redução da matéria orgânica e a concentração dos nutrientes com o objetivo de verificar a preservação do poder fertilizante para valorização na agricultura. Os resultados mostraram muita semelhança de comportamento nos dois sistemas, durante a armazenagem dos dejetos de suínos, tendo a esterqueira a vantagem de um custo 2% menor em relação a bioesterqueira. PALAVRAS CHAVE: Dejetos de Suínos, Estocagem de Dejetos de Suínos, Esterqueira, Bioesterqueira, Armazenagem de Dejetos de Suínos, Manejo de Dejetos de Suínos. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 332

2 INTRODUÇÃO A maior concentração da criação de suínos do Brasil se encontra no Estado de Santa Catarina, contendo um rebanho de 3,5 milhões de cabeças, segundo a ACCS - Associação Catarinense de Criadores de Suínos. Muitas destas criações fazem parte do sistema de produção das pequenas propriedades rurais, que junto com a suinocultura desenvolvem atividades agrícolas, potenciais aproveitadoras dos fertilizantes contidos nos dejetos de suínos, cuja produção diária no Estado é da ordem de 27.m 3. Na maioria das criações de suínos, principalmente nas pequenas propriedades rurais, são utilizados sistemas de estocagem de dejetos. O objetivo é sua aplicação ao solo e valorização como fertilizante agrícola para o milho e outras culturas. Este procedimento vem contribuindo para o controle da poluição ambiental presente nas regiões de maior concentração de suínos, no aumento da produtividade agrícola e no aumento da renda do agricultor. Atualmente, os dois sistemas de estocagem de dejetos de suínos mais utilizados são conhecidos como bioesterqueira e esterqueira convencional, faltando entretanto, informações quanto a eficiência e viabilidade econômica de cada um destes sistema. No presente trabalho são apresentados os resultados de um estudo comparativo entre os dois sistemas. Os resultados mostram a evolução dos parâmetros e a preservação do poder fertilizante, a partir dos dejetos frescos de suínos, passando pelo período de estocagem nos sistemas, até o momento de sua utilização na agricultura. A pesquisa realizada contou com a parceria da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina/Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental do Centro Tecnológico; EPAGRI - Empresa de Pesquisa Agropecuária e Difusão de Tecnologia de Santa Catarina; CIDASC - Companhia Integrada de Desenvolvimento de Santa Catarina; CNPSA/EMBRAPA - Centro de Pesquisa de Suínos e Aves; SADIA CONCÓRDIA SA. BIOESTERQUEIRA E ESTERQUEIRA CONVENCIONAL A bioesterqueira e a esterqueira convencional não tem a finalidade de tratamento, sendo sistemas de armazenagem de dejetos de suínos do momento da produção até o momento de seu lançamento ao solo, como fertilizantes agrícolas. Em ambos os casos, são construídos para uma capacidade de estocagem compatível com a possibilidade de aplicação no solo em função da cultura (12-18 dias). A bioesterqueira foi adaptada pelo Serviço de Extensão Rural de Santa Catarina, através do trabalho de CHRISTMANN (1989), cuja base é o biodigestor do tipo indiano. É composta por uma câmara de fermentação dividida ao meio por parede com 7% da altura total, formando dois compartimentos, e de um depósito do produto final. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 333

3 O fluxo de entrada se dá pelo fundo do 1 o compartimento da câmara de fermentação e saída também pelo fundo do 2 o compartimento da câmara de fermentação despejando no depósito final da bioesterqueira (Figura 1). A esterqueira convencional é um tanque de armazenamento de apenas um compartimento, com tempo de estocagem de 12 dias, recebendo os dejetos de suínos pela parte superior, sendo idêntico ao depósito de dejetos da bioesterqueira (Figura 1). dejetos dejetos BIOESTERQUEIRA ESTERQUEIRA CONVENCIONAL Câmaras 1 2 Depósito Figura 1 : Bioesterqueira e esterqueira convencional METODOLOGIA O experimento foi conduzido no período de inverno-primavera de 1996 (julho a novembro) em Florianópolis, Santa Catarina, Brasil. Para a finalidade da pesquisa, foi construído uma instalação experimental, constituída de módulos (uma bioesterqueira e uma esterqueira convencional), contendo as seguintes características: - A bioesterqueira foi construída em formato retangular, com câmara de fermentação de 2 (dois) compartimentos, cada um tendo um volume útil de,9m 3 e um depósito para o efluente da câmara de fermentação de 3,27m 3 (total: 5,7m 3 ). - A esterqueira convencional, com volume útil da ordem de 3m 3, também em formato retangular, foi construído anexo à bioesterqueira. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 334

4 A infra-estrutura de apoio junto a unidade de pesquisa e da criação de suínos, constou de una caixa de homogeneização dos dejetos e de duas caixas de medida do volume de alimentação e de descarte, sendo uma para cada sistema. A alimentação dos sistemas, depois da introdução do inoculo (na base de 1% do volume total dos sistemas), foi feita 3 vezes por semana, sendo adicionado o equivalente diário de 4 litros e de 25 litros, respectivamente, na bioesterqueira e na esterqueira convencional, para permitir um tempo total de armazenamento de 12 dias, em ambos os sistemas. Antes de cada alimentação os dejetos foram devidamente homogeneizado. O volume de dejetos acrescentado foi calculado baseado em um período de detenção de 45 dias para a câmara de fermentação da bioesterqueira. No local do experimento e no dias de alimentação dos sistemas, foram coletados os parâmetros analíticos da temperatura, ph, Potencial Redox. No laboratório foram determinados os parâmetros NTK, NH 4, Sólidos totais, Sólidos voláteis Sólidos fixos; DQO total, P 2 O 5 total e extraível, K 2 O total e extraível. As amostras para laboratório foram coletadas de forma composta em 5 (cinco) pontos na esterqueira convencional e no depósito da bioesterqueira e em 2 (dois) pontos nas câmaras de fermentação. Foi utilizado um coletor, especialmente desenvolvido para a finalidade, afim de permitir a coleta de amostra de todo o perfil e de uma eventual estratificação do material estocado. RESULTADOS Os resultados apresentados referem-se a primeira etapa de um estudo comparativo entre os sistemas de Bioesterqueira e Esterqueira Convencional, realizado de julho a novembro de Temperatura As temperaturas médias dos dejetos no interior das câmaras de estocagem, foram semelhantes, não mostrando diferença entre os diferentes sistemas estudados. As variações foram devidas a oscilações da temperatura externa, registrando uma média de 18,2 C neste período. Lido entre 8: e 9: horas da manhã nos dias de alimentação e coleta, a mínima de 1,8 C e a máxima de 23,4 C. ph O ph médio dos sistemas ficou próximo 7., sendo o mais alto registrado na Esterqueira Convencional (ph 7,45), enquanto o mais baixo foi observado nos compartimentos da câmara de fermentação (ph 6,65). O ph intermediário foi registrado no depósito da bioesterqueira (ph 6,95). Nos compartimentos da câmara de fermentação o ph ficou abaixo da neutralidade, sugerindo a ocorrência da hidrólise e da acidogênese (BELLI F o, 1995). No interior da esterqueira o ph se apresentou mais estável e sempre superior a 7. Potencial de oxiredução 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 335

5 O Potencial Redox (Eh) se mostrou ao longo do tempo, praticamente idêntico nos dois sistemas estudados. Apresentou um meio redutor, variando de Eh-295mV a Eh-326mV. Encontrou-se em condições de anaerobiose, conforme recomendado por MAUNOIR (1992) e BELLI F o (1995). 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 336

6 Sólidos totais (ST) e Sólidos Voláteis (SV) Para os sólidos totais (Figura 2), a evolução foi semelhante para todas as câmaras: aumento rápido da concentração em vinte dias entre os diferentes compartimentos da Bioesterqueira, seguido de diminuição e estabilização. Após estabilização obteve-se: ST e SV do compartimento 1 < compartimento 2 < depósito. No final do experimento, momento em que o produto do sistema é lançado ao solo, a maior concentração de sólidos totais foi encontrada no depósito da bioesterqueira, com 3g/Kg, enquanto que a Esterqueira Convencional. 23g/Kg. Em relação à média dos sólidos totais dos dejetos frescos, a bioesterqueira apresentou uma eficiência de redução da ordem de 1%, enquanto na Esterqueira Convencional a eficiência foi maior (aproximadamente 3%), conforme pode ser observado na Tabela 1. Quanto aos sólidos voláteis, a evolução foi semelhante àquela dos ST (sólidos totais), naturalmente, em concentrações menores. No conjunto das câmaras da Bioesterqueira, a concentração dos sólidos voláteis, apresentou uma redução de aproximadamente 5% do pique da concentração ao final do período (Figura 2). Na Esterqueira Convencional a evolução foi semelhante aos sólidos totais, guardadas as proporções, também com redução, a partir da metade do período experimental. No final da experimentação a concentração de sólidos voláteis (SV) foi respectivamente, da ordem de 21,52g/Kg e de 14,8g/Kg na bioesterqueira e esterqueira convencional. Em relação à média dos dejetos frescos ocorreu uma maior eficiência na redução dos sólidos voláteis na esterqueira convencional (aproximadamente 43%), que na bioesterqueira (Tabela 1). Tabela 1 - Dejetos frescos de suínos e valor dos parâmetros ao final da estocagem na bioesterqueira e na esterqueira convencional. PARÂMETRO/LOCAL Dejetos Frescos Média Dep.Bioesterq. última leitura Esterqueira Con. última leitura Sólidos totais (g/kg) Sólidos voláteis (g/kg) 25 21,5 14,6 DQO (g/kg) ,3 NTK (g/kg) 3,15 3,3 2,9 NH4 (g/kg) 1,9 2,46 2,26 Dep.Bioesterq = depósito da bioesterqueira; Com. = convencional 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 337

7 ST bioesterqueira ccf1 ccf2 Dep.Bio ST esterqueira convencional SV bioesterqueira ccf1 ccf2 Dep.Bio Figura 2 - Evolução dos ST e SV ao longo do tempo. 3 5 SV esterqueira convencional DQO A DQO bruta variou de 2,65 a 66,6g/Kg durante o experimento. No conjunto da Bioesterqueira, da mesma forma como nos sólidos totais (ST) houve menor DQO nos compartimentos da câmara de fermentação em relação ao depósito (Figura 3). Também apresenta uma certa estabilidade na DQO do depósito de dejetos da bioesterqueira da metade ao final do período de estocagem. Na esterqueira convencional, ocorreu uma redução da DQO, a partir da metade do período de experimentação, sugerindo uma ação bacteriana mais eficiente quando comparado com a bioesterqueira. Em relação a média dos dejetos frescos (Tabela 1), a maior eficiência registrada no final do período de estocagem foi na esterqueira convencional, com 46%, enquanto no depósito final da bioesterqueira foi de 16% DQO bioesterqueira ccf1 ccf2 Dep.Bio Figura 3 - Evolução da DQO ao longo do tempo DQO esterqueira convencion o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 338

8 Nitrogênio total (NTK) Com o objetivo de acompanhar o poder fertilizante dos dejetos de suínos nos sistemas estudados, foram analisados os parâmetros N, P e K. Da mesma maneira, após um período transitório devido a fraca concentração do inoculo, a concentração de NTK foi ligeiramente descendente para se estabilizar no depósito da Bioesterqueira e na Esterqueira Convencional a valores relativamente próximos dos encontrados nos dejetos frescos (Figura 4). De uma forma geral, não ocorreu alteração deste parâmetro nos diferentes sistemas utilizados, assim o nitrogênio e o poder fertilizante permaneceram inalterados. Ocorreu entretanto, uma diferença de concentração de NTK entre os compartimentos da bioesterqueira: Íon amônio (NH4+) compartimento 1 < compartimento 2 < depósito. A concentração de NH4+ nos dejetos frescos também variou ao longo do experimento. No início (julho de 1996) o teor foi mais elevado que no mês de novembro. A temperatura que modifica o equilíbrio líquido gás pode ter sido a responsável por este fenômeno. Mesmo que as curvas obtidas apresentam o mesmo comportamento das apresentadas pelos demais parâmetros, um ponto importante é a transformação do NH4 + ao longo da estocagem. Ao final do experimento, tanto no depósito de dejetos da bioesterqueira quanto na esterqueira convencional as concentrações de NH4+ são mais elevadas que nos dejetos frescos (77% de NTK contra 6%). Isso mostra a atividade biológica que transforma o nitrogênio orgânico em nitrogênio diretamente assimilável sob a forma de NH4 +. Fósforo e potássio O fósforo expresso em P 2 O 5 ( o P 2 O 5 assimilável representou 53% do P 2 O 5 total) apresentou um comportamento similar ao nitrogênio, enquanto para o potássio, não somente os teores de saída dos tanques são idênticas às dos dejetos frescos, bem como não foi observado gradiente de concentração nas diferentes câmaras. A semelhança na evolução e a comprovação da manutenção do poder fertilizante no final do período de armazenamento, através dos parâmetros analisados, indica muita semelhança nos dois sistemas estudados quanto o aproveitamento dos dejetos para a agricultura. Sob o ponto de vista de custos, considerando um mesmo volume armazenado o custo da esterqueira convencional é 2% inferior à bioesterqueira 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 339

9 CONCLUSÕES Os resultados aqui apresentados, através dos parâmetros analisados, mostram as vantagens e as desvantagens de cada sistema. Há de se considerar que no período de experimentação, referente a estes dados, foi correspondente ao período de inverno-primavera (julho a novembro de 1996) em que a temperatura se manteve moderada, impedindo uma boa atividade bacteriana em processos anaeróbios. Estas condições podem ter contribuído, juntamente com um curto tempo de aclimatação para uma menor eficiência da bioesterqueira. Isto explica, por exemplo, o valor de DQO mais elevado que na esterqueira convencional. Os aspectos hidráulicos também contribuíram para este desempenho da bioesterqueira, a qual recebia maior carga na sua câmara de fermentação em relação aquela adicionada ao tanque único da esterqueira convencional. Nas condições em que ocorreu o experimento, pode-se dizer que a eficiência da esterqueira convencional, quanto a redução da DQO, sólidos totais e sólidos voláteis foi da mesma ordem de grandeza em relação à bioesterqueira, indicando semelhança de comportamento nos dois sistemas. Não foram registradas diferenças de perdas de nutrientes, aqui representados pelo nitrogênio, pelo fósforo e pelo potássio. Os dois sistemas de estocagem estudados, mantiveram o valor fertilizante no final dos 12 dias. Desta forma, quando se tratar de armazenagem de dejetos de suínos, pode o agricultor optar pelo sistema de menor custo de instalação, neste caso, a esterqueira convencional. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BELLI F, P. Stockage et odeurs des dejetions animales-cas du lisier de porc, Thèse de Doctorat de L Université de Rennes I. France CHRISTMANN, A. Manejo dos dejetos de suínos em bioesterqueira em Santa Catarina. EPAGRI MAUNOIR, S. Influence d aditifs mineraux sur la digestion anaérobie - biodegradation de celulose et acétate. Thèse de Doctorat de L Université de Monpellier II - France o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 34