APROVEITAMENTO DE BIOGÁS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE DEJETOS DE BOVINOS LEITEIROS: UM ESTUDO DE CASO NA EAFMUZ

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1 APROVEITAMENTO DE BIOGÁS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE DEJETOS DE BOVINOS LEITEIROS: UM ESTUDO DE CASO NA EAFMUZ Santos, I.A.* 1, Morais, M.A. 2 1 Técnica de Nível Superior da Escola Agrotécnica Federal de Muzambinho, Estrada de Muzambinho, km 35, bairro Morro Preto, , Muzambinho-MG Brasil,izabel@eafmuz.gov.br 2 Professor da Escola Agrotécnica Federal de Muzambinho, Estrada de Muzambinho, km 35, bairro Morro Preto, , Muzambinho-MG Brasil,marceloa@eafmuz.gov.br Resumo O suprimento eficiente de energia é considerado uma das condições básicas para o desenvolvimento econômico. A escassez de recursos energéticos fósseis faz com que se procure a obtenção de outras fontes de energias alternativas para atender às necessidades de consumo. Entre estas fontes, encontra-se a biomassa, que pode ser transformada através da fermentação anaeróbia. Os dejetos são agentes causadores de poluição, mas possíveis fontes de geração de energia. Este trabalho faz uma revisão literária sobre o processo de biodigestão anaeróbia dos dejetos de bovinos e o tratamento destes nos biodigestores. Foi feito um estudo de caso na Escola Agrotécnica Federal de Muzambinho - MG (EAFMuz), no setor de bovinocultura leiteira, onde se verificou a viabilidade técnica e econômica da implantação de biodigestores, e foi determinado o potencial de produção de biogás, energia elétrica e biofertilizantes. O estudo mostrou que a implantação dos biodigestores é um investimento viável, além da preservação ambiental, pois os dejetos que poderiam ser fonte poluidora tornam-se um recurso energético renovável, gerando economia com gastos em investimentos com a implantação ou ampliação de usinas hidrelétricas. Palavras-chave: biodigestão anaeróbia, bioenergia, biofertilizante. 235

2 USE OF BIOGAS FOR ELECTRIC ENERGY GENERATION BY DAIRY CATTLE S WASTE PRODUCTS: A CASE STUDY IN EAFMUZ Abstract The efficient supply of energy is considered one of the basic conditions for economic development. Due to the scarcity of fossil fuel resources, other sources of alternative energy ought to be obtained to supply consumption needs. Among these sources, there is biomass, which can be transformed through anaerobic digestion. Waste products are causative agents of pollution but possible sources of energy generation. This research aimed to be a literary review about the process of anaerobic bio-digestion of cattle waste products and their treatment in the biodigesters. A case study was carried out in Escola Agrotécnica Federal de Muzambinho - MG (EAFMuz) at the rear sector of dairy cattle, where it was checked the technical and economical feasibility to introduce bio-digesters and it was determined the production potential of biogas, electric energy and bio-fertilizing. The research evidenced that bio-digesters employment is a feasible investment, in addition to environmental preservation, as the dairy cattle waste products, which could be a pollution source, are also a renewable energy resource that generates economy of investment expenses with the introduction or the expansion of hydroelectric plants. Key-words: anaerobic bio-digestion, bioenergy, bio-fertilizing. Introdução O consumo exagerado de energia tem afetado de forma importante o meio ambiente, baseando-se em recursos fósseis, que são recursos energéticos finitos, sujeitos ao esgotamento das reservas. Esta ameaça estimulou a procura de alternativas, partindo dos recursos renováveis, que podem assegurar o fornecimento de energia para as futuras gerações. OLIVA et al. (2002). No Brasil existe abundância de fontes de biomassa e inúmeros processos de transformação, o que faz com que ela seja valorizada e ocorra a produção de energia para o consumidor final. As condições climáticas brasileiras oferecem condições para a exploração desta enorme fonte energética, através da qual poderá ocorrer a produção de biogás e fertilizantes.moura & PANNIR SELVAM (2006). A geração de biogás produz inúmeras vantagens, principalmente em relação ao meio ambiente, transformando dejetos causadores de poluição em energia útil a ser aproveitada, através da biodigestão. Resíduos animais, domiciliares ou industriais podem ser aproveitados, gerando economia e controle da poluição ambiental. MOURA & PANNIR SELVAM (2006). Os bovinos representam um dos maiores rebanhos de animais do Brasil e do mundo, com cerca de 150 milhões de cabeças, ANUALPEC (2004). Com o intensivo sistema de produção, os animais que são criados confinados, produzem grande quantidade de dejetos, gerando problemas para o seu tratamento e causando poluição ambiental. 236

3 O objetivo deste trabalho foi estudar a possibilidade de aproveitamento do biogás para produção de energia elétrica, utilizando dejetos de bovinos, em biodigestores. Material e Métodos O estudo foi realizado na Escola Agrotécnica Federal de Muzambinho (EAFMuz), no setor Zootecnia III (bovinocultura leiteira), o tipo de biodigestor que será implantado é o marinha ou lona. O rebanho é constituído por 68 bovinos leiteiros, da raça holandesa, sendo 42 vacas em lactação, 17 novilhas, 9 vacas secas e 5 bezerras. Os cálculos para estimar a quantidade diária de dejetos do gado leiteiro foram baseados nos valores constantes na Tabela 1. A Tabela 2 apresenta alguns valores de produtividade de biogás, que serviram de parâmetro para a estimativa diária do potencial de biogás possível de ser produzido. Para a estimativa de produção de energia elétrica foi utilizada a equação abaixo, de acordo com a CETESB (2002): E elet = E x gerador x PCI Biogás Onde: E elet = Energia elétrica gerada através do biogás; E = Potencial energético do biogás; gerador = Rendimento do gerador; PCI Biogás = Poder calorífico inferior: kj/m 3. Resultados e Discussão No presente estudo, foi considerada uma média diária de 15 kg de dejetos sólidos por bovino leiteiro, em regime de confinamento, com capacidade produtiva de 0,6 m 3 de biogás, totalizando 1020 kg de dejetos e 40,8 m 3 de biogás. Considerando em 30% a eficiência do gerador, neste estudo, com 1 m 3 de biogás obteve-se a produção de 1,12 kwh diários por bovino. Com a utilização dos biodigestores no setor de bovinocultura será possível a produção anual de kwh, o que significa mais da metade da energia elétrica utilizada da concessionária. O custo atual do kwh no horário fora de ponta é de R$ 0,18 e no horário de ponta R$ 1,64. Neste estudo foi considerada uma média ponderada do custo do kwh, de R$ 0,36, tendo em vista o funcionamento dos biodigestores em horários de ponta e fora de ponta. 237

4 Ao analisar as faturas pagas à concessionária de energia elétrica no ano de 2007, foi constatado que o fator de carga médio no horário fora de ponta é 0,13 e no horário de ponta 0,16, significando que tanto nos horários fora de ponta quanto nos horários de ponta houve picos de utilização de energia elétrica. O uso mais racional da energia elétrica poderá ser obtido com a utilização da energia produzida nos biodigestores, nos horários de ponta, que é o período compreendido entre as 18 e 21 horas, onde o custo do kwh é mais elevado e nos horários fora de ponta, poderá diminuir os picos de consumo, que aumentam a quantidade de energia demandada ao sistema elétrico. A energia elétrica obtida através do biogás poderá também ser utilizada no funcionamento dos equipamentos do setor de Zootecnia III, tornando o setor autosuficiente, cujo consumo diário de energia é de aproximadamente 77 kwh. A quantidade de biofertilizante possível de ser produzida na Zootecnia III é de kg por mês, totalizando kg anuais, o que supre a quantidade anual necessária para a fertilização do solo, com a vantagem de ser um composto orgânico. A Tabela 3 demonstra que se contabilizarmos os dois produtos com valores agregados, o investimento retornará em pouco mais de cinco meses, o que mostra ser viável a implantação do biodigestor e sua sustentabilidade. No caso da produção de energia elétrica for superior às necessidades de consumo da EAFMuz, poderá ser feita a venda da energia excedente à concessionária, no valor de R$ 0,12/kWh, que é um valor aproximado, baseado nos resultados dos últimos leilões de energia nova promovidos pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE). Conclusões O presente estudo demonstra a viabilidade técnica e econômica da implantação dos biodigestores. A geração de energia através da biomassa faz com que o meio ambiente seja preservado, reduzindo a emissão de agentes poluentes, causadores do efeito estufa e, conseqüentemente, do aquecimento global. A utilização de recursos renováveis em um ambiente escolar não só traz economia na utilização de recursos fósseis, como também tem a função de preparar os alunos para que sejam disseminadores de conhecimentos e tecnologias, pois é necessária a conscientização de que combustíveis fósseis são energias finitas. Ainda existem muitas dificuldades para a utilização destas fontes de energia, mas à medida que conhecimentos forem difundidos, uma nova realidade poderá começar a existir. Os alunos que hoje estão na EAFMuz, serão os profissionais que no futuro estarão atuando no mercado de trabalho, dando sua contribuição para o desenvolvimento, através das tecnologias e dos conhecimentos adquiridos. A geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia contribui tanto do ponto de vista ambiental quanto social, em função de menores emissões atmosféricas, geração de empregos e incentivo à atividade econômica a nível local. 238

5 É preciso que hoje sejam tomadas as providências de economia e geração de outras fontes de energias alternativas, para que no futuro possa existir um desenvolvimento sustentável, com o uso racional de energia. Literatura Citada ANUALPEC 2004: anuário da pecuária brasileira. São Paulo: FNP Consultoria e Comércio, p. HORTA, L.A. Nogueira. Biodigestão A Alternativa Energética. São Paulo: Nobel, p. MOURA, J.P. & PANNIR SELVAM, P.V.P., Sistema integrado de energia usando fundamentos de engenharia ambiental. Bioenergy World Américas(2006) UFRN. Disponível em Acessado em 15/07/2007. OLIVA. C.A.; SOUZA, J.; SOUZA, S.N.M.; SORDI, A., Potencial de conservação de energia nos processos de produção em uma propriedade rural. Universidade estadual do oeste do Paraná UNIOESTE SALOMON, K. R. (2007), Avaliação técnico-econômica e ambiental da utilização do biogás proveniente da biodigestão da vinhaça em tecnologias para geração de eletricidade. Itajubá.219 p. Tese de Doutorado (Doutorado em Conversão de Energia) Instituto de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Itajubá. Tabela 1. Produção diária de dejetos de diversos animais. Resíduo Unidade Suínos Frango Corte Gado corte Gado Leite Ovinos Líquidos %/dia (PV) 5,1 6,6 4,6 9,4 3,6 Sólidos kg/animal/dia 2,3 2,5 0,12 0, ,5 0,9 Fonte: OLIVEIRA, P. A. V (1993) apud SALOMON (2007). Tabela 2. Produtividade de biogás. Material Produtividade (m 3 kg) Material Produtividade (m 3 kg) Esterco bovino, fresco 0,04 Resíduos vegetais, secos 0,30 Esterco de galinha, seco 0,43 Resíduos de matadouro (úmido) 0,07 Esterco suíno, seco 0,35 Lixo 0,05 Fonte: HORTA (1986). 239

6 Tabela 3. Tempo de retorno do investimento. (+) Retorno Mensal de Custo com Energia Elétrica 822,96 (+) Retorno Mensal de Custo com Fertilizante 7.600,00 (=) Total dos benefícios mensais 8.422,96 Investimento Total (Biodigestor/Motor Gerador) ,00 Pay-Back Fonte: Elaborada pela Autora. 5,9 meses 240