PRODUÇÃO DE BIOGÁS UTILIZANDO DEJETOS DE BOVINOS LEITEIROS COM DIFERENTES TEMPOS DE ARMAZENAMENTO COM EXPOSIÇÃO AO AR

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1 PRODUÇÃO DE BIOGÁS UTILIZANDO DEJETOS DE BOVINOS LEITEIROS COM DIFERENTES TEMPOS DE ARMAZENAMENTO COM EXPOSIÇÃO AO AR Machado, C.R.* 1, Xavier, C.A.N. 2 ; Silva, A.A. 2 ; Costa. L.V. 3 ; Lucas Jr., J. 4 1 Engenheira Agrônoma, Pesquisadora UNESP/Jaboticabal, Via de acesso Dr. Paulo Donato Castellane, S/N, Departamento de Engenharia Rural, , Jaboticabal-SP, Brasil 2 Doutoranda da UNESP em zootecnia, crisanx@hotmail.com;zoodrika@uol.com.br 3 Mestranda da UNESP em Zootecnia, laurinhacosta@hotmaol.com 4 DSc. Energia na Agricultura, Professor livre docente da UNESP/FCAV,jlucas@fcav.unesp.br Resumo Na bovinocultura os dejetos nem sempre são retirados diariamente das instalações. Sendo assim, objetivou-se avaliar o potencial de produção de biogás de materiais submetidos a diferentes tempos de enleiramento. O trabalho foi realizado na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) da Universidade Estadual Paulista (UNESP) Campus de Jaboticabal SP. Montou-se uma leira que permitiu a avaliação dos dejetos expostos nos tempos zero, três, seis, nove, 12 e 15 dias. A Leira, era pesada e re-feitas a cada abastecimento, ou seja, de três em três dias. Os biodigestores também foram abastecidos com os dejetos provenientes da Leira nos tempos de exposição zero (0d), três (3d), seis (6d), nove (9d), 12 (12d) e 15 (15d) dias. Todos os tratamentos tinham três repetições. Os dejetos foram diluídos de forma que os substratos contivessem cerca de 4,5% de ST. Em todos os abastecimentos eram feitas análises de quantificação de Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis (SV) e medição de ph; tanto das amostras de dejetos quanto dos substratos. Observou-se redução de MS nas leiras de 86,7%, e conforme iam aumentando os dias o material apresentava maiores teores de ST. O biogás produzido era superior a 65% de metano, em todos os tempos de exposição ao ar. O substrato acumulado por mais de 6 dias promoveu resultados satisfatórios na biodigestão, pois a fermentação começou a ser desenvolvida no material enleirado. Conclui-se que é possível realizar a biodigestão anaeróbia com dejetos bovinos oriundos de diferentes tempos de exposição ao ar. Palavras-chave: biodigestão anaeróbia, dejetos bovinos, geração de energia. 229

2 BIOGAS PRODUCTION OF DAIRY CATTLE MANURE WITH DIFFERENT TIMES OF STORAGE WITH AIR PRESENCE Abstract The waste from cattle breeding are not always removed from the facilities daily. Thus, this study aimed to evaluate the potential for biogas production from materials submitted to different periods of accumulation. The study was conducted at the Center of Agricultural Sciences and Veterinary (FCAV) of Estadual Paulista University (UNESP) - Campus of Jaboticabal - SP. A pile was set up in order to allow the evaluation of waste exposed at periods of zero, three, six, nine, 12 and 15 days. The compost was weighed and re-made at each supply, every three days. The digesters were also supplied with the waste from compost in exposure periods of zero (0d), three (3d), six (6d), nine (9d), 12 (12d) and 15 (15d) days. All treatments had three replications. The slurry was diluted so that the substrates contain about 4.5% of TS. In all supplies, analysis of quantification of total solids (TS), volatile solids (VS) and measurement of ph were carried out, both for pig slurry samples and substrates. There was a reduction of DM in piles of 86.7%, and as the days went by the material showed increasing levels of ST. The biogas produced was over 65% of methane, at all periods of air exposure. The accumulated substrate for more than 6 days in digesters promoted satisfactory results because the fermentation started to develop in the accumulated substrate. It is concluded that it is possible to carry out anaerobic digestion with waste from different periods of air exposure. Key-words: anaerobic digesters, cow manure, energy generation. Introdução O manejo inadequado de dejetos, os quais são ricos em matéria-orgânica e agentes patogênicos, pode ser responsável pela poluição de águas superficiais e subterrâneas, devido ao arraste desse material pela ação das chuvas (DORAN & LINN, 1979). Considerando o manejo de dejetos utilizado na produção leiteira, o objetivo desse trabalho foi avaliar os potenciais de produção de biogás de dejetos de vacas leiteiras. Material e Métodos O trabalho foi realizado na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) da Universidade Estadual Paulista (UNESP) Campus de Jaboticabal SP. Os dejetos utilizados para o ensaio foram coletados no setor de Bovinocultura de Leite do Departamento de Zootecnia do campus e os ensaios de biodigestão anaeróbia foram realizados nas dependências do Departamento de Engenharia Rural, nos Laboratórios de Biomassa e Biodigestão Anaeróbia, que abrigavam os biodigestores utilizados. O experimento foi realizado no período de 08 de março a 14 de maio de 2007, simulando-se uma situação de manejo de dejetos, ou seja, dejetos expostos ao 230

3 ambiente por diferentes períodos. Para composição da Leira foram utilizados 327 kg de dejetos que foram amontoados e a cada três dias, durante um período de 15 dias, parte desses dejetos eram retirados para o abastecimento de biodigestores. A finalidade foi avaliar a produção de biogás do dejeto em função do tempo em que o mesmo encontrava-se armazenado, simulando uma prática comum dos produtores que costumam raspar o estábulo e deixar o dejeto amontoado. Este procedimento permitiu a avaliação dos dejetos expostos nos tempos zero, três, seis, nove, 12 e 15 dias. A Leira era pesada e re-feita a cada abastecimento, ou seja, de três em três dias. Para isso colocava-se o material em tambores de plástico e fazia-se aferição do peso. Esse procedimento foi realizado por um período de 22 dias. Para avaliar a redução de massa das leiras, realizava-se a pesagem de todo material, com auxílio de balança digital com capacidade para 60 kg. Os biodigestores foram abastecidos com os dejetos provenientes da Leira nos tempos de exposição zero (0d), três (3d), seis (6d), nove (9d), 12 (12d) e 15 (15d) dias. Todos os tratamentos tinham três repetições. Os dejetos foram diluídos de forma que os substratos contivessem cerca de 4,5% de ST. Em todos os abastecimentos eram feitas análises de quantificação de Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis (SV) e medição de ph; tanto das amostras de dejetos quanto dos substratos. Resultados e Discussão A redução de massa das leiras foi avaliada em relação à matéria seca (MS) e à matéria natural (MN) do dejeto. A redução de massa da Leira (Figura 1) foi de 86,79% em 22 dias. Admitindo-se que a quantidade de dejetos utilizada para abastecer os biodigestores a cada três dias era pequena diante do total de dejetos da leira, a redução foi expressiva principalmente nas três primeiras pesagens, quando essas perdas foram de aproximadamente 50 kg a cada três dias. Essa perda de Matéria Natural (MN) provavelmente está relacionada à emissão de grandes quantidades de CO 2 (perda de matéria seca), que normalmente ocorre em todo início do processo de compostagem, à evaporação da água incorporada e possíveis escorrimentos ocasionados pelo excesso de água, o que é natural em dejetos frescos. Se os dejetos apresentarem grandes quantidades de água, especial atenção deve ser dada às possibilidades de contaminação do solo, de águas superficiais e subterrâneas (SIMAS e NUSSIO, 2001). Durante o tempo de exposição, houve um aumento no teor de ST (Tabela 1), pois com o dejeto exposto houve perda de umidade, o que ocasionou uma maior concentração de MS no dejeto. Ressalta-se que os dejetos iniciais tinham teores de ST iguais a 22,56% da MN e que ao final de 15 dias do enleiramento, era de 44,28%. Os teores de ST da Leira variaram de 22,56% a 44,27%. No primeiro dia de avaliação (0d), que representa o estrume fresco, o valor encontrado de 22,56% foi próximo ao obtido por XAVIER (2005) que foi de 21,13% no período de primavera/verão. Esses dados confirmam que os teores encontrados são próximos aos comumente determinados para o dejeto fresco. Observa-se que ocorre uma tendência de acúmulo dos teores de ST conforme vão aumentando o número de dias do enleiramento, esse comportamento é esperado em função da redução da umidade do material. 231

4 Os teores de SV variaram de 74,70 a 80,84% na leira e similares aos teores encontrados por XAVIER (2005) para o mesmo tipo de dejeto e na mesma época do ano foram de 75,40%. Os substratos provenientes dos dejetos enleirados de nove a 15 dias apresentaram ph elevados, acima de 8,85, considerados limitantes para o processo de biodigestão anaeróbia. Quanto mais exposto o dejeto nos primeiros dias após sua obtenção, maiores as perdas de compostos importantes para os microrganismos que conduzem o processo já que a hidrólise dos mesmos ocorre em meio anaeróbio ou aeróbio e precursores do metano podem ser perdidos, como os Ácidos Graxos Voláteis (AVG), dentre outros, úteis para a formação de biomassa microbiana. Porém, comparando-se esses dados com os de produção de biogás, esse comportamento esperado não foi observado, pois os totais de produção de biogás foram significativamente maiores (P<0,05) do que aqueles observados nos substratos provenientes da Leira nos dias zero e três. Os teores médios de metano (CH 4 ), em porcentagem, contidos no biogás são apresentados na Tabela 1, embora não tenha sido observada diferença significativa entre os tratamentos. Na Tabela 2 está apresentada a produção acumulada semanal de biogás obtida a partir dos substratos, sendo as melhores produções de biogás as dos tratamentos cujos biodigestores foram abastecidos com os dejetos da Leira após os seis dias de exposição. O aumento na produção de biogás a partir do abastecimento com o dejeto exposto ao ar num período de seis dias pode ter sido por ocorrência de uma fermentação prévia na leira, permitindo uma decomposição mais acelerada dos compostos dentro dos biodigestores. Conclusões A redução de massa da leira de dejetos enleirados em batelada foi de 80% após 20 dias de exposição ao ar. Os substratos para biodigestão anaeróbia de dejetos enleirados com mais de nove dias de obtenção promoveram antecipação dos picos, maiores produções de biogás e maiores potenciais de produção por kg de estrume, indicando que uma fermentação prévia dos dejetos é conveniente quando se deseja uma rápida produção de biogás. Literatura Citada DORAN, J.W.; LINN, D.M. Bacteriological qualit of run off watter from pastereland. Applied of Microbiology, v.37, p SIMAS, J. M.; NUSSIO, C. M. B. Reciclagem de nutrientes do esterco tendo em vista o controle da poluição do meio ambiente. In: REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA, 38, 2001, Piracicaba. Anais Piracicaba: SBZ, XAVIER, C.A.N. Biodigestão anaeróbia de dejetos em sistema de produção de leite: obtenção de parâmetros e dimensionamento f.. Tese (Mestrado 232

5 em Zootecnia- Área de Concentração em Produção Animal) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, Tabela 1. Teores médios de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV) dos dejetos de vacas holandesas enleirados, ph e porcentagem de metano gerado na biodigestão aanerobia. Tratamento Massa Leira (kg) ST (%) SV (%) 1 ph Metano % L1-0d 326,87 22,56 78,19 7,21 68,40 L1-3d 271,51 20,61 80,35 6,78 71,06 L1-6d 218,14 27,47 80,84 7,10 70,89 L1-9d 167,91 30,34 77,36 8,85 70,36 L1-12d 136,03 32,21 77,32 8,98 70,27 L1-15d 95,87 44,27 74,60 9,17 71,90 1 Como porcentagem dos ST Tabela 2. Produção média de biogás acumulada semanal, em m 3, e análise estatística da produção total de biogás obtido em biodigestores batelada operados com dejetos de vacas holandesas enleirados de duas formas. Dias Biogás (m 3 ) L1-0d L1-3d L1-6d L1-9d L1-12d L1-15d 7 0,0096 0,0072 0,0122 0,0150 0,0187 0, ,0022 0,0037 0,0068 0,0136 0,0336 0, ,0033 0,0038 0,0103 0,0337 0,0572 0, ,0080 0,0039 0,0529 0,0597 0,0513 0, ,0180 0,0318 0,0717 0,0465 0,0477 0, ,0514 0,0635 0,0496 0,0497 0,0529 0, ,0433 0,0309 0,0322 0,0407 0,0491 0, ,0401 0,0216 0,0250 0,0497 0,0544 0, ,0199 0,0235 0,0249 0, ,0077 0,0066 Total 0,2069B 0,1966B 0,2855AB 0,3331A 0,3648A 0,2659AB 233

6 y (MN) = 3,1563x 2-67,193x + 390,37 R 2 = 0,9976 y (MS)= 0,4816x 2-10,045x + 84,099 R 2 = 0,9873 MN MS Polinômio (MN) Polinômio (MS) Tempo (dias) Figura 1. Redução da massa de leira de dejetos de vacas holandesas. 234