PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE ATRAVÉS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA EM BATELADA

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1 PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE ATRAVÉS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA EM BATELADA Érica Valentim Silva (1) ; Francisco das Chagas Gomes da Silva Junior (2) Bolsista (1) ; Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará, campus Sobral; ericavalentim.s@gmail.com. Orientador (2) ; IFCE, Campus Quixadá; chagas.gomes@ifce.edu.br. 1. RESUMO. Grande volume de dejetos de animais são produzidos diariamente no meio rural. Assim, torna-se interessante oferecer um sistema de tratamento destes resíduos orgânicos com vistas à produção de biogás com potencial energético e ainda utilização do lodo e efluente gerados como biofertilizantes. Com base nestes dados, este projeto visou avaliar a capacidade de produção de biogás e biofertilizante de dejetos bovino, por meio da digestão anaeróbia. As concentrações de substrato e de biomassa inoculada foram fatores limitantes no experimento. Para os TDH s estudados a dinâmica de crescimento da microbiota não entrou em equilíbrio, fazendo com que a produção de biogás não fosse significativa e a DQO removida ser convertida em ácidos voláteis. Adicionar glicose não influenciou positivamente o processo, pois nos reatores sem esse substrato, houve melhor aumento de SVT. Houve maior produção de macronutrientes no reator com glicose, no entanto, no reator sem co-substrato as concentrações de N,P,Ca e Mg não foram prejudicadas. PALAVRAS-CHAVE: Digestão anaeróbia. Esterco. Biofertilizante. Biogás. 2. INTRODUÇÃO É crescente o interesse da humanidade em reduzir o uso de defensivos agrícolas no meio rural assim como diminuir os custos com a fertilização do solo de plantio, sobretudo, quando se objetiva o desenvolvimento sustentável com viabilidade técnica, econômica e preservação do meio ambiente. É desafiador programar uma agricultura sustentável alternativa, como a orgânica. Por isso, Röder et al (2015) diz que é necessário usar insumos que estejam afinados com a legislação de produção orgânica, como os biofertilizantes, que estimulam o sistema radicular das plantas, elemento motriz para o desenvolvimento metabólico destas (BEZERRA et al, 2007). O biofertilizante é um adubo orgânico liquido produzido em meio aeróbico ou anaeróbico a partir de uma mistura de materiais orgânicos (esterco, frutas, leite), minerais (macro e micronutrientes) e água. Com a decomposição da matéria orgânica também produz o biogás, que é o gás produzido a partir da decomposição por bactérias. O presente estudo, avaliou, em escala de bancada, a viabilidade técnica de produzir um biofertilizante através da digestão anaeróbia de esterco bovino; a biodegradabilidade anaeróbia do esterco bovino com e sem aditivo de glicose como substrato; avaliou qual Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) favorece a maior concentração nutricional para o biofertilizante; avaliou a produção de biogás durante a digestão anaeróbia. 3. METODOLOGIA/RESULTADOS O substrato A primeira coleta do esterco foi em uma fazenda nas proximidades de Massapê - CE, e a segunda foi proveniente de São Benedito-CE, ambas a amostras estavam sem umidade, já curtida.

2 O aparato experimental Os ensaios foram realizados no Laboratório de Analises Físico Químicas de Águas e Efluente (LAAE) do Instituto Federal do Ceará, campus de Sobral. O teste foi feito em batelada com tempo máximo de experimento de 96 horas. Foram realizados ensaios com os seguintes TDH s 4, 8, 12, 24, 48 e 96 horas. Cada ensaio contou com um controle contendo apenas a microbiota nativa do esterco, os demais contaram com a glicose (1g/L) como fonte de carbono primária visando a manutenção e proliferação da microbiota presente no esterco. Para cada TDH houve um reator controle e outro com a mistura esterco, água e glicose. A Figura 1 ilustra o aparato experimental. Figura 1 Desenho esquemático do experimento em batelada Para medir a produção de biogás ao longo do tempo, utilizou-se o método gravimétrico descrito por Aquino (2007). Antes de desmontar um reator, este era conectado a uma garrafa de Mariotte contento uma solução de hidróxido de sódio a 3%, para reter o CO 2 do biogás e medir apenas o gás metano (CH 4 ). Mediu-se o volume de líquido deslocado correspondente ao volume de produção do biogás. A figura 2 ilustra esse experimento. Figura 2 - Aparato para lavagem do biogás e medição do volume de CH 4 produzido Variáveis monitoradas O monitoramento dos ensaios foi feito através da determinação a cada desmonte de: DQO, AME, ph, temperatura, amônia e série de sólidos. As variáveis: DQO, Sólidos Totais (ST), Sólidos Fixos Totais (SFT), Sólidos Voláteis Totais (SVT), ph, amônia, Fósforo, dureza a Cálcio e Magnésio serão determinadas pelos métodos indicados em APHA, 2005; AME, será determinada de acordo com Leitão (2009); 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Devido ao ajuste na metodologia, os resultados de alguns parâmetros foram suprimidos, sendo aqui apresentados apenas DQO e Sólidos Totais, Voláteis e fixos.

3 Quanto à caracterização inicial da mistura esterco + água, fez-se apenas DQO e série de Sólidos com 54,54 go 2 /L, 27,28 g ST/L, 18,36 g SVT/L e 8,92 g SFT/L. Não foi possível realizar todas as análises previstas, haja vista os problemas encontrados em homogeneizar a amostra levando-se a alterar o método de inoculação dos reatores, no entanto, os resultados apresentados referem-se ao período de ajuste da metodologia. Sólidos Totais, Sólidos Fixos Totais e Sólidos Voláteis Totais Os valores de concentrações de ST, SVT e SFT determinados nos reatores estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1 Concentrações de ST, SVT e SFT no controle e ao longo do TDH TDH ST SVT SFT (h) S/glicose C/ Glicose S/glicose C/ Glicose S/glicose C/ Glicose 0 22,92-15,80-7,13-4 4,31 4,83 3,50 3,92 0,82 0, ,55 13,08 13,29 11,82 1,26 1, ,83 17,68 15,19 15,68 1,64 2, ,34 3,78 3,79 3,21 0,55 0, ,02 5,10 7,74 4,67 0,28 0, ,54 8,65 12,81 7,61 1,73 1,04 No controle, o percentual de sólidos voláteis foi 67% e ao comparar com estudos similares, como Barros et al. (2009), Santos (2004) e Campos et al. (2002) o percentual de SV encontram-se próximos aos valores dos obtidos por esses autores 82%, 79,2% e 72,1% respectivamente. É possível observar que nos tempos 4 e 24 horas ocorreu maior digestão anaeróbia da fração biodegradável do esterco, a hipótese é que em 24 horas a quantidade de alimento não foi suficiente para manter o desenvolvimento microbiano, levando à morte celular, o que explica a brusca redução dos sólidos voláteis neste TDH. Entretanto, o crescimento e desenvolvimento é retomado nos tempos superiores chegando ao máximo de 12,81 g SVT/L em 96 horas, sem o auxílio da glicose. Preliminarmente, a glicose não foi aditiva para o desenvolvimento da microbiota, haja vista os melhores resultados de SVT nos reatores sem glicose. Consumo de matéria orgânica (DQO) Observando a Figura 3, percebe-se que houve redução boa de DQO ao longo do tempo, no entanto, pelos resultados apresentados na série de sólidos, esse consumo foi para auxiliar a adaptação da microbiota. Essa hipótese é sustentada pela não produção significativa de biogás e forte odor de ácido acético durante os desmontes dos reatores, principalmente no TDH de 24 h. Em 96 horas houve um possível erro de execução de método para medição de DQO, essa hipótese é sustentada pelo aumento de SVT neste TDH, indicando que a digestão anaeróbia não foi inibida. Novamente, a presença da glicose parece não influenciar nas remoções de DQO.

4 Figura 3 Redução de DQO nos reatores ao longo do tempo Produção de Nutrientes (C,P, N, Ca, Mg) Ao final do experimento, desmontou-se cada reator e se fez análise para avaliar as concentrações de nutrientes de interesse nutricional para a agricultura. É complexo e difícil comparar a composição química dos biofertilizantes, pois são muitas as variações em função da digestão biológica aplicada, da matéria-prima utilizada e do método pelo qual o produto foi analisado já que não existe uma padronização para análises de biofertilizante. A Tabela 2 demonstra as concentrações encontradas ao fim do experimento. Tabela 2 Macronutrientes encontrados nos reatores ao fim do experimento. REATOR SEM GLICOSE REATOR COM GLICOSE DQO (mg/l) N- AMÔNIA P Ca Mg DQO N- AMÔNIA P Ca Mg ,115 0,198 0,238 0, ,162 0,221 0,612 0,103 O reator com co-substrato (glicose) apresentou maiores teores nutricionais, no entanto, independente do co-substrato, nesta pesquisa, os valores foram muito superiores aos encontrado por Villena Junior et al (2003) que obteve teores de 0,24 g N/L, 0,031 gp/l, 0,149g Ca/L, 0,021g Mg/L, 36mg S/L, 1,8 mg Fe/L, 0,4mg Mn/L, 0,3 mg Zn/L quando produziu um biofertilizante através da digestão aeróbia de esterco bovino. Esperava-se que a digestão anaeróbia produzisse um biofertilizante menos rico que o encontrado por Vielle Junior et al (2003), pois, no meio aeróbico predominam bactérias aeróbicas e facultativas, fungos e actinomicetos que são capazes de tornar uma maior quantidade desses elementos que encontram-se em forma não disponível para forma disponível na solução (SANTOS, 1992). 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Foi possível concluir que a faixa de TDH escolhida não foi suficiente para estabelecer o equilíbrio da microbiota, haja vista a não produção significativa de biogás e as reduções de SVT nos TDH s de 4 e 24 h. A glicose como fonte primária de carbono não influenciou positivamente na digestão anaeróbia e a produção de nutrientes ao fim do experimento foi satisfatória podendo vir a ser usada como complemento na fertilização do solo. 6. REFERÊNCIAS AQUINO, S.F.; CHERNICHARO, C.A.L.; FORESTI, E.; SANTOS, M.L. F.; MONTEGGIA, L.O. Metodologias para determinação da atividade metanogênica especifica (AME) em lodos anaeróbios. Engenharia Sanitária e Ambiental, v.12, n.2, p , 2007.

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