GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE RESÍDUOS ANIMAIS

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1 GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE RESÍDUOS ANIMAIS PRODUÇÃO DE METANO A PARTIR DA CAMA DE FRANGO ASSOCIADA AO BIOFERTILIZANTE OBTIDO COM ESTRUME DE SUÍNOS Costa, L.V.C.* 1 ; Lucas Jr., J. 2 ; Xavier, C.A.N. 3 ; Silva,A.A. 3 ; Machado,C.R. 4 1 Mestranda da UNESP em Zootecnia, Via de acesso Dr. Paulo Donato Castellane, S/N, Departamento de Engenharia Rural, , Jaboticabal-SP, Brasil, laurinhahcosta@hotmail.com 2 DSc. Energia na Agricultura, Professor livre docente da UNESP/FCAV, jlucas@fcav.unesp.br 3 Doutorandas da UNESP em Zootecnia, crisanx@hotmail.com; zoodrika@uol.com.br 4 Engenheira agrônoma autônoma, camilarmachado@hotmail.com Resumo O presente trabalho foi conduzido para avaliar o potencial de produção de biogás metano, obtido da biodigestão anaeróbia da cama de frango associada ao biofertilizante obtido com o estrume de suínos. Utilizou-se de um sistema de tratamento composto por doze mini-biodigestores modelo batelada de 60 litros, instalados no departamento de Engenharia Rural da Unesp - campus de Jaboticabal. O sistema foi operado com Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) de 160 dias e a temperatura ambiente variável de 25 e 35 C, sendo abastecidos uma única vez. O substrato básico utilizado foi composto por cama de frango em três tratamentos: T1 cama + biofertilizante+água, T2 cama+biofertilizante; T3 cama+ água, sendo as diluições feitas com base na matéria seca da cama, o qual a foi em média de 70 %.Foram avaliados nessas condições, os teores e as reduções dos sólidos totais e a produção de metano. Conclui-se que a associação da cama de frango com biofertilizante de suíno em processo de biodigestão anaeróbia, acelerou a produção de biogás em biodigestores bateladas. Palavras-chave: biodigestão anaeróbia, cama de frango, geração de energia. 207

2 METHANE PRODUCTION FROM POULTRY LITTER ASSOCIATED WITH THE BIOFERTILIZER GOTTEN WITH DEJECTIONS SWINES Abstract This study was conducted in order to assess the potential of biogas production - methane, obtained by anaerobic digestion of poultry litter associated with biofertilizer obtained from swine manure. It was used a treatment system composed of twelve mini-digesters batch model of 60 liters, installed in the Department of Rural Engineering of Unesp - campus of Jaboticabal. The system was operated with hydraulic retention time (HRT) of 90 days and the ambient temperature varied from 25 to 35 C, being supplied once. The substrate used was composed of poultry litter in three different treatments: T1 poultry litter + biofertilizer + water, T2 poultry litter + biofertilizer; T3 poultry litter + water. The dilutions were based in the poultry litter dry matter (average of 70%). In such conditions, the levels and reduction of total solids and the production of methane were evaluated. It is concluded that the association of poultry litter with swine biofertilizer in the process of anaerobic digestion, accelerated the biogas production in batch biodigestor. Key-words: anaerobic digesters, co-digesters, energy geration. Introdução Uma das preocupações atuais, relacionada ao meio ambiente, diz respeito à disposição de resíduos sólidos, sejam eles de origem humana (lixo domiciliar), animal (dejetos, resíduos de abates) ou vegetal (palhadas, restos de culturas, entre outros). Tais resíduos, quando dispostos no solo, sem tratamento e de forma inadequada provocam graves problemas de contaminação ambiental, seja pela percolação do chorume (líquido de cor escura, com alta carga poluidora, que se forma onde há acúmulo de lixo e pode atingir os mananciais de água subterrânea), seja pela proliferação de insetos e animais nocivos. Considerando-se a importância ambiental e econômica do tratamento de resíduos orgânicos provenientes da suinocultura e da avicultura, e pela maneira muito próximas que estas atividades vem se desenvolvendo nas grandes empresas no sistema de integração, objetivou-se avaliar a produção de biogás especificamente o metano, através da associação da cama de frango diluída no biofertilizante obtido do estrume de suínos em processos de biodigestão anaeróbia. Material e Métodos O experimento foi conduzido no departamento de Engenharia Rural da UNESP - campus de Jaboticabal foram utilizados 12 mini biodigestores modelo batelada, sendo três tratamentos com quatro repetições: T 1 cama + biofertilizante + água; T 2 cama + biofertilizante ; T 3 cama + água. O biofertilizante produzido foi obtido pela biodigestão anaeróbia de dejetos de suínos da fase de crescimento, após o processamento foi armazenado durante um 208

3 período de 60 dias, o qual foi deixado aberto para entrar água de chuva, simulando condições reais de uma lagoa de estabilização em uma propriedade rural. A cama de frango foi obtida da Granja Rei Frango, Pontal SP, que forneceu o substrato cama de frango oriundo de primeiro lote de criação (sem reutilização). Os biodigestores de batelada foram abastecidos uma única vez, sendo as leituras da produção de biogás realizadas três vezes por semana bem como das temperaturas (do biogás e ambiente) com uso de termômetro digital. Coletou-se amostras do material no abastecimento e no período de saída, para verificação do potencial hidrogeniônico (ph) e os teores de sólidos totais (ST), segundo metodologias descritas no APHA (1998). A coleta de biogás foi feita com seringas descartáveis de 60 ml, acopladas com grampos para evitar a perda de gás, e a leitura é realizada com injeção do gás no aparelho de cromatografia de fase gasosa GC- 2001, equipado com as colunas Porapack Q e Peneira Molecular, e detector de condutividade térmica. Este aparelho possui um Integrador injetado com um gás padrão composto por 55,4% de metano, 35,1% de dióxido de carbono, 7,7% de gás hidrogênio e 2,1% de oxigênio. Os teores de sólidos totais foram obtidos pela secagem do material em estufa de ventilação forçada à 65ºC por 72 horas ou até obter peso constante, e os pesos obtidos foram ajustados pela formula: ST = 100-U U= (Pu-Ps) *100 onde, Pu ST = teor de sólidos totais, em %; U = teor de umidade da amostra, em %; Pu = peso úmido da amostra, em g; Ps = peso seco da amostra, em g. Resultados e Discussão O potencial hidrogenionico (ph) para os três tratamentos foi em média de 7,3 no material da entrada (AFLUENTE) e 7,9 no material da saída (EFLUENTE). Segundo SILVA (1983), o ph entre 7 e 8,5 satisfaz melhor à fermentação e à produção normal de gás. Em todos os substratos utilizados o ph encontrava-se dentro da faixa ideal, a pequena elevação observada no efluente deve-se ao fato que após a fase inicial, ocorre a produção de metano e o ph se eleva devido o consumo de ácidos formados inicialmente. Os teores dos sólidos totais do afluente e efluente podem ser observados na Tabela 1. Observou-se uma média de redução de 37% dos ST, tais valores implicam que houve um considerável consumo da matéria orgânica por parte das bactérias envolvidas no processo de fermentação, sendo que o tratamento T2 (cama + biofertilizante) foi o que apresentou maior redução dos teores de sólidos. 209

4 As reduções dos ST foram menores do que esperava-se, pois conduziu-se o experimento por aproximadamente de 160 dias, e Amaral (1999) citado por XAVIER (2002), trabalhando com estrumes de bovinos, encontrou reduções de ST para biodigestor modelo indiano iguais a 34,92% no TRH de 40 dias, ou seja com um TRH 4 vezes inferior ao utilizado neste experimento. O elevado TRH necessário neste experimento para obtenção das reduções foram influenciadas devido a ocorrência de baixas temperaturas do período de execução do trabalho conforme citou Xavier (2002) citando Hardoim (1999), que observou que com altos valores de TRH, quanto maior a temperatura, maior a redução. Os dados de composição e produção acumulada de biogás são apresentados nas figuras 1, 2 e 3. Na Figura 1 apresentou-se os dados dos teores de metano (CH 4 ), que é um dos gases mais presentes no biogás produzido. Observou-se que o tratamento T2 (cama + biofertilizante), foi o que apresentou mais rapidamente o primeiro pico de produção de metano, antes dos 15 dias, mantendo um produção elevada até aproximadamente 40 dias de operação. O Tratamento 1 (cama + água + biofertilizante) apresentou o primeiro pico de produção aos 25 dias aproximadamente e manteve uma produção satisfatória até os 75 dias. Já o tratamento 3 (cama + água) foi o que apresentou o pico mais tardio, aos 40 dias e manteve esse pico até os 80 dias, mas com menor produção do que os demais tratamentos. Em função deste tratamento que manteve-se a operação dos biodigestores até os 160 dias, pois esperava-se que poderiam ocorrer novos picos neste tratamento em função do seu substrato pela ausência de inoculo (biofertilizante) poder demorar para desenvolver a microbiota necessária ao processo de biodigestão anaeróbia. A Figura 2, demonstra a produção em m 3 de biogás, e observa-se que o metano (Figura 1) é o gás de maior importância no processo pois os teores de O 2 e N 2 nas leituras do cromatográfo, não representam nem 1% da produção total do biogás. A produção acumulada de biogás pode ser observado na Figura 3. Observouse que os biodigestores dos tratamentos T1 e T2 foram os que mais rápidos produziram biogás, o T2 foi o que melhor produziu, em média de 30 dias de fermentação já produziram metano, sendo que o biofertilizante de suínos antecipou a produção de biogás. De acordo com a Figura 3, o T2 foi o que apresentou primeiro a produção, este comportamento inicial de produção nos biodigestores modelo batelada é normal e é caracterizado pela alta produção de dióxido de carbono (CO 2 ), pelas bactérias envolvidas no processo onde a metanogênese ocorre depois das bactérias hidroliticas, acetogênicas e homoacetogênicas atuarem no substrato. Conclusões Conclui-se que a associação da cama de frango ao biofertilizante de estrumes de suínos, favoreceu e acelerou a produção em biodigestores modelo batelada. 210

5 Literatura Citada I Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos de Animais APHA American Public Health Association. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20 ed. Washington, 1998, pag. irreg. SILVA, N. A. Construção e operação de biodigestor modelo chinês, 3ª ed. Brasília:EMBRATER, p. XAVIER, C.A.N. Aspectos gerais da biodigestão anaeróbia com ênfase no tratamento de resíduos da bovinocultura de leite. Monografia (Trabalho de Graduação em Zootecnia)- Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Aquidauana, p. Tabela 1. Teores médios de sólidos totais dos biodigestores bateladas. ST ST reduzidos Tratamentos inicial (%) final (%) (%) Cama + água + biofertilizante (T1) 1,42 0,85 37,28 Cama + biofertilizante (T2) 1,64 0,98 42,98 Cama + água (T3) 1,21 0,73 32,31 LCH4 LCH Tempo (dias) T1 LCH4 T2 LCH4 T3 LCH4 Figura 1. Produção de biogás em L de metano CH

6 Produção de Biogás 0.03 Biogás (m³) T1 Volume (m³) T2 Volume (m³) T3 Volume (m³) Tempo (dias) Figura 2. Produção de biogás (m 3 ) em biodigestores operados com 160 dias. Produção Acumulada de Biogás Biogás % Tempo (dias) T1 %acum T2 %acum T3 %acum Figura 3. Produção acumulada de biogás (%) em biodigestores operados com 160 dias. 212