Plano de Ação 8: Separação de fases e compostagem da fração sólida dos dejetos de suínos

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1 Plano de Ação 8: Separação de fases e compostagem da fração sólida dos dejetos de suínos Rodrigo S. Nicoloso, Dr. Pesquisador, Solos e Meio Ambiente Gestor, Núcleo Temático de Meio Ambiente Embrapa Suínos e Aves

2 Tecnologias para produção de biogás e fertilizantes na Agricultura de Baixo Carbono Avicultura Suinocultura Reforma de metano Hidrogênio Energia (térmica, elétrica e veicular) Bovinocultura Biogás Armazenamento, filtragem e distribuição Monitoramento e conversão Resíduos Biodigestão anaeróbia Microalgas Etanol Separação de fases líquido Digestato Ração Secagem sólido Compostagem ANNAMOX Água de reuso Fertilizante orgânico sólido Granulação com minerais Fertilizante orgânico líquido Adição de minerais Fertilizantes organominerais Fertilizantes organominerais Uso agronômico

3 Separação de fases Indicações: - Reduz o assoreamento, requer menor tamanho e aumenta a eficiência dos biodigestores; - Remove nutrientes, possibilitando exportação do fertilizante, reduzindo demanda de área agrícola (legislação base P); - Reduz em ~50% a demanda por substrato para a compostagem: -DLS (4%MS) : 10 L : 1 kg Sub. 0,7 kg MS DLS : 1 kg MS Sub; -FS-DLS (25%MS): 3,3 kg : 1 kg Sub. 1,4 kg MS FS-DLS : 1 kg MS Sub; - Melhor desempenho sistemas de fertirrigação do digestato.

4 Separação de fases: equipamentos Peneira de escovas rotativas Prensa parafuso Variável Unidade Peneira de escovas rotativas Prensa parafuso Remoção Sólidos % 19,1 ± 5,9 29,0 ± 3,2 MS % 16,9 ± 4,3 25,4 ± 2,8 N-NTK mg/kg 4422 ± ± 635 P mg/kg 2646 ± ± 888 K mg/kg 960 ± ± 229 Ca mg/kg 4977 ± ± 1584 Mg mg/kg 889 ± ± 524 Cu mg/kg 43 ± ± 11 Zn mg/kg 198 ± ± 35

5 Separação de fases: tipo de granja Melhoramento Maternidade Terminação Variável Melhoramento Maternidade Terminação Média Taxa de remoção (%) Sólidos 30,7 11,3 15,4 19,1 ± 5,9 N-NTK 6,9 3,4 3,4 4,6 ± 1,1 P 17,6 6,3 12,6 12,2 ± 3,2 K 3,2 2,6 2,1 2,6 ± 0,3 Ca 13,3 5,1 6,9 8,4 ± 2,5 Mg 14,9 4,9 9,9 9,9 ± 2,9 Cu 31,6 9,0 17,2 19,3 ± 6,6 Zn 11,6 4,4 7,0 7,5 ± 2,0

6 Compostagem da fração sólida Compostagem DLS Compostagem FS-DLS

7 Compostagem: limitações do processo Perdas de N: N-total: até 70% NH 3 : 15% N 2 O: 5% N 2 : 80% Causas: Baixa imobilização NH 4 N org Volatilização NH 3 : 15% Nitrificação/desnitrificação: 85% Estratégias de ação: Melhoria processo (O 2, H 2 O, ºC) Qualidade do substrato (C lábil ) Aditivos: (a) imobilizar NH 4 (b) inibir NH 4 NO 3 N 2 O N 2

8 Calculadora de compostagem (App/SGAS)

9 Calculadora de compostagem (App/SGAS) Variável Unidade Previsto Medido Erro (%) MS % 35,1 ± 0,9 34,8 ± 0,8 2,9 ± 1,4 C % 15,5 ± 0,3 14,5 ± 1,2 9,9 ± 2,9 N-NTK mg/kg 5121 ± ± ,0 ± 7,4 C/N 31,6 ± 4,6 28,1 ± 4,9 19,5 ± 4,7 P mg/kg 2944 ± ± ,9 ± 8,7 K mg/kg 1624 ± ± 82 9,7 ± 7,3 Ca mg/kg 6181 ± ± ,5 ± 7,2 Mg mg/kg 2094 ± ± ,9 ± 12,5 Cu mg/kg 33 ± 1 29 ± 1 11,8 ± 1,5 Zn mg/kg 186 ± ± 5 13,5 ± 1,3

10 Aditivos no processo de compostagem

11 Doses: A (0), B (1), C (2), D (3) Aditivos no processo de compostagem

12 Aditivos no processo de compostagem

13 Aditivos no processo de compostagem

14 Aditivos no processo de compostagem DCD: tempo de ação Doses: 0,3 g/kg e 1,2 g/kg

15 Aditivos no processo de compostagem Estratégias associadas: DCD + estruvita

16 Aditivos no processo de compostagem

17 Compostagem acelerada Vantagens: automação e controle do processo, redução do tempo de compostagem, redução das perdas ou recuperação do N 4 x RAC 4 m 3 (entregue 03/10/16) 1 x RAC 12 m 3 (entregue 30/11/15)

18 Compostagem acelerada Frequência de revolvimento NH 3 Redução 75% 1, ,2 1,0 30min/150min 30min/30min min/150min 30min/30min NH 3 -N, g h -1 0,8 0,6 0,4 NH 3 -N, g ,2 0, , Days Days

19 Compostagem acelerada Temperatura Temperatura, ºC Composto_baseline Composto_Estruvita Ar_baseline Ar_estruvita Próximos passos: Ajustar frequência de revolvimento (CLP) Parâmetros (a) temperatura composto/ar (b) Umidade composto/ar (c) O 2 composto (d) Perda de N Dias

20 Compostagem acelerada CO Baseline MgSO 4 + H 3 PO Baseline MgSO 4 + H 3 PO CO 2 -C, g h CO 2 -C, g Days Days

21 Compostagem acelerada CH 4 Problema: dejeto com menor teor de MS 0,6 0,5 0,4 Baseline Mg 2 SO 4 + H 3 PO CH 4 -C, g h -1 0,3 0,2 CH 4 -C, g ,1 0,0 20 Baseline Mg 2 SO 4 + H 3 PO 4-0, Days Days

22 Compostagem acelerada NH 3 Controle >99% 0,35 0, ,30 0,25 Baseline MgSO 4 + H 3 PO 4 NH3-N, g h -1 0,04 0,03 0,02 0, Baseline MgSO 4 + H 3 PO 4 NH 3 -N, g NH 3 -N, g h -1 0,20 0,15 0,10 0,00-0, Days NH 3 -N, g Days 200 0,05 0, , Days Days

23 Compostagem acelerada N 2 O Problema: redução do ph (ph<7) ao final do processo 0,20 0,15 Baseline MgSO 4 +H 3 PO Baseline MgSO 4 +H 3 PO 4 N 2 O-N, mg h -1 0,10 0,05 N 2 O-N, g ,00 5-0, Days Days

24 Impactos na Rede BiogasFert Tecnologias para gestão de resíduos na Agricultura de Baixo Carbono Avicultura Suinocultura Reforma de metano Hidrogênio Energia (térmica, elétrica e veicular) Bovinocultura Biogás Armazenamento, filtragem e distribuição Monitoramento e conversão Resíduos Biodigestão anaeróbia Microalgas Etanol Separação de fases líquido Digestato Ração Secagem sólido Compostagem ANNAMOX Água de reuso Fertilizante orgânico sólido Granulação com minerais Fertilizante orgânico líquido Adição de minerais Fertilizantes organominerais Fertilizantes organominerais Uso agronômico

25 Impactos na Rede BiogasFert

26 PA11: GEE (tratamento e uso agronômico)

27 PA11: GEE (tratamento e uso agronômico) Parâmetro Produtividade acumulada (4 anos) Eficiência agronômica (N) Recuperação aparente de N Estoques de COT (0-10 cm) Sistema Adubação base N (140 kg N/ha) CTR NPK DLS BIOF COMP Média Mg ha PC A PD B Média D BC A AB CD kg kg PC N/A 5,4 9,1 7,5 2,9 6,2 NS PD N/A 9,4 15,1 14,4 2,9 10,4 Média N/A 7,4 NS 12,1 10,9 2,9 8, % PC N/A 28,7 27,1 25,4 8,5 22,4 NS PD N/A 25,6 43,9 31,2 8,3 27,3 Média N/A 27,1 A 35,5 A 28,3 A 8,4 B 24, Mg ha PC 28,4 27,3 28,5 27,1 29,6 28,2 B PD 27,5 31,5 31,4 30,7 32,7 30,8 A Média 27,9 NS 29,4 30,0 28,9 31,2 29,5

28 PA11: GEE (tratamento e uso agronômico) Emissão N 2 O Adubação base N Sistema de preparo (140 kg/ha) PC PD p-value kg N 2 O-N ha CTR 1.42± ±0.73 c (1) NPK 1.87± ±0.65 ab DLS 2.55±0.51 B 5.60±1.38 Aa BIOF 2.10± ±1.18 bc COMP 1.56±0.13 B 4.67±1.70 Aab p-value

29 Impactos Externos (contr.) 2017 (prev)

30 Impactos Externos

31 Impactos Externos Software de Gestão Ambiental da Suinocultura (SGAS) e outras ferramentas...

32 Impactos Externos

33 Impactos Externos

34 Agradecimentos à Equipe Pesquisadores: Dr. Marcio Busi Dra. Martha Higarashi Dr. Paulo Armando Oliveira Analistas: Rosimeri Martini e equipe LAFQ Assistentes: Roque, Mirgon, Mario, Dirceu, Édio, Pibe e equipes NAP e Manutenção Doutorandos: Roberto Grave (IFC/UDESC), Luana Sardá (UFSC) Mestrandos: Liliane (UDESC), Camila (UDESC) Bolsistas de IC: Morgana, Daniel, Marlon, Rodrigo, Carina, Adriana,...

35 Obrigado