AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DOS DEJETOS AVÍCOLAS NA REGIÃO DO COREDE-SERRA - RS - BRASIL Zanoni, N.¹; Peresin, D.¹; Cornelli, R.¹; Carra, S. H. Z.¹; Schneider, V. E.¹ * 1 Instituto de Saneamento Ambiental, Universidade de Caxias do Sul *orientador/coordenador; e-mail: veschnei@ucs.br RESUMO: O aumento na demanda e no consumo de carne de frango faz com a criação avícola seja uma atividade econômica de grande importância no Brasil. Este aumento na produção gera, por consequência, um incremento na produção de resíduos que podem causar impacto negativo sobre o ambiente. Neste contexto, a biodigestão apresenta-se como uma alternativa de tratamento destes resíduos, permitindo a produção de eletricidade a partir da geração de biogás. O presente estudo objetivou estimar a produção de biogás e posterior conversão em energia útil e energia, a partir da biodigestão de dejetos de frangos de corte e postura para a região do COREDE-Serra situada no nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. Como resultado obteve-se a geração estimada de biogás de 64.932.853 m³ e 59.786.738 kwh de energia. A energia gerada através da biodigestão dos dejetos avícolas seria suficiente para abastecer 24.900 residências com consumo médio mensal de 200 kw durante um ano. Além disso, outro subproduto da biodigestão é a produção de um biofertilizante estável que, se aplicado corretamente, apresenta menor potencial de contaminação do solo e dos recursos hídricos. PALAVRAS-CHAVE: Avicultura, dejetos de aves, biogás. ENERGY PRODUCTION OUT OF POULTRY WASTE IN THE REGION OF COREDE-SERRA - RS - BRAZIL ABSTRACT: The increase in demand and consumption of chicken meat makes the poultry establishment is an economic activity of great importance in Brazil. This causes increase in production, therefore an increase in the production of residues which may have an adverse impact on the environment. In this context, the digestion is presented as an alternative treatment of these wastes, allowing the production of electricity from biogas generation. The present study aimed to estimate the biogas production and subsequent conversion into useful energy and energy from the digestion of manure from broiler and posture for the region of Serra-COREDE located in the northeastern state of Rio Grande do Sul. The result was estimated that the biogas 64.932.853 m³ and 59.786.738 kwh and power generation. The energy generated by digestion of poultry manure would be enough to supply 24.900 homes with an average monthly consumption of 200 kw for one year. Also, another byproduct of digestion is the production of a stable bio fertilizer that if applied properly, has less potential for contamination of soil and water resources. KEY WORDS: Poultry, poultry manure, biogas. INTRODUÇÃO A produção brasileira de frangos destinados ao abate ocupa o terceiro lugar na produção mundial e o primeiro lugar em exportação, detendo, segundo dados do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA, 2013) cerca de 20% de participação no total de exportações destinando a carne para 162 países. Ainda de acordo com MAPA (2013), as expectativas de crescimento de produção de carne apontam que o Brasil suprirá até 2020, um volume de 48,1% das exportações mundiais de carne de frango, mantendo a primeira posição como exportador deste tipo de proteína.
De acordo com Secretaria de Planejamento, Gestão e Participação Cidadã (SEPLAG, 2013), o Rio Grande do Sul ocupa o quarto lugar em produção de frangos no Brasil, superado pelo Paraná, São Paulo e Santa Catarina. No estado do Rio Grande do Sul a maior concentração produtiva ocorre nas regiões do Vale do Taquari, Serra e Produção, sendo que a soma produtiva destas representa cerca de 60% da produção estadual. A grande quantidade de animais criados em confinamento gera regiões com concentração geográfica (clusters) com expressivo volume de dejetos gerados em áreas relativamente pequenas que necessitam de sistemas eficazes de tratamento, para reduzir os impactos ambientais associados (IPEA, 2012). Dentre estes sistemas de tratamento, podem ser citados os biodigestores anaeróbios, que geram como subproduto o biogás que pode ser utilizado na geração de energia. Dentre as fontes de energias renováveis disponíveis no Brasil, pode ser encontrada a biomassa, que segundo EPE (2014) aumentou em média 8,5% entre os anos de 2012 e 2013. Conforme dados do IPEA (2012), caso todos os dejetos das criações de aves de corte e postura, suínos e gado de leite do Brasil fossem utilizados para a biodigestão, gerariam um potencial de 10.736 GWh/ano. Ainda segundo este mesmo autor, à geração de potência útil para o Brasil a partir do biogás gerado pelos dejetos de aves, para o ano base de 2009, foi de 136 MW/ano. Com base no exposto, o presente trabalho objetiva estimar a produção de metano e posterior conversão em potência útil e energia, a partir da biodigestão dos dejetos das aves de corte e postura, para a região do COREDE Serra Rio Grande do Sul. MATERIAL E MÉTODOS Este estudo foi realizado na Região do Conselho de Desenvolvimento da Serra (Corede-Serra), composta por trinta e um municípios localizados na região nordeste do Estado do Rio Grande do Sul, abrangendo uma área de 6.949km² e população de 869.509 habitantes. A região do Corede-Serra está quase totalmente inserida na Bacia Hidrográfica Taquari-Antas, a qual drena uma área de 26.428km². A Figura 1 mostra as delimitações da Bacia Hidrográfica Taquari-Antas e do Corede-Serra. Figura 1 - Delimitações da Bacia Hidrográfica Taquari-Antas e do Corede-Serra Fonte: ISAM/UCS (2013) Para avaliar o potencial de geração de dejetos avícolas, este estudo utilizou as informações referentes a a produção avícola publicados pelo IBGE (2011). A quantidade de dejetos produzidos por unidade animal (U.A.) em cada lote seguiu a estimativa citada por IPEA (2012), que considerou o peso inicial do animal, o peso final, o tempo de permanência e a produção de dejetos por kg de animal vivo/dia conforme dados da ASAE (2003). Os valores finais estimados são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 - Dados de geração de dejetos por U.A. e tipo de criação Unidade Aves de corte Aves de postura g/u.a. 4.914* 48.087** *tempo de confinamento de 47dias. ** tempo de confinamento de 365 dias. A partir da quantificação dos dejetos gerados por U.A. esta foi multiplicada pela quantidade média de animais criados no ano 2011obtendo-se, assim, a quantidade de dejetos gerados por ano. Para quantificar o potencial de produção de metano a partir de dejetos avícolas, utilizou-se como referência, a metodologia proposta pelo Centro Nacional de Referência da Biomassa CENBIO (2008) apud IPEA (2012), conforme a Equação 1. ( ) Equação 1 Et esterco total Pb produção de biogás (kg de biogás/kg de dejeto) VE volume específico do metano, sendo este 0,670 kg/m³ A produção em m³ de biogás por ano foi estimada pela Equação 2. ( ) Equação 2 Et esterco total Pb produção de biogás (kg de biogás/kg de dejeto) PE densidade específica do metano (0,716 kg/m³) Para os dados de produção de biogás, concentração de metano e volume específico, foram utilizados dados de CENBIO (2008) apresentados na Tabela 2. Tabela 2 - Valores de conversão energética para diferentes tipos de efluentes Origem do material Kg/dia*Unidade geradora Kg biogás/ kg dejeto Concentração de metano Suínos 2,25 0,062 66% Bovinos 10 0,037 60% Aves 0,18 0,055 55% Fonte: CENBIO (2008) com alterações Para o cálculo da estimativa de produção de eletricidade, utilizou-se uma adaptação do método descrito por Garces Junior e Domingues (2010) apud IPEA (2012), conforme a Equação 3. P potência anual (MJ); Q quantidade de metano (m³/ano); PCl poder calorífico inferior do metano (33,8 MJ/m³ de CH 4 ); E eficiência da coleta de gás (35%); eficiência elétrica (28%); Para conversão da MJ para kwh utiliza-se 1 kwh = 3600 kj. Equação 3
O cálculo de energia considerou o ano com 8.328 horas, o que equivale a 347 dias, sendo este o período que o motor estaria em funcionamento no ano, os demais dias serão destinados à manutenção do equipamento. RESULTADOS E DISCUSSÃO O rebanho de aves de corte e postura para a região do Corede-Serra no ano de 2011 bem como as estimativas de geração de dejetos, metano, potência útil e energia, são apresentados na Tabela 3: Tabela 3 - Produção de energia elétrica estimada Tipo Rebanho* m³ de metano MJ Energia (kwh/ano) Aves de corte 34.149.677 55.058.693 182.376.414 50.660.115 Aves de postura 4.867.958 9.889.785 32.855.844 9.126.623 * Fonte: IBGE (2011) / SEPLAG Conforme observado na Tabela 3, a geração de energia seria de aproximadamente 59.786.738 kwh/ano, energia suficiente para abastecer cerca de 24.900 residências cujo consumo médio mensal seja de aproximadamente 200 kwh, durante 12 meses. CONCLUSÃO A partir dos resultados obtidos, observa-se um elevado potencial para produção de energia elétrica a partir de dejetos avícolas, onde esta poderia ser aproveitada para consumo na propriedade ou ser inserida na rede elétrica da concessionária. Na unidade de referência deste estudo observa-se um número pouco expressivo de criadores que possuem, em sua propriedade, um biodigestor, visto que a maioria são pequenos criadores que aliam a atividade avícola à agricultura familiar e o custo inviabiliza o investimento. A alternativa para redução dos custos de instalação e manutenção dos biodigestores por propriedade seria a instalação de equipamentos regionalizados, a partir de estudos de formação de clusters de produtores, potencializando assim os investimentos e os resultados. AGRADECIMENTOS A Secretaria de Ciência, Inovação e Desenvolvimento Tecnológico do Rio Grande do Sul (SCIT) pelo financiamento do projeto. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pela Bolsa de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (PIBITI). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CENBIO. Atlas de Bioenergia do Brasil. São Paulo: Centro Nacional de Referência da Biomassa 2008. EPE. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Análise de Conjuntura dos Biocombustíveis. Ministério de Minas e Energia. Rio de Janeiro. 2014. FEE. FUNDAÇÃO DE ECONOMIA E ESTATÍSTICA. COREDE-Serra, 2011. Disponível em: < http://www.fee.tche.br/sitefee/pt/content/resumo/pg_coredes_detalhe.php?corede=serra >. Acesso em: 06/07/2014. IPEA. Diagnóstico dos Resíduos Orgânicos do Setor Agrossilvopastoril e Agroindústrias Associadas. Brasília: Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA) 2012. ISAM/UCS. Instituto de Saneamento Ambiental. Universidade de Caxias do Sul. Caxias do Sul. 2013 MAPA. Projeções do Agronegócio - Brasil 2012/13 a 2022/23 Projeções de Longo Prazo. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - Assessoria de Gestão Estratégica. Brasília: Mapa/ACS: 96 p. 2013.
SEPLAG. Atlas Socioeconômico do Rio Grande do Sul. SEPLAG - Secretaria de Planejamento, Gestão e Participação Cidadã Porto Alegre. 2013.