As questões ambientais dos efluentes da suinocultura

O efluente suinícola, por mais privilegiado que seja seu potencial de uso como fertilizante, é um resíduo, um esgoto poluente e que, ao ser disposto na natureza sem os necessários cuidados, causará impacto ambiental significativo no solo, ar, águas superficiais e subterrâneas, assim como a toda e qualquer forma de vida que habite este ecossistema. O uso de resíduos suinícolas pode alterar as propriedades físicas, químicas e biológicas do ecossistema em que é gerado. Algumas destas alterações são benéficas, enquanto outras são indesejadas (Pereira, 2008). Os impactos negativos são:

• Acúmulo de elementos tóxicos no solo, principalmente poluentes orgânicos, os quais favorecem a proliferação de insetos hematófagos, provocando desconforto e prejudicando a saúde da população local;

• Contaminação da água por meio da infiltração de compostos resultantes da decomposição do dejeto no solo, principalmente nitratos e fosfatos, que, por serem cancerígenos, tornam a água não potável, aumentam a DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e afetam o ecossistema aquático devido ao fenômeno da eutrofização (crescimento exagerado das algas);

• Contaminação em áreas de aplicação adjacentes aos sistemas de produção e de corpos hídricos superficiais devido ao transporte por escorrimento superficial do material;

• Volatilização de compostos, que constitui outra forma de dispersão e poluição ambiental com a emissão de gases de efeito estufa, além de trazer inconvenientes como odores e atração de insetos.

Biodigestores

A tecnologia de biodigestores já tem pelo menos duas décadas no Brasil. Iniciou-se com modelos provenientes da China e Índia. No entanto, o Brasil teve algumas dificuldades na sua implementação, fazendo com que esta tecnologia caísse no descrédito no meio rural. Gaspar (2003) citado por Palhares (2007) destaca que se encontram dois extremos da utilização de biodigestores. Chineses buscam, nessa tecnologia, o biofertilizante necessário para produção dos alimentos necessários ao seu excedente de população. A energia do biogás não conta muito frente à auto­suficiência em petróleo. Indianos, precisam dos biodigestores para cobrir o imenso déficit de energia. Com isso, foram desenvolvidos dois modelos diferentes de biodigestor: o modelo chinês, mais simples e econômico, e o modelo indiano, mais sofisticado e técnico, para aproveitar melhor a produção de biogás.

De acordo com Gaspar (2003), o modelo chinês é mais rústico e completamente construído em alvenaria, ficando quase que totalmente enterrado no solo. Funciona, normalmente, com alta pressão, a qual varia em função da produção e consumo do biogás.

Barrera (1993) considera que a produção de biofertilizante é a mesma nos dois modelos. Tecnicamente, para as condições climáticas da maior parte do Brasil, a menor capacidade de aproveitamento da produção de gás do modelo chinês é insignificante. Por isso, os órgãos brasileiros de extensão rural optaram pelo modelo chinês dado as suas facilidades de construção e tecnologia mais simples.

Processos envolvidos

Os biodigestores e outros sistemas anaeróbios apresentam limitações. São uma solução parcial ao problema, tendo em vista que não removem nutrientes dos efluentes e, portanto, não reduz significamente a área necessária para sua deposição no solo como fertilizante. Carecem de incrementos tecnológicos que permitam maior controle de processo, sobretudo nas condições térmicas das diferentes estações do ano no Sul do Brasil que acarretam uma produção inconstante de biogás (em termos de quantidade e de qualidade), com menor disponibilidade de energia para aquecimento no inverno (período no qual ela se faz mais necessária) e frustração com a obtenção de créditos de carbono.

De acordo com Pereira (2008), a biodigestão de resíduos é uma prática conhecida há muitos anos, sendo muito utilizada para tratar resíduos da pecuária. O principal motivo da ampla utilização e aceitação deste processo é a possibilidade de disponibilizar um combustível muito barato e limpo,

o biogás, além do baixo esforço necessário para operar o sistema. Um biodigestor é uma reprodução em tamanho menor do fenômeno da fermentação dentro de um ambiente restrito. No biodigestor a matéria orgânica é fermentada e reduzida a gases e outros compostos agressivos ao meio ambiente. Algumas condições são exigidas para tornar o biodigestor um ambiente favorável aos microrganismos que realizaram a fermentação. São elas:

• Ausência de ar

• Temperatura adequada (entre 30 e 45⁰C)

• Presença de matéria orgânica (dejetos)

• Ausência de compostos químicos tóxicos (desinfetantes e sabões).

Na falta de alguns destes requisitos pode ocorrer uma redução da produção de biogás. A prática diária de avaliação do sistema é essencial para garantir um ótimo rendimento do biodigestor. O biodigestor aplicado nas propriedades do Sul do Brasil (região de maior número de biodigestores implantados em propriedades rurais) é o do tipo Canadense (Figura 1a), constituído por uma caixa de entrada, para onde são canalizados os dejetos provenientes dos galpões; uma câmara de fermentação subterrânea revestida com lona plástica; uma manta superior para reter o biogás produzido de modo a formar uma campânula de armazenamento; uma caixa de saída, onde o já chamado biofertilizante é canalizado para uma esterqueira (Figura 1b); um registro para saída do biogás e um queimador, conectado ao registro de saída do biogás. O biodigestor deve estar cercado e seus arredores limpos, ou seja, deve-se proporcionar o menor risco de ocorrer furos na manta superior que venham a causar vazamento de gás.

Figura 1a - Biodigestor tipo Canadense.	Figura 1b -Biodigestor seguido de esterqueira revestida.

 

A principal razão para a grande capacidade de fertilização do biofertilizante se encontra no fato da digestão da biomassa (no interior do biodigestor) diminuir drasticamente o teor de carbono presente na mesma. De acordo com Sganzerla (1983), isto ocorre porque, na biodigestão, a matéria orgânica, perde exclusivamente carbono sob a forma de CH₄ (metano) e CO₂ (gás carbônico). Além disso, há o aumento do teor de nitrogênio e demais nutrientes, devido à perda do carbono e, conseqüentemente, diminuição na relação C/N da matéria orgânica. Com isso, os microrganismos do solo (bactérias nitrogenadoras) conseguem um melhor índice de fixação do nitrogênio, além do fato do próprio biofertilizante conter alguns nutrientes já solubilizados. Com seu elevado valor de pH, o biofertilizante funciona como corretor de acidez, eliminando o alumínio e liberando o fósforo dos sais insolúveis do alumínio de ferro. Com a elevação do pH dificulta-se a multiplicação de fungos patogênicos.

Segundo Oliveira (1993), em condições anaeróbias, a matéria orgânica é degradada através de estágios sucessivos formando gás como produto final. A decomposição anaeróbia compreende 3 estágios: hidrólise, acidificação e formação de metano. O resíduo orgânico é composto por carboidratos, proteína e lipídeos. Estes servirão de substrato para o primeiro estágio sendo reduzidos a compostos orgânicos solúveis por um grupo de bactérias. 

Os carboidratos são hidrolisados por enzimas extracelulares principalmente em glicose e parte em manose e frutose. Estes monossacarídeos são posteriormente quebrados e transformados em ácidos orgânicos e álcoois e no final do processo em metano e dióxido de carbono. As proteínas são hidrolisadas em peptídeos e aminoácidos e estes são degradados pela ação das bactérias. Parte do nitrogênio existente é uréia, a qual sofre hidrólise microbiana formando dióxido de carbono e nitrogênio. Lipídeos são hidrolisados a glicerol e ácidos graxos livres. Ácidos graxos livres de cadeia longa são quebrados em ácidos graxos de cadeia curta formando primeiramente acetato e propionato que são posteriormente convertidos em metano e dióxido de carbono (Magalhães, 1986). Os processos de liquefação e gaseificação ocorrem simultaneamente, sendo necessário um balanço próprio para que o processo de decomposição anaeróbia ocorra adequadamente (Merkel, 1981).

O biogás proveniente desta atividade dos microrganismos é composto por uma mistura de diversos gases, entre eles o metano (CH₄), o dióxido de carbono (CO₂), o hidrogênio (H) e o dióxido de enxofre (H₂S). O biogás é inflamável devido ao metano, gás mais leve que o ar, sem cor e sem odor; o que causa o mau cheiro no biogás é o dióxido de enxofre, que mesmo em quantidades muito pequenas é perceptível pelo olfato e bastante corrosivo. O biogás pode substituir vários combustíveis derivados do petróleo. Possui energia significativamente alta, queima com uma chama praticamente limpa e não gera fumaça ou odores (Pereira, 2008). A Tabela 1 mostra a equivalência de 1m³ de biogás:

 

Resultados obtidos por Chara (2000) apresentados na Tabela 2 mostram, além do potencial de produção de biogás, a produção de nitrogênio e fósforo a partir dos resíduos da suinocultura e suas respectivas equivalências em diesel, uréia e superfosfato simples, utilizando-se dados obtidos na Colômbia com o tratamento de águas residuárias provenientes da suinocultura.

 

 

O biodigestor apresenta uma tecnologia que oferece condições excepcionais para um arrojado plano de utilização de energia proveniente da fermentação de biomassa. É necessário entendimento completo do manejo e potencialidade da tecnologia. Segundo a Normativa do Instituto Ambiental do Paraná -IAP (http://www.pr.gov.br/iap) para a região Sul, o dimensionamento dos biodigestores para granjas em fase de terminação deve seguir o padrão demonstrado na Tabela 3.

 

 

Fonte: (http://www.pr.gov.br/iap)

Com a divulgação do Plano Nacional de Energia 2030 (PNE, 2007), se tem um referencial da produção e consumo para os próximos anos. O Plano Nacional de Energia – PNE 2030 é o primeiro estudo de planejamento integrado dos recursos energéticos realizado no âmbito do Governo brasileiro. Os estudos do PNE 2030 foram conduzidos pela EPE para o Ministério de Minas e Energia – MME e originaram a elaboração de quase uma centena de notas técnicas. No desenvolvimento dos trabalhos foram consultados especialistas renomados nas diversas áreas do setor energético e houve, ainda, a participação de importantes elementos da sociedade nos seminários públicos realizados ao longo do ano de 2006 (http://www.portal2.tcu.gov.br).

De acordo com o Ministério das Minas e Energia (Palhares, 2007), o plano conclui que: as energias denominadas como outras (que incluem os resíduos agrícolas, industriais e urbanos) representaram em 2005 2% do consumo energético do País, sendo que em 2030 representarão 3%; o consumo energético do setor agropecuário que em 2005 representou 5% do total do País irá ter a mesma representatividade em 2030. O Brasil conseguirá manter um grau relativamente baixo de dependência externa de energia, custos competitivos de produção de energia e níveis de emissões de gases (um dos mais baixos do mundo) praticamente inalterados.  

Indicações básicas para definição da demarcação do local dos biodigestores:

• Distância mínima do biodigestor até a granja - ideal 30 metros analisando caso a caso;

• Distância do biodigestor até a esterqueira - Ideal 15 metros analisando caso a caso;

• Distância entre biodigestores - ideal 5 metros analisando caso a caso;

• Distância entre cerca e biodigestor – lado 1, saída dos canos do agitador com distância de 0,60 metros; lado 2, com 1,40 metros;

• Distância da caixa / decantador até a cerca – analisar caso a caso;

• Fazer platô do terreno de no mínimo 2 metros do biodigestor.

 

Etapas de construção de um biodigestor

Na Figura 2 estão apresentadas as etapas básicas de montagem de um biodigestor conforme informações do Manual de Procedimentos de Instalação de Biodigestores segundo Demarco (2005), citado por Pereira (2008).

 

Comentários Finais

Atualmente o Instituto de Zootecnia localizado em Nova Odessa – SP adquiriu um biodigestor com capacidade de 100 m³, confeccionado em laminado de PVC tipo vinimanta obtido por processo de calandragem com espessura de 1 mm, cor branco avesso preto, pré-confeccionada em fábrica para impermeabilização da parte inferior e superior do biodigestor. Além disso, foram adquiridas também válvulas de segurança e alívio acompanhando o biodigestor (kit gás) para pesquisas sobre o biogás.

O biodigestor será utilizado para o tratamento de dejetos oriundos de suínos e outros animais utilizados em ensaios de pesquisa do próprio instituto. Este tratamento de efluentes é de suma importância para a instituição, como também para a cidade de Nova Odessa, pois desta forma poderá ser estudado e melhor analisado o poder poluente deste resíduo e ainda, a diminuição do odor deste material. Uma grande expectativa é de que a utilização do biodigestor resultará na produção de biogás natural que poderá produzir energia elétrica a ser utilizada no Setor de Suínos, acarretando em uma expressiva economia de energia para a Instituição.

Novos planos de pesquisa estão sendo desenvolvidos pelo Centro de Nutrição Animal e Pastagem, do Instituto de Zootecnia, a fim de que se possa viabilizar o uso dos biodigestores em sistemas de produção da bovinocultura (leite e carne) na área reservada para pesquisas em confinamento destes animais. Espera-se que um novo programa de manejo de resíduos orgânicos da produção animal possa ser iniciado e com isso, haja um maior enfoque nas necessidades do presente sem comprometer a possibilidade das gerações futuras. Com estes estudos, o Instituto de Zootecnia busca uma produção animal sustentável, e para isso, é fundamental que se tenha uma visão sistêmica e holística, não permitindo maior predominância de uma dimensão do sistema sobre as outras, ou seja, a produção animal deve gerar renda e divisas, empregos e qualidade de vida, mas também preservação dos recursos naturais.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BARRERA, P. Biodigestores: energia, fertilidade e saneamento para a zona rural. São Paulo: Ícone, 1993, 11p. CHARA, O. J. D. El potencial de las excretas porcinas para uso múltiple y los sistemas de descontaminacion productiva. CIPAV, 2000, 11p. http://www.cipav.org.co/confr/chara1.htm.

 

GASPAR, R.M.B.L. Utilização de biodigestores em pequenas e médias propriedades rurais, com ênfase na agregação de valor: um estudo de caso na região de Toledo-PR. 2003. Mestrado (Dissertação). Universidade Federal de Santa Catarina. 2003. 119p.

 

IAP – Instituto Ambiental do Paraná. Disponível em: http://www.iap.pr.gov.br. Acesso em março de 2008.

 

MAGALHÃES, A. P. T. Biogás: Um projeto de saneamento urbano, 1986. NOBEL São Paulo. 120p.

 

MERKEL, J. A. In: Managing livestock wastes. AVI: Westport, Connecticut, 1981. 419p.

 

OLIVEIRA, P. A. V. Manual de manejo e utilização dos dejetos de suínos.  Concórdia: EMBRAPA/ CNPSA. 1993. 188p. EMBRAPA – CNPSA. Documento, 27).

 

PALHARES, J.C.P. Biodigestores, a solução? Suinocultura Industrial, n.7, edição 208, p.12-22. 2007.

 

PEREIRA, E.R. Desenvolvimento de um sistema especialista para o manejo de efluentes das cadeias avícola e suinícola. 2008. 82p. Relatório Final (Pós – Doutorado). Centro de Tecnologia. Universidade Estadual de Campinas, 2008.

 

PNE - PLANO NACIONAL DE ENERGIA. Informe à imprensa. Plano Nacional de Energia – PNE 2030. 2007. Disponível em:  http://www.portal2.tcu.gov.br. Acesso em março de 2009. 8p. 

SGANZERLA, E. Biodigestores: uma solução. Porto Alegre. Agropecuária, 1983.