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ARTIGO COM APRESENTAÇÃO BANNER - ENERGIAS RENOVÁVEIS E NÃO
RENOVÁVEIS
AVALIAÇÃO DA CONSTRUÇÃO E OPERAÇÃO DE UM BIODIGESTOR EM UMA
PEQUENA PROPRIEDADE RURAL NO MUNICÍPIO DE PARAGOMINAS-PA
BEATRIZ SOARES QUARESMA, BRUNA DO NASCIMENTO BENTES
O Homem buscou durante toda sua história por fontes de energia, e no contexto atual essa
busca tornase imprescindível, principalmente por fontes renováveis, diante disso, o uso de
esterco como matéria prima para a geração de energia, torna-se uma opção viável e
alternativa sustentável para a região, já que pode resolver a problemática da disposição desses
dejetos, haja vista que, a cidade de Paragominas é um grande polo da pecuária no Estado do
Pará. A biodigestão é um processo anaeróbico que consiste na fermentação dos dejetos em
lugar confinado, gerando como subprodutos gases como o metano e dióxido de carbono, além
do biofertilizante. Porém, esse processo não é disseminado na Região, logo o presente
trabalho serve como modelo base para a disseminação da cultura da biodigestão nas
localidades rurais do Estado do Pará. O projeto piloto foi implantado na Fazenda Rancho Fundo
no município de Paragominas, teve como objetivo principal a construção e operação do
biodigestor, comprovando sua viabilidade em uma pequena propriedade rural, bem como a
eficiência do biofertilizante, através de testes laboratoriais e análise qualitativa. Após os testes
de diluição, as amostras regadas com biofertilizante, subproduto gerado no processo,
obtiveram desempenho satisfatório, evidenciando assim, a eficácia do sistema de biodigestão
anaeróbia em uma pequena propriedade rural.
Palavras-chave: biodigestão, biofertilizante, esterco bovino e propriedade rural.
1 Bacharel em Engenharia Ambiental , 2016, UEPA.
[email protected] 2 Bacharel em Engenharia Ambiental,
2016, UEPA. bruna_nascimentob@hotmail. 3 Professor de Fontes de Energia Renováveis, do Departamento de Engenharia
Ambiental da UEPA.
II CAMAER’2016 ISBN 978-85-7295-109-8 www.camaer.com.br
INTRODUÇÃO.
Com a crise energética, o homem vive em uma busca constante por fontes de energias
renováveis. Nesse sentido, segundo Galbiatti e colaboradores (2010), o desenvolvimento e a
implementação de alternativas tecnológicas para a geração de energia com custos reduzidos,
podem gerar impactos socioeconômicos positivos. Uma das alternativas tecnológicas mais
promissoras diz respeito ao aproveitamento da biomassa para geração de energia.
O Brasil é um dos poucos países do mundo que conta com condições privilegiadas para o
cultivo de biomassa. O biogás, obtido a partir dos dejetos rurais, se apresenta como uma
importante alternativa energética, que certamente deverá crescer na matriz energética
renovável (BERMANN, 2001).
Para o desenvolvimento sustentável são necessários a busca, o desenvolvimento e o incentivo
em tecnologias que utilizem fontes renováveis de geração de energia elétrica, possibilitando
assim a
criação de fontes de suprimentos descentralizadas e em pequena escala (COLDEBELLA et al,
2006).
A gestão dos efluentes é uma grande preocupação para os bovinocultores: o desenvolvimento
da pecuária intensiva, com elevadas concentrações de animais em áreas restritas, tem
originado uma concentração de grandes quantidades de estrumes e chorumes, entre outros
resíduos, cuja evacuação e destino final passam a constituir um problema preocupante. Esta
situação agrava-se principalmente em explorações com áreas relativamente pequenas, onde
a disponibilidade de terras de cultivo não é suficiente para assimilar a quantidade de resíduos
produzidos, cumprindo os limites impostos pela legislação e seguindo os princípios de
fertilização racional dos solos (PRATI, 2010).
A bovinocultura brasileira vem sofrendo mudanças significativas, tanto do ponto de vista
qualitativo como quantitativo, por todo seu complexo industrial, visando principalmente o
abastecimento do mercado com uma carne de qualidade, preço competitivo e ecologicamente
correta (ASSENHEIMER, 2007).
Ainda segundo Coldebella e colaboradores (2006), os efluentes produzidos por sistemas de
produção animal, quando manuseados e tratados de forma inadequada, tornam-se uma fonte
de contaminação do meio ambiente. Porém, o manejo correto desses resíduos pode reduzir
os impactos ambientais, tornando possível o efluente ser usado como biofertilizante e
produzindo o biogás, que é uma fonte energia alternativa.
A biodigestão1 no Brasil ainda caminha a passos lentos. Mesmo possuindo um dos maiores
rebanhos de suínos e aves do mundo, o Brasil não possui mais do que alguns milhares de
biodigestores, sendo que a maioria dos biodigestores2 foi desativada devido à falta de suporte
técnico e de tecnologias eficientes (PALHARES, 2008).
Os biodigestores quando planejados e implantados de maneira eficiente geram inúmeros
benefícios aos bovinocultores, vantagens interessantes, com base nas características da
unidade de produção, volume de dejetos produzidos, necessidade energética e também o
grau de eficiências das tecnologias voltadas à produção energética (FARIA, 2011).
O processo de biodigestão, quando realizado de forma controlada, pode fornecer um gás que
pode ser utilizado como combustível e um excedente que pode ser usado como adubo, ou
seja, como biofertilizante. Uma das formas de controlar a biodigestão é utilizar biodigestores,
reatores onde as reações de fermentação ocorrem. (BALMANT, 2009.).
Além da produção de biogás para a utilização de seu alto poder energético, os resíduos da
biodigestão apresentam alta qualidade para o uso como fertilizante agrícola pois há o
aumento no teor de nitrogênio e demais nutrientes em consequência da perda de carbono,
diminuição da relação C/N da matéria orgânica o que melhora as condições do material para
fins agrícolas, maiores facilidades de imobilização do biofertilizante pelos micro-organismos
1 Biodigestão – É um processo realizado por bactérias, onde possui como produto final biogás e biofertilizante,
este é utilizado principalmente para dar uma destinação adequada aos resíduos orgânicos 2 Biodigestores – Local onde ocorre o processo da biodigestão.
do solo, devido ao material já se encontrar em grau avançado de decomposição, o que
aumenta a sua eficiência e solubilização parcial de alguns nutrientes, poupa as matas da
retirada de lenha, reduz custo de transporte e poluição por hidrocarbonetos vindos do
petróleo. (ARRUDA et al, 2002).
Diante disso, segundo (AMARAL et al, 2004) a biodigestão anaeróbia representa uma
alternativa para o tratamento de resíduos, pois além de permitir a redução do potencial
poluidor e dos riscos sanitários dos dejetos ao mínimo, promove a geração do biogás, utilizado
como fonte de energia alternativa e permite a reciclagem do efluente, podendo ser utilizado
como biofertilizante.
Neste sentido, o presente trabalho visa a apresentação teórica acerca do tema bem como a
utilização da biodigestão em caráter experimental como forma de tratamento dos dejetos
bovinos, através da construção de um biodigestor do modelo da marinha, onde um dos seus
subprodutos, o biofertilizante, possa ser utilizado para comprovar a eficácia do processo em
uma pequena propriedade rural.
Vale ressaltar, que o presente trabalho não teve como objetivo a utilização do biogás para
comprovar a eficácia de biodigestores em pequenas propriedades.
OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
Construção e avaliação qualitativa do biodigestor com dejetos bovinos, a fim de comprovar a
sua eficácia de utilização em uma pequena propriedade rural no município de Paragominas.
1.1.2 Objetivo específico
• Construção do biodigestor;
• Realização e produção de um manual de operação da planta;
• Realização de análises qualitativas do biofertilizante; Comprovação da eficiência
do biofertilizante.
METODOLOGIA
A biomassa utilizada no projeto foi proveniente da Fazenda X, localizada na rodovia PA 256,
município de Paragominas-Pará. A fazenda possui em torno de 1000 hectares. Com uma
grande área de proteção permanente é considerada um exemplo de boas práticas sustentáveis
no município, segundo os dados coletados com o dono da fazenda.
Materiais utilizados: Areia fina; Vedalit; 36 unidades; Tubulação PVC 60mm e 74mm;
Lona
PVC; Vedacalha; Caixa d’água 500 litros (Fibra); Cimento; Tubulação 20mm; Adaptador com
flange
75mm; Adaptador com flange 60mm; Adaptador curto flange 20x1/2; Veda Rosca e Cola de
cano;
Emenda e abraçadeira; Joelho e curva de 20mm; Regulador de gás com manômetro; Luva LR;
Parafuso, rosca e arruela; Adaptador para manômetro.
Construção do Biodigestor: Foram realizadas as escavações com as seguintes
medidas, figura 1 e 2:
• Caixa de entrada de (0,50x0,50) m por 0,30 m de altura;
• O reator, que é uma caixa d’água de fibra, foi enterrado até a metade da sua
altura; Caixa de saída (0,70x0,70) m e 0,50 m de altura
Figura 1 – Construção pronta, construção em linha e descida
Fonte: Acervo das Autoras, 2015.
Figura 2 – Planta baixa do biodigestor
Fonte: Acervo das Autoras, 2015.
Operação do Biodigestor: O esterco foi coletado no curral da fazenda, oriundo de duas vacas
que ficaram confinadas durante a noite anterior, ao todo foi coletado 10 kg de esterco.
Posteriormente, na caixa de entrada do biodigestor, foi adicionado água, para que houvesse a
diluição do esterco, até formar uma mistura homogênea na proporção 1:1, pois a falta de água
pode ocasionar entupimento da tubulação de carga do biodigestor. Após o procedimento de
diluição do esterco foi retirado o tampão que impede a passagem da mistura, e assim a
mesma, já homogênea, escoou para o reator, Figura 3.
Figura 3 – Alimentação do biodigestor
Fonte: Acervo das Autoras, 2015
RESULTADOS
Análise do biofertilizante
Após o período de tempo de 1 mês e meio, o biofertilizante apresentou características
satisfatórias como aumento da temperatura, aumento do pH e diminuição do odor,
característico do esterco bovino, Figura 4.
Figura 4 – Biofertilizante líquido
Fonte: Acervo das Autoras, 2015.
Inicialmente as medições de pH apresentaram valores iguais a 6,3 nas duas primeiras análises,
já na terceira análise, apresentou valor de 6,4, indicando um pequeno aumento. Logo, esse
aumento de pH foi comprovado na última medição que se obteve valor igual a 6,7.
A Pressão foi medida através de um manômetro localizado no biodigestor, e não apresentou
variações, permaneceu sempre baixa, pois conforme Arruda (2002) devido a utilização da
manta como gasômetro que confere uma baixa pressão a mistura gasosa. Em relação a
temperatura, a mesma permaneceu em média de 33.4ºC, comprovando seu valor próximo ao
ideal para as reações anaeróbias, uma vez que para a temperatura mais favorável ao
crescimento dos microrganismos anaeróbios está na faixa dos 35ºC. Para temperatura abaixo
dos 25ºC a velocidade de digestão decresce acentuadamente, reduzindo a produção de
biogás.
Foi plantado em um tabuleiro, sessenta e quatro amostras em linha com sementes de Coentro,
as amostras foram divididas e regadas de maneiras diferentes. Dezesseis vasos foram regados
somente com água, outros dezesseis com biofertilizante diluído em 50% de água, outros
dezesseis foram regados na proporção 75 % de biofertilizante para 25% de água e os últimos
dezesseis regados com 100% de biofertilizante.
As amostras regadas com 50% de biofertilizante foram as que tiveram melhor desempenho de
crescimento, todas as sementes regadas com a diluição de 50% brotaram, Já as amostras
regadas com biofertilizante diluído a 75% e as amostras regadas com 100% de biofertilizante
foram as últimas que brotaram e mantiveram o seu crescimento lento ao longo de todo o
experimento.
E finalmente as amostras regadas apenas com água foram as que brotaram primeiro e tiveram
seu crescimento acelerado durante todo o experimento, apenas se diferenciaram pelo fato de
que as mesmas não cresceram com o vigor das outras amostras regadas com biofertilizante.
CONCLUSÕES.
Através dos resultados obtidos no presente trabalho, a utilização do sistema de biodigestão
anaeróbia, torna-se viável para uma pequena propriedade rural, haja vista, que o modelo da
marinha, apresentou custo relativamente baixo, comparado com os benefícios dos
subprodutos do processo, biogás e biofertilizante. Vale ressaltar, que o custo total para a
construção do biodigestor foi de R$ 961,44.
Após o período de retenção de 45 dias, o biofertilizante gerado no processo, apresentou
características ótimas, pois as medições de pH ficaram entre 6,3 e 6,7, e sabe-se que o pH ideal
para a geração de biogás deve estar em torno de 6 e 8. Além disso, a temperatura analisada
teve uma média de 33,4°C, favorável para as reações anaeróbias.
Outro fator importante no processo de biodigestão anaeróbia é o monitoramento da pressão,
a mesma não pode se encontrar elevada, pois pode ocasionar riscos ao processo, porém, no
presente trabalho a pressão permaneceu baixa e constante.
Na análise qualitativa do biofertilizante através das diluições, pode-se considerar que o
experimento se mostrou satisfatório, onde a utilização do biofertilizante diluído a 50% de água
mostrou-se ideal para a adubação das plantas, sendo que o fator que mais se destacou ao
longo do experimento foi o crescimento e vigor das plantas regadas com o biofertilizante.
Portanto conclui-se que os objetivos do trabalho foram alcançados, pois o modelo construído
foi capaz de gerar biofertilizante de boa qualidade, o qual pode ser aplicado na agricultura, e,
apesar da não quantificação de volume do biogás, sabe-se que o mesmo foi gerado.
Diante disso, o uso de biodigestores em uma pequena propriedade rural mostra-se uma ótima
alternativa para a solução da problemática dos dejetos bovinos, além disso, pode ser
economicamente viável se utilizar de forma adequada o biogás e o biofertilizante.
Figura 5: (a) amostras com água, (b) amostras com 50% de biofertilizante, (c) amostras com
75% de
biofertilizante, (d) amostras com 100% de biofertilizante (após 14 dias)
(a) (b) (c) (d)
Fonte: Autoras, 2015.
REFERENCIAS
AMARAL, C. M. et al. Biodigestão Anaeróbia de Dejetos de Bovinos Leiteiros Submetidos a
Diferentes Tempos de Retenção Hidráulica. In: Ciência Rural. v.34, n.6, p.1897-1902, 2004.
ARRUDA, M. H. et al. Dimensionamento de Biodigestor para Geração de Energia Alternativa.
In:
Revista Científica Eletrônica de Agronomia. Graças: Ed. da FAEF, ano 1, n.2, dez. 2002.
Semestral.
ASSENHEIMER, A. Tratamento de Dejetos Bovinos em Sistema Intensivo de Produção de
Leite com Aeração Mecânica. 2007. 14 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia)–
Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Marechal Cândido Rondon, 2007.
BALMANT, W. Concepção, Construção e Operação de um Biodigestor e Modelagem
Matemática da Biodigestão Anaeróbica. 2009. 10 f. Dissertação (Mestrado em Área de
concentração: Processos Térmicos e Químicos)–Universidade Federal do Paraná, Curitiba,
2009.
BERMANN, C. Energia no Brasil: Para quê? para quem? crise e alternativas para um país
sustentável. São Paulo: Editora Livraria da Física, FAESE, 2001.
COLDEBELLA, A. et al. Viabilidade da Cogeração de Energia Elétrica com Biogás da
Bovinocultura de Leite. 2006. 2 f. Dissertação (Mestrado em Engenheira Agrícola)–
Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Paraná, 2006.
FARIA, R.L. Geração de Energia pela Biodigestão Anaeróbica de Efluentes: o caso da
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GALBIATTI, J. A. et al. Estudo Qualiquantitativo do Biogás Produzido por Substratos em
Biodigestores Tipo Batelada. In: Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental.
Campina Grande, PB, v.14, n.4, p.432- 437, 2010.
PALHARES, J.C. Biodigestão Anaeróbia de Dejetos de Suínos: Aprendendo com o passado
para entender o presente e garantir o futuro. In: Boletim Pecuário: Embrapa, 2008.
PRATI, L. Geração de Energia Elétrica a partir do Biogás Gerado por Biodigestores. 2010.
16 f. Dissertação (Graduação em Engenharia Elétrica)–Universidade Federal do Paraná,
Curitiba, 2010.
