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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ARAÇATUBA
CURSO DE TECNOLOGIA EM BIOCOMBUSTÍVEIS
CAMILA MANHAS PARIS
IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR E PRODUÇÃO DE
BIOFERTILIZANTE
Araçatuba
2010
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ARAÇATUBA
CURSO DE TECNOLOGIA EM BIOCOMBUSTÍVEIS
CAMILA MANHAS PARIS
IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR E PRODUÇÃO DE
BIOFERTILIZANTE
Trabalho de Graduação apresentado à
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, do
Centro Estadual de Educação Tecnológica
Paula Souza, como requisito parcial para
conclusão do curso de Tecnologia em
Biocombustíveis sob a orientação da Profa.
Dra. Lucinda Giampietro Brandão
Araçatuba
2010
Paris, Camila Manhas
Implantação de biodigestor e produção de biofertilizante/ Camila Manhas Paris. --
Araçatuba, SP: Fatec, 2010.
59f. : il.
Trabalho (Graduação) – Apresentado ao Curso de Tecnologia em Biocombustíveis,
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, 2010.
Orientador: Profa. Dra. Lucinda Giampietro Brandão
1. Biodigestor 2. Biogás 3. Biofertilizante. II. Título.
CDD – 333.9539
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ARAÇATUBA
CURSO DE TECNOLOGIA EM BIOCOMBUSTÍVEIS
CAMILA MANHAS PARIS
IMPLANTAÇÃO DE BIODIGESTOR E PRODUÇÃO DE
BIOFERTILIZANTE
Trabalho de Graduação apresentado à
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, do
Centro Estadual de Educação Tecnológica
Paula Souza, como requisito parcial para
conclusão do curso de Tecnologia em
Biocombustíveis avaliado pela banca
composta pelos professores
_____________________________________
Profa. Dra. Lucinda Giampietro Brandão
Orientadora- Fatec Araçatuba
_____________________________________
Prof. Dr. Osvaldino Brandão Junior
Fatec Araçatuba
_____________________________________
Prof. Me. Alexandre Witier Mazzonetto
Fatec Piracicaba
Araçatuba
2010
A Deus
Aos meus pais que sempre me ressaltaram da
importância da educação e me deram forças para
alcançar este objetivo. Pelos ensinamentos de curtir
a vida sem perder a responsabilidade e o respeito a
todos os seres vivos.
AGRADECIMENTOS
A Deus, por ter me dado os bens mais preciosos: a vida, saúde e inteligência para
realização deste trabalho.
Aos meus pais João Carlos e Assunção, irmão Juliano e ao meu namorado Alexandre,
pelo apoio, carinho, pela paciência e, principalmente, pelo incondicional amor que sempre me
deram.
Aos meus amigos de muitos anos que me deram força e incentivo para seguir em
frente com meus estudos, em especial a Caroline Fioriti, Luan Wesley e o Nabil Halabi.
À minha professora de Ginástica Rítmica (Ângela Emiko), que sempre me deu os
melhores conselhos, carinho, bronca, cobrança, dedicação e amizade.
Aos amigos que fiz na graduação, em especial a Vera Lucia Vitorelli, Graziene Alves,
Luana Zar, Adalberto Teruo Ikari e Jonathan Kenji Hisatsugu pela extrema ajuda nas
disciplinas, carinho e momentos agradáveis durante esses três anos.
À Profa. Dra. Lucinda Giampietro Brandão, pela orientação durante todo o
desenvolvimento deste trabalho, pela amizade, paciência, ensinamentos, cobrança e,
principalmente, por acreditar em mim, meu sincero agradecimento.
Ao professor Hélio Moreira da Silva Junior, pelo apoio, disponibilidade, ensinamentos
e sugestões.
Ao professor Gilberto Luis Souza da Silva de Abaetetuba, cujo projeto de biogás com os
ribeirinhos inspirou o desenvolvimento deste.
A todos os professores, que apesar de todas as dificuldades presentes por sermos a
primeira turma, sempre buscaram a melhor forma de conduzir com a maestria o ensinamento
aos seus alunos.
À Faculdade de Tecnologia de Araçatuba “Professor Fernando Amaral de Almeida
Prado” Fatec Araçatuba, pela oportunidade da realização do curso de Tecnologia em
Biocombustíveis.
A todos demais profissionais da Fatec Araçatuba, em especial a Carol pela sua
eficiência, extraordinário caráter com que exerce seu trabalho e pelo seu extremo carinho
conosco.
A todas as demais pessoas que, de alguma maneira, contribuíram para a realização
deste trabalho.
“A vida é realmente escuridão, exceto
quando há um impulso. E todo impulso
é cego, exceto quando há saber.
E todo saber é vão, exceto quando há
trabalho. E todo trabalho é vazio
exceto quando há amor”.
Kalil Gibran
“A mente que se abre a uma
nova idéia jamais voltará ao
tamanho original”
Albert Einstein
RESUMO
Cada vez mais há preocupação em como destinar resíduos, até então chamados de lixo, no
nosso planeta. Sendo assim, o objetivo do trabalho foi a construção de um biodigestor
anaeróbico para produção de biofertilizante usando esterco bovino, um resíduo orgânico,
como substrato. O biodigestor foi construído a partir de um tambor de metal de 200 litros e
outros componentes como conexões. O esterco foi fermentado no biodigestor e o
biofertilizante produzido. Ao atingir o objetivo proposto, o biofertilizante resultante teve sua
composição analisada em relação a composição de macro e micronutrientes. Os resultados das
análises mostraram a presença de elementos importantes para adubação do solo confirmando
a viabilidade de uso de biodigestor anaeróbico para dar destino a substratos fermentescíveis
produzindo biofertilizante e quem sabe assim diminuindo o uso de fertilizantes químicos.
Palavras-chave: Biofertilizante. Biodigestor. Biomassa.
ABSTRACT
Increasingly there is concern about how to allocate waste, then called up trash on our planet.
Therefore, the aim of this project was to build an anaerobic digester for biofertilizer
production using manure, an organic waste, as a substrate. The digester was constructed from
a steel drum of 200 liters and other components such as connections. The manure was
fermented in the biodigester and biofertilizer was provided. As soon as the aim of the project
was achieved the resulting biofertilizer had the composition analyzed in relation to the
composition of macro and micronutrients. The analysis results showed the presence of
important elements to fertilize the soil confirming the feasibility of using anaerobic digester to
dispose of fermentable substrate producing fertilizer and who knows thus decreasing the use
of chemical fertilizers.
Keys word: Biofertilizer. Digester. Biomass.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do biodigestor modelo Chinês .................................................................. 18
Figura 2 - Esquema do biodigestor modelo Indiano ................................................................ 19
Figura 3 - Esquema do biodigestor modelo Canadense (manta de PVC) ................................ 20
Figura 4 - Esquema de um biodigestor de unidades européias................................................. 21
Figura 5 - Esquema de um biodigestor caseiro......................................................................... 21
Figura 6 - Preço anual médio do petróleo dos anos 60 até os dias atuais 2010 ........................ 24
Figura 7 - Níveis de processamento das diferentes formas de energia ..................................... 27
Figura 8 - Fontes de biomassa .................................................................................................. 28
Figura 9 - Etapas e fases de produção do biogás: etapa I (fase de hidrólise e acidogênese) e
etapa II (fase de acetogênese e metanogênese). ....................................................................... 34
Figura 10 - Esquema representativo do efeito estufa ............................................................... 36
Figura 11 - Localização do Sítio São José: a propriedade está indicada pelo balão vermelho
com denominação de sítio Contel. ............................................................................................ 43
Figura 12 - Tambor utilizado para a construção do biodigestor ............................................... 46
Figura 13 - Procedimentos realizados no preparo do cano de PVC (alimentador) na parte
inferior do antes de ser colocado dentro do biodigestor ........................................................... 47
Figura 14 - Procedimentos para acoplamento da flange e de uma torneira registro (saída do
biofertilizante) .......................................................................................................................... 48
Figura 15 - Procedimentos e materiais utilizados para vedação do biodigestor ....................... 48
Figura 16 - Biomassa ................................................................................................................ 49
Figura 17 - Procedimentos de alimentação inicial do biodigestor com esterco diluído
(substrato) ................................................................................................................................. 49
Figura 18 - Biodigestor pronto e já alimentado com esterco bovino diluído (substrato) ......... 50
Figura 19 - Bovinos da propriedade ......................................................................................... 51
Figura 20 - Biofertilizante ........................................................................................................ 52
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Produção mundial dos principais produtos para a obtenção de energia .................. 29
Tabela 2 - Quantidade de rebanho ano 2007 e 2008 ................................................................ 30
Tabela 3 - Volume de carga diária............................................................................................ 30
Tabela 4 - Relação de 1m³ de biogás com outras fontes de energia ......................................... 32
Tabela 5 - Principais gases de efeito estufa .............................................................................. 37
Tabela 6 - Principais adubos orgânicos .................................................................................... 41
Tabela 7 - Materiais usados para construção do biodigestor, quantidades e valores em reais . 45
Tabela 8 - Resultados das análises de macronutrientes presentes no biofertertilizante em 15
dias (amostra 1) e 30 dias (amostra 2) com resultado em (g/L) ............................................... 52
Tabela 9 - Resultados das análises de micronutrientes pH presentes no biofertertilizante em 15
dias (amostra 1) e 30 dias (amostra 2) com resultado em (mg/L), relação C/N e pH ............. 52
LISTA DE ABREVIATURAS
AIE - Agência Internacional de Energia
BEN - Balanço Energético Nacional
CFCs - Florofluorcarbonos
CH4 - Metano
CO - Monóxido de Carbono
CO2 - Dióxido de carbono
GEE - Gases de Efeito Estufa
H - Hidrogênio
H2O - Água
H2S - Ácido Sulfídrico
H2SO4 - Ácido Sulfúrico
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
K - Potássio
Kcal - Quilocaloria
kg - Quilograma
m³ - Metro Cúbico
Mg - Magnésio
MME - Ministério de Minas e Energia
N - Nitrogênio
NH3 - Amônia
NH4 - Amônio
NaNO3 - Salitre do Clile
N2O - Óxido Nitroso
NH4NO3 - Nitrocalcio
(NH4)2SO4 - Sulfato de Amônia
(NH2)2CO - Uréia
NH4NO3CaSO4 - Nitrossulfocalcio
O - Oxigênio
O3 - Ozônio
OIE - Oferta Interna de Energia
P - Fósforo
Ppmv - Partes por milhão por volume
PVC - Cloreto de Polivilina
S - Enxofre
VB - Volume do Biodigestor
VC - Volume de Carda Diária
t - Tonelada
TRH - Tempo de Retenção Hidráulica
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 14
1. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................ 17
1.1 Biodigestores ...................................................................................................................... 17
1.1.1 Definição ......................................................................................................................... 17
1.1.2 Materias para construção ................................................................................................. 17
1.1.3 Modelos ........................................................................................................................... 17
1.1.3.1 Chinês ........................................................................................................................... 18
1.1.3.2 Indiano .......................................................................................................................... 18
1.1.3.3 Canadense ou de fluxo tubular ..................................................................................... 20
1.1.3.4 Complexos .................................................................................................................... 20
1.1.3.5 Caseiros ........................................................................................................................ 21
1.1.4 Tipos ................................................................................................................................ 22
1.1.5 Equipamentos anexos ...................................................................................................... 22
1.1.6 Cálculo de dimensões ...................................................................................................... 23
1.2 Matrizes energéticas ........................................................................................................... 23
1.2.1 Definição ......................................................................................................................... 23
1.2.2 Energia não renovável e renovável .................................................................................. 24
1.2.2.1 Energia não renovável e renovável no Brasil e no mundo .......................................... 25
1.3 Biomassa ............................................................................................................................. 27
1.3.1 Definição e uso ................................................................................................................ 27
1.3.2 Biomassa no Brasil e no mundo ...................................................................................... 29
1.4 Bovinocultura ..................................................................................................................... 31
1.4.1 Produtos ........................................................................................................................... 31
1.4.2 Rebanho no estado de São Paulo ..................................................................................... 31
1.4.3 Dejetos de bovinos .......................................................................................................... 32
1.5 Biogás ................................................................................................................................. 32
1.5.1 Definição ......................................................................................................................... 32
1.5.2 Processo anaeróbico ........................................................................................................ 33
1.5.3 Formação do biogás ......................................................................................................... 33
1.5.3.1 Hidrólise ....................................................................................................................... 34
1.5.3.2 Acidogênese .................................................................................................................. 34
1.5.3.3 Acetogênese .................................................................................................................. 35
1.5.3.4 Metanogênese ............................................................................................................... 35
1.5.4 Fatores que influenciam na digestão anaeróbia ............................................................... 35
1.6 Efeito estufa ........................................................................................................................ 35
1.6.1 Gases de efeito estufa ...................................................................................................... 37
1.6.2 Contribuição do metano................................................................................................... 37
1.6.3 Contribuição da bovinocultura para a poluição ambiental .............................................. 38
1.7 Fertilizante .......................................................................................................................... 38
1.7.1 Tipos de fertilizantes ....................................................................................................... 39
1.7.2 Principais adubos nitrogenados ....................................................................................... 39
1.8 Biofertilizante ..................................................................................................................... 40
1.8.1 Definição ......................................................................................................................... 40
1.8.2 Principais características do biofertilizante ..................................................................... 41
1.8.3 Formas de aplicação e efeitos do biofertilizante ............................................................. 42
1.9 Importância da adubação .................................................................................................... 42
2. MATERIAIS E MÉTODO ................................................................................................... 43
2.1 Caracterização do local de implantação do biodigestor ..................................................... 43
2.2 Local de implantação do biodigestor .................................................................................. 43
2.3 Dimensionamento do biodigestor ....................................................................................... 44
2.4 Construção do biodigestor .................................................................................................. 45
3. RESULTADOS .................................................................................................................... 51
3.1 Caracterização dos bovinos que forneceram o esterco (substrato) ..................................... 51
3.1.1 Alimentação ..................................................................................................................... 51
3.1.2 Sanidade .......................................................................................................................... 51
3.2 Biofertilizante ..................................................................................................................... 52
3.2.1 Produção .......................................................................................................................... 52
3.2.2 Análises: macro e micronutrientes .................................................................................. 52
4. DISCUSSÃO ........................................................................................................................ 53
CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................... 56
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 57
14
INTRODUÇÃO
Durante anos o setor agropecuário passou por diversas mudanças, onde as mesmas
contribuíram para sua modernização. Sendo assim, a agricultura obteve um fortalecimento de
energias fosseis que até então era abundante, mas nas últimas décadas, tais energias não têm
sido suficientes para suprir a matriz energética dos países, pois não são renováveis e podem se
esgotar futuramente, salientando que esse futuro pode não ser muito distante (BLEY JUNIOR
et al., 2009).
Na tentativa de solucionar problemas referentes à energia, países de todo o mundo
buscam novas tecnologias com objetivo de obter energia de forma renovável, sustentável,
menos poluente, mais adequada à matriz energética e, principalmente, que diminua a
necessidade de usar energias fósseis. A biomassa aparece nesse cenário como a mais velha
energia renovável usada pelo homem e como a melhor alternativa para enfrentar os problemas
futuros de falta de energia (CORTEZ et al., 2008).
As principais fontes de se obter biomassa no Brasil são de um modo geral, os resíduos
orgânicos de indústrias, agricultura e lixo urbano. O esterco bovino, quando não tratado de
forma correta, é fonte efetiva e potente de liberação de metano e dióxido de carbono na
atmosfera, contribuindo significativamente com o efeito estufa. A liberação de amônia
também pode ser prejudicial, pois seu forte odor pode afetar de forma drástica o meio. Isso
sem falar ainda da poluição de lençóis freáticos e afluentes, que podem ser contaminados
através da excessiva carga de matéria orgânica contida nesse tipo de resíduo. Sendo assim, o
crescente aumento da bovinocultura no país tem gerado um volume considerável de esterco e
um destino adequado e eficiente para o mesmo seria a produção de biogás e biofertilizante.
Estudos estão sendo desenvolvidos para produzir biofertilizantes e, consequentemente,
substituir fertilizantes minerais, diminuir consumos de reservas naturais e custos de produção
(VILLELA JUNIOR et al., 2003).
O esterco pode ser aproveitado totalmente, quando fermentado em condições
anaeróbicas. Provavelmente ele contribui para a preservação ambiental, aumentando a
produtividade do solo e melhorando a saúde da população e dos animais. A fermentação
acontece em um tanque fechado, onde a mesma só é processada em ambientes anaeróbicos,
ou seja, sem a presença de ar e na presença de um conjunto de microrganismos específicos. O
tanque muitas vezes recebe o nome de biodigestor (OLIVER et al., 2008).
15
Os teores químicos do biofertilizante podem variar conforme a matéria prima que se
utiliza para preparo do mesmo. Apesar do uso rotineiro de biofertilizante na agricultura
orgânica, pouco se conhece sobre suas características químicas, físicas, físico-químicas,
biológicas e sua real eficiência nas culturas. O biofertilizante normalmente é aplicado em
proporções fixas do começo ao fim do desenvolvimento da cultura, tudo está interligado com
as necessidades das plantas que variam ao longo do seu crescimento (MEDEIROS; LOPES,
2008).
O uso de fertilizantes orgânicos como biofertilizante vem crescendo muito nos últimos
anos segundo Damatto Junior et al., (2006), esse crescimento pode ser percebido não apenas
no Brasil mas sim em todo o mundo e cuja utilização pode nos trazer resultados como:
viabilizar a adubação do solo de uma forma natural, sem ocasionar riscos à saúde
humana e animal, levando em conta seu alto risco patógeno in natura;
contribuir com a diminuição de gases nocivos na atmosfera, como o dióxido de
carbono (CO2) e o metano (CH4), que provocam um acréscimo violento no efeito
estufa;
agregar valores à propriedade rural, tornando possível a sustentabilidade em questões
fertilização;
dar um melhor destino aos resíduos que podem poluir o ambiente, gerando riscos à
saúde humana e ao planeta Terra de um modo geral;
obter defensivos naturais que ajudam no controle de pragas que podem prejudicar a
qualidade e produtividade de culturas;
buscar uma forma de economia, pelo fato de poder diminuir a compra de bactericidas,
fungicidas e inseticidas além de promover produção de gás metano para uso da
população como energia térmica e elétrica, assunto este não abrangido neste trabalho.
Dessa forma, não podemos deixar de citar o professor matemático Gilberto Luis Souza
da Silva da Escola Estadual São Francisco Xavier, de Abaetetuba, no Pará, que junto com
seus alunos José de Souza Ribeiro Filho e Malaliel Pinheiro Costa, realizaram o Projeto
Biogás em 2007. O trabalho nasceu em uma feira de ciência no próprio colégio. O Projeto foi
levado para várias feiras como na internacional de ciências Mouvement International pour Le
Loisir Scientifique Et Technique (MILSET), realizada em Durban na África do Sul, onde em
julho de 2007 ficaram em primeiro lugar na área de Energia e Transporte. Em, 2008
receberam em Brasília o 3º Prêmio Ciência do Ensino Médio. O Projeto do Biogás consistia
na decomposição de material orgânico (fezes de animais e de humanos) para a produção de
16
gás metano e consequentemente biofertilizante. A idéia é recolher as fezes que seriam
despejadas nos rios da cidade, e com o uso de um biodigestor, obter gás metano que será
engarrafado para ser convertido em gás de cozinha além de produzir o biofertilizante (BLOG,
online, 2008). Este trabalho foi o motivador para idealização do projeto a ser descrito nas
próximas páginas.
Portanto, o objetivo deste trabalho é a construção de um biodigestor caseiro, usando
como substrato esterco bovino, que após fermentação anaeróbica obterá o biofertilizante, um
excelente adubo orgânico.
17
1. REVISÃO DE LITERATURA
Para tal serão abordados a seguir tópicos sobre biodigestores, matrizes energéticas,
biomassa, bovinocultura, biogás e biofertilizante, assim como importância da adubação.
1.1 Biodigestores
1.1.1 Definição
Segundo Oliver et al. (2008), biodigestor nada mais é do que uma câmara fechada
onde vai ser inserido o material orgânico a ser decomposto, devendo ser totalmente vedado,
impedindo a entrada de ar, criando assim um ambiente totalmente anaeróbico, ou seja, sem a
presença de oxigênio.
1.1.2 Materias para construção
Os biodigestores são muitas vezes construídos de tijolos, concreto, aço inoxidável e
outros materiais, devem ser completamente vedados para que assegurem que o material a ser
digerido não contamine o ambiente e possa ocorrer em condições normais de segurança, já
que no mesmo são produzidos gases como o metano (CH4) e o dióxido de carbono (CO2)
(DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
1.1.3 Modelos
Existem diversos modelos de biodigestores, podendo destacar o Chinês, o Indiano , o
de manta de laminado de PVC (cloreto de polivinila) também chamado de Canadense, outros
ainda mais complexos construídos nas usinas de biogás principalmente na Europa e outros
mais simples como alguns caseiros (BARRERA, 1993).
18
1.1.3.1 Chinês
O modelo Chinês (Figura 1) possui uma base dentro do solo e é construído com pedras
ou tijolos e argamassa sendo seu gasômetro, que é o local de armazenamento do biogás
produzido, em forma de abóbada. O mesmo possui caixa de entrada também chamado de
tanque alimentação ou tanque de entrada para a matéria orgânica a ser digerida (BARRERA,
1993).
Figura 1 - Esquema do biodigestor modelo Chinês
Fonte: Oliver et al., 2008, p. 9
Os principais componentes de um biodigestor modelo Chinês são os seguintes: caixa
de carga, tubo de carga, câmara de biodigestão cilíndrica com fundo esférico, gasômetro em
formato esférico, galeria de descarga e caixa de descarga (LUCAR JUNIOR; SOUZA, 2009).
1.1.3.2 Indiano
O Indiano (Figura 2) é construído com uma parte subterrânea e outra fora do solo
contendo uma caixa de entrada para matéria orgânica a ser digerida e saída para biogás
formado, assim como uma saída para o material residual que forma o chamado biofertilizante.
O diferencial deste biodigestor é que possui como gasômetro uma campânula feita de metal
19
que deve ser periodicamente pintada devido à corrosão e possui também uma parede interna
que divide o em duas câmaras o que movimenta a matéria orgânica que flui e assim auxilia no
processo de digestão (OLIVER et al., 2008).
Figura 2 - Esquema do biodigestor modelo Indiano
Fonte: Deublein; Steinhauser, 2008, p. 202
Segundo Lucas Junior; Souza (2009), os principais componentes de um biodigestor
modelo indiano são:
a) caixa de carga (local de diluição dos dejetos);
b) tubo de carga (condutor dos dejetos diluídos da caixa de carga para o interior do
biodigestor);
c) câmara de biodigestão cilíndrica (local onde ocorre a fermentação anaeróbia com
produção de biogás);
d) gasômetro (local para armazenar o biogás produzido formado por campânula que
se movimenta para cima e para baixo);
e) tubo-guia (guia o gasômetro quando este se movimenta para cima e para baixo);
f) tubo de descarga (condutor para saída do material fermentado sólido e líquido)
g) caixa ou canaleta de descarga (local de recebimento do material fermentado sólido
e líquido);
h) saída de biogás (dispositivo que permite a saída do biogás produzido para ser
encaminhado para os pontos de consumo).
20
1.1.3.3 Canadense ou de fluxo tubular
O Canadense (Figura 3) é um tanque cavado no solo revestido internamente e
recoberto com manta de PVC impermeável. Possui tubo de entrada para substrato e de saída
para biogás e biofertilizante (OLIVER et al., 2008). Para Lucas Junior; Souza (2009), o
digestor conhecido como canadense é chamado de biodigestor de fluxo tubular, o qual possui
uma construção simplificada do tipo horizontal com câmara de biodigestão escavada no solo e
com gasômetro do tipo inflável feito de material plástico ou similar.
Figura 3 - Esquema do biodigestor modelo Canadense (manta de PVC)
Fonte: Oliver et al., 2008, p. 9
Embora o biodigestor descrito apresente a vantagem de ser de fácil construção, possui
menor durabilidade como no caso da lona de plástica perfurar e deixar escapar gás (LUCAR
JUNIOR; SOUZA, 2009).
1.1.3.4 Complexos
Os biodigestores de grande porte são construídos com base de concreto armado, com
tubulações adequadas, bombas, trocadores de calor, agitadores, dois ou mais reatores (Figura
4). A unidade ainda possui equipamentos de controle de mais de 18 parâmetros diferentes
desde temperatura, volume de carga, volume de saída controle de pH, controle de pressão,
21
controle de acidez entre outros. Todo este controle é feito de forma automatizada
(DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
Figura 4 - Esquema de um biodigestor de unidades européias
Fonte: Deublein; Steinhauser, 2008, p.201
1.1.3.5 Caseiros
O biodigestor caseiro (Figura 5), geralmente pode ser construído em tambores de 200
litros que pode ser de PVC ou de metal. Possui entrada para matéria orgânica e saída para gás
e biofertilizante (ARRUDA et al., 2002).
Figura 5 - Esquema de um biodigestor caseiro
Fonte: Arruda et al., 2002, p. 7
22
Um biodigestor caseiro que também foi construído e premiado como citado
anteriormente na introdução, foi desenvolvido por Gilberto Luis Souza da Silva e seus alunos.
O projeto consistiu na construção de biodigestores que pudessem ser adquirido ou feito por
pessoas de baixo poder aquisitivo, pois o material utilizado na construção do biodigestor
foram dois tambores de 200 L cada, dois registros de 1/2”, mangueira de gás e dois pinos de
panela de pressão e o filtro foi construído comcano de PVC de ½”, conexões, palha de aço
enferrujada e pelo de rabo de boi. A matéria orgânica utilizada foi o esterco de boi e de porco
(BLOG, online, 2008).
1.1.4 Tipos
Além dos modelos de biodigestores temos os reatores com dois tipos de alimentação
diferentes, sistema de batelada e o de fluxo contínuo. Os reatores do sistema de batelada são
carregados com substrato de uma só vez, após fechado ele ainda apresenta certa quantidade de
ar, que é consumido por alguns microrganismos aeróbios e anaeróbios facultativos ainda no
início do processo, também chamada de etapa hidrolítica. O gás gerado pode ser usado
durante o processo ou ser armazenado em gasômetro separado. Após reação completa ele é
esvaziado, e o sistema começa novamente (BARRERA, 1993).
Todos os tipos de biodigestores apresentam vantagens e desvantagem, mas
basicamente o mais importante é que apresentem total ausência de ar, ou seja, um ambiente
anaeróbico para o bom desenvolvimento das bactérias envolvidas no processo. A escolha do
tipo de um biodigestor depende principalmente das condições locais, disponibilidade de
substrato, experiência e conhecimento do construtor, investimento envolvido, entre outros
fatores. Mas qualquer digestor construído, caso seja corretamente instalado e operado, dará
uma boa produção de gás (COMASTRI FILHO, 1981).
1.1.5 Equipamentos anexos
Muitos biodigestores podem apresentar aquecedores ou trocadores de calor, a
necessidade do mesmo depende da quantidade de substrato e da possibilidade de ocorrer
perdas de calor na superfície do biodigestor, no caso de digestores mais complexos. O
aquecimento é muito importante nos processos com biodigestores contínuos, pois,
23
dependendo do volume de substrato analisa-se o grau de aquecimento, ou seja, a diferença de
temperatura desse mesmo substrato e sua capacidade de ser aquecido. Portanto, dependendo
do tipo de tanque, este deve ser isolado termicamente para evitar essas possíveis perdas de
calor (DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
1.1.6 Cálculo de dimensões
De acordo com Oliver et al. (2008), é possível calcular a dimensão do biodigestor
usando uma fórmula, mostrada abaixo, desde que se tenha a carga diária de matéria orgânica
colocada no digestor e o tempo de retenção, ou seja, o tempo em que o substrato demora para
ser degradado.
VB = VC x TRH
VB = Volume do Biodigestor (m³)
VC = Volume de Carga Diária (matéria orgânica + água) (m³ /dia)
TRH = Tempo de Retenção Hidráulica (dias)
1.2 Matrizes energéticas
1.2.1 Definição
A matriz energética representa a oferta de energia disponível em cada país, como por
exemplo: os combustíveis fósseis e atualmente biomassa como fonte de energias renováveis.
A análise das mesmas é de grande importância para o planejamento do setor, com o objetivo
de garantir a produção e seu uso adequado, permitindo, inclusive, as projeções futuras
(GOLDENBERG et al., 2008).
24
1.2.2 Energia não renovável e renovável
O combustível fóssil, fonte de energia não renovável, representa 80% do consumo
mundial de energia e esse consumo vem crescendo a cada ano, sendo que entre 2003 e 2004 a
média chegou a 3,1% anual. Essa é uma situação que não pode continuar por muito tempo,
devido não apenas à escassez gradativa das reservas de combustíveis fósseis, mas também
pelos danos causados ao meio ambiente resultantes do seu uso, destacando-se entre eles,
principalmente o aquecimento global. Além disso, os preços do petróleo (Figura 6) e seus
derivados atingiram recordes históricos. Mesmo que mantendo o crescimento econômico
mundial, não há perspectivas, de que os preços dos mesmos declinem sensivelmente nos
próximos anos (CORTEZ et al., 2008; GOLDEMBERG et al., 2008).
Figura 6 - Preço anual médio do petróleo dos anos 60 até os dias atuais 2010
Fonte: Goldemberg, 2007, p. 15
Ultimamente muitos países buscam obter uma matriz mais diversificada, pois por meio
de pesquisas concluíram que se depender de uma só fonte de energia pode sofrer escassez no
abastecimento futuro ou enfrentar crises econômicas que venham desestabilizar
completamente o setor (HOLLANDA; ERBER, 2005; DEVIDE, 2000).
Dentre as várias fontes renováveis, a biomassa é considerada uma das mais
promissoras em comparação às demais, onde as crescentes explorações dos recursos naturais
estão diretamente relacionadas ao desenvolvimento das nações. Assim, com o tempo, os
países que dispuserem de tecnologias para conversão dessas fontes terão capacidade de se
tornar auto-sustentáveis em questões energéticas (GOLDEMBERG et al., 2008).
25
O consumo excessivo das energias não renováveis tem sido um assunto bastante
discutido, principalmente pelo uso exagerado que contribui com o desmatamento, degradação
do solo e principalmente com a poluição. Várias consequências provocadas por essas fontes
são bem conhecidas pela humanidade, bem como as alterações climáticas e o consequente
aquecimento global do planeta, contribuindo para o efeito estufa que tem como o metano
(CH4) e o dióxido de carbono (CO2), seus principais vilões (GOLDEMBERG et al., 2008).
Há algum tempo atrás, num passado não muito remoto, não havia grande preocupação
por parte de líderes mundiais com as fontes de energia convencionais, pois estas eram
acessíveis e abundantes e também não existia grande preocupação por parte dos mesmos em
relação à poluição, visto que há pouco tempo esse fato tem se tornado alarmante (CORTEZ et
al., 2008).
Em contrapartida houve uma mudança acentuada a partir da década de 70, onde foi
deflagrada a crise do petróleo. Nessa época, nações árabes, principais produtores de petróleo,
resolveram usar seus produtos como arma econômica, deixando claro para os exportadores
que o aumento do preço não dependia apenas do esgotamento do mesmo, mas também da
vontade de seus produtores de vender (GOLDEMBERG et al., 2008).
De acordo com Vieira; Silva (2006), nas décadas de 70 e 80 houve um elevado preço
da energia internacional decorrente da situação do petróleo na época. Com as incertezas de
abastecimento de energia muitos países buscaram estratégias de racionamento e
desenvolvimento de fontes alternativas, para garantir as necessidades básicas de consumo.
Evidentemente, as grandes guerras foram geradas principalmente na busca de dominar áreas
produtoras dessas fontes. Diante disso, qualquer questão energética tornava-se extremamente
preocupante e ameaçadora para qualquer governo.
1.2.2.1 Energia não renovável e renovável no Brasil e no mundo
O Brasil pode ser considerado um país com muitas vantagens para liderar o vasto
mercado de energia renovável, tornando-se auto-sustentável nesse setor, pois possui grande
disponibilidade de terras sem competir com o setor de alimento, grande quantidade de matéria
orgânica disponível que pode ser usada como substrato, uma das melhores tecnologias de
ponta no setor, entre outros. Vantagens essas que muitos outros países não possuem. No
Brasil, em 2007, cerca de 50% da Oferta Interna de Energia (OIE), tem origem em fontes
renováveis, enquanto que no mundo essa taxa é de 12,9% e nos países membros da
26
Organização para a Cooperação Econômica e Desenvolvimento (OECD) é de apenas 6,7%.
Desta participação da energia renovável, 15,9% correspondem aos produtos originados da
cana-de-açúcar – bagaço de cana para fins térmicos e geração de eletricidade, além do melaço
e caldo utilizados para produção de etanol – e 14,9% correspondem à geração hidráulica
(MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2008).
Apesar de o Brasil obter a maior oferta de energia proveniente de fontes renováveis,
por razões variadas e algumas não conhecidas, o governo brasileiro pouco tem investido em
planejamento energético, pois é necessário um grande incentivo por parte do mesmo. Quando
existiram tais investimentos só eram analisados quando o país passava por crises,
principalmente em épocas de apagões, onde resolvidas tais crises, o estudo era praticamente
esquecido. Dessa maneira, o planejamento é de suma importância para o país, não apenas em
casos emergentes, levando em conta a alta disponibilidade de biomassa existente e não
utilizada (GOLDEMBERG et al., 2008).
O Brasil tem um vasto campo de fontes de energia, onde é necessária uma análise
profunda de cada uma delas para conhecer suas reais disponibilidades, utilização e melhor
opção. Dessa forma, baseado em tais resultados, incentivar o uso das mesmas. Os autores
ressaltam ainda que o país tem apenas um único instrumento para verificar o consumo de
energia, o Balanço Energético Nacional (BEN), seus dados são publicados no Ministério de
Minas e Energia (MME) anualmente. O Balanço Energético Nacional (BEN) apresenta, para
cada ano, um quadro-síntese dos fluxos de todas as modalidades de energia, dando uma visão
abrangente da origem (nacional ou importado) das fontes, das transformações das fontes de
energia disponíveis na natureza (petróleo, hidráulica, carvão, urânio, madeira, cana-de-açúcar
etc.) e as modalidades de uso final (eletricidade, gasolina, diesel, querosene, carvão vegetal,
álcool etc.), segundo as principais classes de consumo (HOLLANDA; ERBER, 2005).
Apesar de todo o contexto analisado pelo BEN, tal análise não tem sido suficiente
para um planejamento coerente, pois suas informações não explicam as finalidades do uso das
energias. Sendo assim, as formas de energia, podem ser divididas em: primária, secundária,
final e energia útil, onde a expressão energia útil designa as poucas finalidades – calor/frio,
luz, movimento e efeito eletro-químico – nas quais as energias finais são efetivamente
aproveitadas pelos consumidores, para obter bens e serviços, (ANGONESE, 2006,
HOLLANDA; ERBER, 2005; DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008) (Figura 7).
27
Figura 7 - Níveis de processamento das diferentes formas de energia
1.3 Biomassa
1.3.1 Definição e uso
Todas as plantas e animais do sistema ecológico pertencem à biomassa. Além disso,
nutrientes, dejetos e bio-resíduos são considerados biomassa. Apesar da biomassa ser rica em
carbono a mesma não é considerada um fóssil. O termo biomassa se refere a um vasto campo
de materiais, com variadas e infinitas finalidades, podendo ser utilizada como combustível ou
até mesmo como matéria prima. A biomassa pode ser obtida de vegetais não-lenhosos, de
Tecnologia de Transporte
e distribuição
Tecnologia de Uso Final
Energia Útil
Transporte, calor, frio, processos,
uso energético
Carros, caldeiras, co- geradores,
lâmpadas, motores
Energia Uso Final
Liquefeito, comprimido,
eletricidade distribuída
Gasoduto, linha de transmissão,
oleodutos
Biogás, biodiesel, álcool, gasolina,
querosene
Poços de extração, eólica,
biodigestor, hidrelétricas
Tecnologia de
Transformação
Energia Secundária
Energia Primária
Perdas de energia
Petróleo, Gás Natural, Vento,
Urânio, Biomassa
Produção
Consumo
Final
28
vegetais lenhosos, como é o caso da madeira e seus resíduos, e também de resíduos orgânicos,
nos quais encontramos os resíduos agrícolas, urbanos e industriais (Figura 8). Assim como
também se pode obter biomassa dos biofluidos, como os óleos vegetais, por exemplo,
mamona e soja. A utilização da biomassa, como fonte de matriz energética, por países que
aderiram a tal tecnologia, tem sido reconhecida como precursora de um ato estratégico para o
futuro, pois trata-se de uma fonte renovável com baixo custo, com aproveitamentos dos
resíduos que ainda podem ser utilizados como biofertilizantes, sem contar seu potencial
menos poluente em relação às fontes convencionais. (CORTEZ, et al., 2008, DEUBLEIN;
STEINHAUSER, 2008).
Figura 8 - Fontes de biomassa
Atualmente a principal forma de obter energia da biomassa é por meio de resíduos
orgânicos, pois os mesmos possuem grande potencial para tal produção, sempre levando em
conta as técnicas de exploração, que tornará o processo viável ou não. Daqui a 20 anos o
consumo total de energia no Brasil, cerca de 30% será proveniente de energia renovável, tal
energia hoje só representa 11,4% (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2008).
A Tabela 1 apresenta a produção mundial dos principais produtos que podem ser
utilizados para obter energia.
Resíduos
orgânicos
Industrias
Urbanos
Agrícolas
29
Tabela 1 - Produção mundial dos principais produtos para a obtenção de energia
Matéria- Prima Produção (Mt) Produção de resíduos (Mt)
Cana (bagaço) 1.318.178.070 395.453.421,0
Arroz (casca) 608.496.284 172.934.643,9
Mandioca (rama) 195.574.112 58.261.527,96
Milho (palha e sabugo) 705.293.226 934.442.995,1
Soja (restos de cultura) 206.409.525 320.966.811,4
Algodão 67.375.042 16.843.760,5
Beterraba 237.857.862 -
Fonte: Cortez et al., 2008, p. 17
1.3.2 Biomassa no Brasil e no mundo
A principal fonte de biomassa no Brasil é aquela gerada com resíduos animais,
humanos, vegetais e lixos urbanos. Os resíduos animais representam importante quantidade
de matéria-prima para a obtenção de energia gerada pelos principais rebanhos (bovino, ovino
e suíno), e os países que possuem maior possibilidade para o seu aproveitamento são o Brasil
em gado bovino e a China nos gados ovino e suíno, ultrapassando 160 milhões de cabeças
para cada rebanho. Os resíduos de animais são analisados de acordo com a quantidade
produzida, onde esta produtividade pode variar dependendo do tipo de criação desses mesmos
animais, seja no tipo de alimentação ou nas maneiras que são tratadas no próprio
confinamento. No Brasil os resíduos oriundos da criação de gado, figuram entre os mais
importantes, devido à grande quantidade de rebanhos existentes. A Tabela 2 apresenta a
quantidade de rebanho existente no Brasil no ano de 2007 e 2008. Vale á pena lembrar que
ainda existem outros tipos de animais que também eliminam seus desejos e podem ocupar um
importante papel em tal estudo, entre eles podemos citar os suínos, ovinos e caprinos.
Atualmente a produção mundial dos principais produtos agrícolas utilizados na obtenção de
energia é grande, e tem muitas possibilidades de incrementar sua competitividade energética
(CORTEZ et al., 2008).
30
Tabela 2 - Quantidade de rebanho ano 2007 e 2008
Tipo de
rebanho Quantidade de cabeça Tipo de rebanho Quantidade de cabeça
2007 2008 2007 2008
Bovino 199.752.014 202.287.191 Caprino 9.450.312 9.355.220
Suíno 35.945.015 36.819.017 Ovino 16.239.455 16.628.571
Equino 5.602.053 5.541.702 Galos, frangas,
frangos e pintos
930.040.524 994.305.374
Asinino 1.163.316 1.130.795 Galinhas 197.618.060 207.711.504
Muar 1.343.279 1.313.526 Codornas 7.586.732 8.978.316
Bufalino 1.131.986 1.146.798 Coelhos 290.669 262.514
Fonte: IBGE, 2007-2008, p.6
O esterco produzido pelos animais apresenta volume considerável de esterco.
Geralmente uma vaca leiteira com 450 kg, produz durante o ano 12 toneladas de esterco, os
suínos e ovinos com mesmo, resulta de 16 e 6 t/ano. Para calcular o volume da carga diária
(Tabela 3), é necessário conhecer a média da massa de dejetos produzida e somar a
quantidade de água, observando a relação esterco/água. Utilizando os dejetos da caprino-
ovinocultura, o tempo de retenção hidráulica é de aproximadamente 45 dias. No entanto,
quando se trata de bovinos e suínos, esse tempo de retenção cai para 35 dias (OLIVER et al.,
2008).
Tabela 3 - Volume de carga diária
Espécie
de animal
Esterco
por animal
(kg)
Quantidade
por animal
Total de
esterco
(kg)
Relação
esterco:
água
Volume
de água
(m³)
Volume
da carga
(m³)
A B C=A x B D E= C x D F= C + E
Caprino/
ovino
0,5 1:4 a 5
Vaca 7 1:1
Vaca
leiteira
25 1:1
Bezerro 2 1:1
Boi 15 1:1
Suíno 4 1:1,3
Total
Fonte: Oliver et al., 2008, p. 15
31
1.4 Bovinocultura
1.4.1 Produtos
A bovinocultura tem diversas finalidades dentro do contexto de produção de matéria
prima e trabalho. Os produtos oriundos dos bovinos mais utilizados e conhecidos são a carne
e o leite. Porém, hoje em dia, através de investimentos tecnológicos em propriedades rurais, é
possível usar os dejetos produzidos por tais animais para geração de biogás, onde
anteriormente esses mesmos dejetos eram utilizados na forma in natura como esterco para
adubação em forragens e hortaliças de modo inadequado e mal elaborado, podendo até trazer
riscos de alto grau para o meio ambiente. Com um rebanho estimado em 11,6 milhões de
cabeças e composto por 99,5% de bovinos e 0,5% de bubalinos, o estado tem na pecuária de
corte bovina sua maior representatividade quantitativa e econômica. Dentro do total de
bovinos, 54% é destinado à produção de carne, 34,6% compõem o chamado rebanho misto e
11,4% formam o rebanho leiteiro, enquanto o rebanho bubalino tem como principal finalidade
a produção de leite. (SILVA, 2008).
1.4.2 Rebanho no estado de São Paulo
A criação de bovinos tem grande influência sobre a economia do país, pois a pecuária
é tida como uma das mais velhas profissões existentes, em que a domesticação e criação de
animais tiveram por objetivo principal a geração de rendas e empregos. A importância da
bovinocultura no Estado de São Paulo é amplamente reconhecida por diferentes fatores. A
distribuição territorial da pecuária bovina de corte paulista se concentra principalmente na
região oeste, onde um terço do rebanho total se encontra apenas em cinco municípios:
Presidente Prudente com 7,5%; Presidente Venceslau, 7,3%; Andradina, 5,3%; General
Salgado possui 4,7%; e São José do Rio Preto, 4,2%. A pecuária leiteira localiza-se no oposto
do estado, no Vale do Paraíba, onde o destaque de produção fica por conta da regional de
Pindamonhangaba que responde por 9,9% do total do leite produzido (SILVA, 2008).
32
1.4.3 Dejetos de bovinos
A criação de gado leiteiro, em sistemas de confinamento, gera um volume
considerável de dejetos, onde muitas vezes o manejo impróprio é responsável pela elevada
poluição ambiental. Os impactos gerados pelo setor pecuário deixaram de ser uma
preocupação pontual, passando a ser uma situação alarmante (BLEY JR et al. 2009).
Segundo relata Manso; Ferreira (2007), em algumas propriedades rurais, a energia
utilizada para diversos fins vêm do esterco. Esta é chamada de energia limpa e que a matéria-
prima, para tal finalidade é amplamente disponível, visto que o Brasil tem milhões de bovinos
eliminando diariamente toneladas de excremento. Para se ter uma idéia do potencial brasileiro
para gerar energia a partir de dejetos, cerca de 18% do peso de um boi de 468 quilos, pronto
para deixar a fazenda rumo ao frigorífico, corresponde à fezes e urina.
1.5 Biogás
1.5.1 Definição
É uma mistura gasosa produzida a partir da decomposição anaeróbica de materiais
orgânicos, composto de 55-70% de metano (CH4) e 30-45% dióxido de carbono (CO2), com
pequenas quantidades de ácido sulfídrico (H2S) e amônia (NH3), traços de hidrogênio (H),
nitrogênio(N), monóxido de carbono (CO), carboidratos e oxigênio (O) (DEUBLEIN;
STEINHAUSER, 2008).
Conforme Oliver et al.(2008), o biogás é um gás combustível e renovável, sendo que
sua queima ocorre de forma limpa e tem sido usado como combustível e fonte de energia
alternativa. Seu poder calorífico gira entre 5000 a 7000 Kcal/m3. Pode-se comparar a relação
de 1m³ de biogás com outras fontes de energia (Tabela 4).
Tabela 4 - Relação de 1m³ de biogás com outras fontes de energia
0,61 litros gasolina; 0,45 litros gás de cozinha;
0,58 litros de querosene; 1,50 quilos de lenha;
0,55 litros óleo diesel; 0,79 litros de álcool hidratado
Fonte: Oliver et al., 2008, p. 12
33
1.5.2 Processo anaeróbico
O biogás é resultante de processo de digestão anaeróbica, sendo que tal processo tem
sido utilizado em muitas aplicações que demonstraram a sua capacidade de tratar resíduos
sólidos e efluentes líquidos constituídos principalmente de matéria orgânica, permitindo
também a reciclagem dos nutrientes (ZANETTE, 2009).
1.5.3 Formação do biogás
Segundo Deublein; Steinhauser (2008), a formação do metano ocorre de forma
espontânea, quando a biomassa ou matéria orgânica (substrato) composta de carboidratos,
lipídeos, proteínas entre outros nutrientes, em ambientes isentos de ar e com umidade, ainda
na presença de bactérias, se decompõem formando metano e impurezas. O enxofre (S) fica no
resíduo e uma parte do dióxido de carbono se liga a amônia, o resultado em geral é uma
composição do biogás de CH4 : CO2 : 71% : 29%”. A formação do biogás a partir da biomassa
resulta, em geral, da equação:
CcHhOoNnSS+ yH2O xCH4+ nNH3 +sH2S+ (c - x) CO2
A geração do biogás passa necessariamente por quatro fases sendo elas hidrólise,
acidogênese, acetogênese e metanogênese (Figura 9). Durante o processo de produção, é
indispensável que as reações químicas ocorram de forma sinérgica, sendo que as fases 1-2 e
3-4 possuem uma relação íntima, logo as mesmas são organizadas em dois estágios (I e II),
em que os níveis de degradação devem ter o mesmo tamanho (DEUBLEIN; STEINHAUSER,
2008).
34
Figura 9 - Etapas e fases de produção do biogás: etapa I (fase de hidrólise e acidogênese)
e etapa II (fase de acetogênese e metanogênese).
1.5.3.1 Hidrólise
Segundo Deublein; Steinhauser (2008), a hidrólise cataboliza macromoléculas como
proteínas, lipídeos e carboidratos, que são degradados em moléculas menores solúveis por
enzimas de bactérias anaeróbicas facultativas. Os carboidratos geralmente demoram poucas
horas para se decompor ao contrário das proteínas e lipídeos que levam dias.
1.5.3.2 Acidogênese
Os produtos da fase hidrolítica são usados como substratos para a fase acidogênica.
Durante o período de fermentação os hidrogênios podem formar intermediários que
prejudicam a fermentação por inibição de bactérias acetogênicas importantes para próxima
fase. Sendo assim, quanto maior a pressão de hidrogênio menor será a formação de acetato
(DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
Hidrólise Acidogênese Acetogênese Metanogênese
Monossacarídeos
Ácidos Graxos
Aminoácidos
Ácidos de
cadeia curta
Alcoóis
CO2 e H2O
CH4
CO2
H2O
H2S
NH3
NH4
Alcoóis
CO2 e H2O
Acetato
H2
Estágio I: fases 1- 2
Estágio II: fases 3- 4
Biogás
Carboidratos
Lipídeos
Proteínas
35
1.5.3.3 Acetogênese
Conforme Deublein; Steinhauser (2008), os produtos da fase acidogênica são usados
pelas bactérias da fase acetogênica como substrato. Nessa fase temos a transformação de H2 e
CO2 em ácido acético. As bactérias dessa fase produzem obrigatoriamente H2, mas apesar
disto, elas só conseguem obter energia necessária para sobreviver quando têm concentrações
baixas do mesmo, como já descrito anteriormente. Quando ocorre o aumento da pressão de
H2, as bactérias fabricam produtos que não podem ser usados pelas metanogênicas, pois elas
só utilizam CO2, H2 e acetato.
1.5.3.4 Metanogênese
A fase de produção do metano (CH4) deve estar extremamente isenta de ar, pois as
bactérias dessa fase são anaeróbias restritas. As mesmas produzem metano a partir de duas
fontes principais, ou seja, produzem CH4 a partir do acetato ou da combinação CO2 e H2
(DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
1.5.4 Fatores que influenciam na digestão anaeróbia
Durante todos os processos de fabricação do biogás alguns parâmetros sempre devem
ser mantidos em condições específicas. Entre os vários fatores que influem na atividade das
bactérias como, por exemplo, as metanogênicas, destaca-se a quantidade de matéria seca, a
concentração de nutrientes, o pH, a temperatura interna do digestor, o tempo de retenção, a
concentração de sólidos voláteis, a relação carbono/nitrogênio, a presença de substâncias
tóxicas, entre outros fatores, no interior do biodigestor (COMASTRI FILHO,1981).
1.6 Efeito estufa
O efeito estufa é um fenômeno natural para manter a temperatura do planeta em
equilíbrio, onde a radiação em ondas curta do Sol é responsável por aquecer a Terra e a
atmosfera. Esse aquecimento não é suficiente para mantê-las aquecidas, por isso há
36
necessidade dos gases estufa. Sendo assim, a radiação do Sol é absorvida pelo solo que
reemite em forma de onda longa (Figura 10). Essa radiação se perderia toda no espaço se não
fosse os gases de efeito estufa que absorve parte dessa radiação e devolve para a superfície da
Terra. Sem o efeito estufa natural a temperatura na Terra seria cerca de -32° C a -23° C, seria
extremamente frio. Com o aumento da concentração de gases oriundos da poluição causada
pelo homem, a camada do efeito estufa fica mais espessa de modo a dificultar a liberação de
radiação para fora da Terra. Essa radiação é devolvida o que elevará drasticamente a
temperatura do planeta (ALVES; FERRER, 2006).
Figura 10 - Esquema representativo do efeito estufa
Embora o Brasil possua uma matriz energética considerada mais limpa, por ser
baseada em sua maior parte em hidrelétricas e com uma parcela considerável de
biocombustíveis, o país figura em 4º lugar entre os maiores emissores de gases estufa, em
função das queimadas oriundas do desmatamento, principalmente da Amazônia. Isto
representa 75% das emissões brasileiras (WWF - BRASIL, 2008).
2- A maior fração passa pela
atmosfera para aquecer a
Terra, sendo depois devolvida
em ondas longas ao espaço.
1- A energia solar
chega à Terra em
ondas curtas.
3- Uma parcela do que é
devolvido reflete na
atmosfera e volta para a
Terra, mantendo o calor -
Efeito Estufa.
37
1.6.1 Gases de efeito estufa
Segundo Alves; Ferrer (2006), quase todos os gases de efeito estufa originam- se da
natureza, entre eles temos: metano (CH4), vapor de água (H2Ov), dióxido de carbono (CO2),
óxido nitroso (N2O), ozônio (O3), já o clorofluorcarbonos (CFCs) foram desenvolvidos
sinteticamente. Eles possuem um tempo de vida na atmosfera e potencial de aquecimento
global como mostra a Tabela 5.
Tabela 5 - Principais gases de efeito estufa
Espécies Tempo de vida
(anos)
Potencial de aquecimento global
20 100 500
Dióxido de carbono
(CO2)
Variável 1 1 1
Metano (CH4) 12 ±3 56 21 6,5
Óxido Nitroso (N2O) 120 280 310 170
Ozônio (O3) 0,1- 0,3 n.d. n.d. n.d.
Fonte: Alves; Ferrer, 2006; p.19
1.6.2 Contribuição do metano
O metano (CH4) é um gás incolor com pouca solubilidade em água e altamente
inflamável em contado com o ar. É o hidrocarboneto mais simples, apolar, tetraédrico e o
mais abundante na atmosfera terrestre, com uma concentração média global de 1,72 ppmv
(partes por milhão por volume) em 1994. A formação do mesmo depende de processos
biológicos que ocorrem naturalmente a partir da decomposição da matéria orgânica, em
ambiente anaeróbico e na presença de microrganismos naturais que trabalham em sinergia.
Além de encontrar o metano em plantas para compostagem, lixos residenciais e industriais e
pântanos, a formação do metano pode ocorrer também no trato digestivo de ruminantes, onde
recebe o nome de fermentação entérica e ocorre no rúmen do animal. O metano é liberado
para a atmosfera a partir da superfície terrestre, onde os processos biológicos são responsáveis
por aproximadamente 80% da emissão global, e os restantes 20% devem-se aos processos de
extração e distribuição de gás natural e carvão, e à queima de combustíveis fósseis (AVALÁ
et al.,1999).
38
A concentração de metano na atmosfera tem aumentado nas últimas décadas. As
emissões a partir de fontes naturais mantêm-se razoavelmente constantes, enquanto que as
antropogênicas aumentaram. Sendo assim, podemos diminuir a emissão de metano com a
combustão simples e ao final do processo obter gás carbônico. Diante dos grandes problemas
gerados pelos gases, líderes mundiais se unem com a finalidade de buscar soluções e
incentivos para diminuir a emissão desses gases. Uma boa alternativa encontrada para o
problema em relação à geração de resíduos produtores de metano na pecuária é a coleta de
esterco para produção de biogás, dando um melhor destino ao mesmo e pode ser
posteriormente queimado, encontrando assim uma boa opção para melhorar os danos
causados (ALVES; FERRER, 2006).
1.6.3 Contribuição da bovinocultura para a poluição ambiental
O manejo incorreto dos resíduos da pecuária, em sistemas de confinamento, onde
ainda não existe um melhor destino aos mesmos, tem causado grandes danos ao meio
ambiente, principalmente em relação ao efeito estufa, pois como se sabe, o esterco bovino em
decomposição libera grande quantidade de gás metano, sendo que esse mesmo gás contribui
significativamente para o aquecimento global. Os efluentes provenientes de sistemas de
confinamento, em alguns casos já contribuem para contaminação dos recursos hídricos,
superando, inclusive, os dejetos de indústrias, tidas até então como grande causadora da
degradação ambiental. A utilização dos nutrientes proveniente do esterco de forma correta
pode ajudar não apenas com a diminuição da poluição ambiental, mas também dos altos
custos com fertilizante e alimentos. A principal fonte de poluição no esterco é o nitrogênio
(N), que pode ser perdido para o ar, na forma de amônia, ou para os solos e a água, na forma
de nitrato, sendo que o fósforo (P) também tem participação como poluente. Caso o esterco
sem tratamento adequado seja distribuído no solo saturado de P, haverá contaminação das
águas superficiais e do lençol freático (CAMPOS, 2001; OLIVER et al., 2008).
1.7 Fertilizante
Adubo ou fertilizante é um produto natural ou químico, este último feito pela
indústria, que contém um ou mais dos nutrientes que as plantas necessitam para sua
39
sobrevivência. Os adubos, na maioria das vezes são capazes de quadruplicar a produção de
uma cultura, no entanto para o agricultor não é suficiente que o adubo apenas aumente a
produção, mas é importante também que o seu lucro seja aumentado. O nitrogênio é o
elemento que a planta necessita em maior quantidade. As raízes absorvem o nitrogênio do
solo sob a forma de nitrato, como ressalta o próprio autor, o nitrogênio orgânico se transforma
em nitrato através de um processo chamado mineralização. O nitrogênio dá cor verde as
plantas, acelera o seu crescimento, aumenta a quantidade de folhas, melhora a qualidade das
hortaliças comestíveis, aumenta o teor de proteínas de plantas alimentícias, alimenta os
microrganismos do solo que decompõem a matéria orgânica (MALAVOLTA, 1979).
1.7.1 Tipos de fertilizantes
Malavolta (1979) classifica os fertilizantes em:
Fertilizante simples: formados por compostos químicos, com um ou dois
macronutrientes primários, entre eles nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) e
alguns macronutrientes secundários como o cálcio (Ca), magnésio (Mg) e o enxofre
(S).
Fertilizante misto: resultante da mistura de dois ou mais fertilizantes simples.
Fertilizante complexo: contem dois ou mais macronutrientes primários
resultantes do processo tecnológico, formando dois ou mais compostos químicos.
1.7.2 Principais adubos nitrogenados
Segundo Malavolta (1979), a amônia é o ponto de partida para a fabricação da maioria
dos nitrogenados e através da mesma é possível produzir adubos como:
Nitrocálcio
Mistura de nitrato de amônia (NH4NO3) e calcário dolomítico [CaMg(CO3)2 ou
CaCO3. MgCO3], ou seja, calcário com alto teor de magnésio.
Salitre do Chile (NaNO3)
É extraído do caliche, material este rico em nitratos, facilmente encontrado em
algumas regiões do Chile. Pode ser encontrado na forma de Laurato branco ou cristalino, com
15% de nitrogênio e com grande quantidade de micronutrientes essenciais às plantas e na
40
forma de Champion branco ou granulado com 16% de nitrogênio. Os dois tipos são solúveis
em água e possui boa absorção pelas plantas.
Sulfato de amônio (NH4)2 SO4
Possui cerca de 20% de nitrogênio solúvel em água. É obtido na destilação seca do
carvão, onde sem contado com o ar produz amônia (NH3), a qual reage com ácido sulfúrico
(H2SO4) e produz o sulfato de amônio. Este adubo é muito interessante para o agricultor, pois
apresenta grande concentração de enxofre (S), pois é notada a falta deste mesmo elemento em
solo brasileiro.
Uréia (NH2)2CO
É um produto sintético, geralmente granulado de cor branca, dependendo do tipo de
fabricação. Contem 45% de nitrogênio e é utilizado em pulverização em frutíferas e
hortaliças, apresentando excelentes resultados.
Amônia anidra
É um gás liquefeito e comprimido que apresenta 82% de nitrogênio, tido como o adubo
nitrogenado com maior concentração deste mesmo elemento.
Nitrossulfocálcio ( NH4NO3CaSO4)
Produto sintético fabricado com tecnologia brasileira com 27% de nitrogênio e ainda
possui a vantagem de possuir enxofre (4%) e cálcio (8%) em sua concentração.
É melhor dar preferência as formas amoniacais, como o sulfato de amônia ou as formas
amídicas, como a uréia (MALAVOLTA, 1979).
1.8 Biofertilizante
1.8.1 Definição
O biofertilizante é popularmente conhecido como resíduo proveniente do biodigestor,
resíduo este muito bem aproveitado na agricultura, ou seja, é produzido após o processo
anaeróbico paralelamente à produção de biogás e é um adubo orgânico (Tabela 6), como
tantos outros.
Eles podem apresentar valores elevados de nutrientes, sendo que o mesmo pode conter
teores médios de 1,5 a 2,0% de nitrogênio (N), de 1,0 a 1,5% de fósforo (P) e de 0,5 a 1,0 %
41
de potássio (K). Esse adubo não possui agentes causadores de praga ou doenças e age de
forma eficaz para repor os teores de nutrientes antes escassos no solo (OLIVER, et al. 2008).
Tabela 6 - Principais adubos orgânicos
Origem Adubo
Vegetal
Restos de culturas
Adubos verdes
Tortas de oleaginosas
Torta de filtro
Vinhaça
Animal
Sangue dessecado
Farinha de carne
Couro moído
Farinha de cascos e chifre
Restos de peixes
Mista
Estercos
Compostos
Lixo
Resíduos de esgoto
1.8.2 Principais características do biofertilizante
Segundo Oliver et al (2008), o biofertilizante como qualquer outro composto possui
característica especifica como pH (potencial de hidrogênio) em torno de 7,5. Sendo assim,
funciona como corretivo de acidez, liberando o fósforo e outros nutrientes para solução do
solo. Além disso, o aumento do pH dificulta a multiplicação de fungos patogênicos às
culturas, proporcionando grandes melhorias para o solo já que:
os nutrientes do biofertilizante são fáceis de ser absorvido pelo solo e aproveitado na
alimentação das plantas;
a qualidade e estrutura do solo são melhoradas, e assim as plantas têm mais facilidades
de se desenvolver;
o solo fica mais resistente a erosão, graças ao melhoramento da agregação das
partículas;
42
o biofertilizante aumenta a penetração de ar pelos poros do solo facilitando assim a
respiração das raízes;
solos degradados melhoram, já que o mesmo favorece a proliferação de bactérias;
a lavoura tem sua produtividade melhorada;
o biofertilizante pode estar estável se o biodigestor for manuseado de forma correto,
podendo então estar fora de perigo de contaminar o meio ambiente, não vai haver
proliferação de moscas e insetos e sem odor desagradável;
o mesmo ainda serve de controle de plantas daninhas, não permitindo seu crescimento
na lavoura;
e por fim diminui o risco de contaminação por coliformes fecais presente no esterco,
pois eles são eliminados na fermentação anaeróbica.
1.8.3 Formas de aplicação e efeitos do biofertilizante
Na agricultura pode ser aplicado diretamente no solo em forma líquida ou seca, sendo
que para aplicação direta nas plantas, coloca- se 1 litro de biofertilizante para cada 10 litros de
água, passa- se a mistura por uma peneira fina e realiza- se a aplicação (OLIVER, et al. 2008).
1.9 Importância da adubação
O solo consiste de sólidos, de líquido e de uma mistura de gases, numa proporção de
50, 15 e 25% respectivamente. A fase sólida, constituída pelas frações minerais e orgânicas do
solo, é o reservatório de nutrientes para as plantas e regula a concentração dos elementos na
solução (OLIVER et al., 2008). Sendo assim, as plantas necessitam de nutrientes
indispensáveis para seu desenvolvimento o quais podem ser fornecidos pelo solo, entre eles
existem o nitrogênio, fósforo e potássio. Estes mesmos elementos são partes integrantes da
parte mineral e orgânica da terra. Além destes elementos, as plantas exigem ainda grandes
quantidades de cálcio, magnésio e enxofre, e numa quantidade menor boro, cloro, cobre,
ferro, manganês, molibdênio e zinco. Em um ambientes natural, tipo matas virgens, acontece
um ciclo na qual os elementos que são utilizados, eles voltam de alguma forma, seja na morte
de plantas ou em sua decomposição (MALAVOLTA, 1979).
43
2. MATERIAIS E MÉTODO
2.1 Caracterização do local de implantação do biodigestor
Antes da construção do biodigestor, foi feito um estudo do local, bem como
entrevista para avaliar a situação dos animais em estudo e da família residente.
2.2 Local de implantação do biodigestor
O biodigestor foi construído no dia 23 de maio de 2010, na propriedade rural Sítio
São José (Sítio Contel), Bairro Baixotes na cidade de Birigui, estado de São Paulo. A Figura
11 é uma foto de satélite retirada no Google mapas da localização do sítio.
Figura 11 - Localização do Sítio São José: a propriedade está indicada pelo balão
vermelho com denominação de sítio Contel.
Fonte: Google mapas, 2010
44
2.3 Dimensionamento do biodigestor
Cálculo demonstrativo do volume do biodigestor (ARRUDA et al., 2002):
V = volume do reservatório de biogás
h = altura (m)
d = m (raio= 0,28m)
V = R². h
V = 3,14. (0,28)².0,83
V = 0, 204 m³
ou
V = 204 L
Um método prático de estimar a quantidade de substrato inicial é dado pela fórmula
conforme descrita por Oliver et al. (2008):
A fórmula pode ser utilizada também para estimar o tamanho necessário do
biodigestor, para comportar a quantidade de esterco que é produzido na propriedade.
VB = VC x THR
VB = volume do Biodigestor (m3) = 0,1 m
3
VC = Volume da Carga Diária (dejetos+água) (m3) = ?
THR = Tempo de Retenção Hidráulico (dias de fermentação) = 1
VB = VC x THR
0,1 = VC x 1
VC 0,1 m3 100 L
(0,04 m3 dejetos + 0,06 m
3 água (1:1,5)
45
2.4 Construção do biodigestor
O material foi adquirido em lojas de matérias para construção. A Tabela 7 mostra a
quantidade e os valores de cada um, em reais.
Tabela 7 - Materiais usados para construção do biodigestor, quantidades e valores em
reais
Material Quantidade Valor R$
Abraçadeira rosca sem fim 3x4 1 unidade 0,90
Adaptador com anel-flange 1 peça 13,57
Adaptador de polietileno 1 unidade 1,60
Câmara de bicicleta 1 unidade 2,00
Capa para proteção de tubo 1 unidade 3,00
Durepoxi 1 tubo 4,00
Eluma bucha cobre 4x1 1 peça 4,00
Jackwal torn. Niple 3x3 1 peça 20,00
Jackwal união red. 1x3 1 peça 4,00
Mangueira para gás 8x4 1,5 metros 8,85
Niple rosca 1 peça 1,59
Registro esfera – torneira 1 peça 19,20
Silicone 1 tubo 3,80
Tambor de 200L (0.2m³) 1 unidade 40,00
Tubo 100 provinil 1,2 metros 6,78
Válvula de alívio 1 unidade 12,00
Válvula de fogão 1 unidade 6,30
Veda rosca 1 tubo 3,00
Valor total 154,00
Inicialmente, foi observado se a base do tambor (Figura 12) não tinha nenhuma
incidência de vazamento, com adição de água, dando início posteriormente à construção do
biodigestor.
46
Figura 12 - Tambor utilizado para a construção do biodigestor
Usando uma furadeira, foi feito um buraco na tampa móvel do tambor, para encaixar
um cano de PVC, funcionando como alimentador. Este cano possui um comprimento que
chega até o fundo (base) do tambor, vedando o mesmo com uma tampa na parte superior. A
parte inferior to cano de PVC foi recortada utilizando-se um arco de serra (Figura 13). Ainda
na parte de cima do tambor, foi feito um buraco menor com furadeira, onde foi introduzida
uma válvula de fogão com uma mangueira (saída de biogás).
47
Figura 13 - Procedimentos realizados no preparo do cano de PVC (alimentador) na
parte inferior do antes de ser colocado dentro do biodigestor
Na altura média lateral do tambor, foi feito outro orifício com a furadeira para colocar
um flange, acoplando a este uma torneira de registro (saída do biofertilizante), utilizando veda
rosca para evitar vazamentos de fluidos como mostrado na Figura 14.
48
Figura 14 - Procedimentos para acoplamento da flange e de uma torneira registro
(saída do biofertilizante)
Para lacrar o tambor, fechando-o para que as reações ocorram em completa
anaerobiose, fez-se do uso de veda rosca (flange e registro), silicone (flange e cano de PVC-
alimentador), câmara de bicicleta (tampa superior do tambor), respectivamente representadas
na Figura 15, além de Durepoxi.
Figura 15 - Procedimentos e materiais utilizados para vedação do biodigestor
Assim que o biodigestor foi organizado, preparou-se o substrato a ser digerido. Foram
utilizados 0,04 m3 de esterco bovino e 0,06 m
3 de água, conforme consta na Figura 16. Sendo
o tambor de 200 L, ao ser adicionado o substrato diluído essa quantidade de mistura ocupou
49
metade (100 L) do biodigestor, conforme a Figura 17, sendo que a outra metade funcionou o
gasômetro.
Figura 16 - Biomassa
Figura 17 - Procedimentos de alimentação inicial do biodigestor com esterco diluído
(substrato)
Por fim o biodigestor foi fechado, estando assim pronto para iniciar o processo de
fermentação anaeróbica (Figura 18).
50
Figura 18 - Biodigestor pronto e já alimentado com esterco bovino diluído (substrato)
Durante os primeiros 10 dias de fermentação, abriu-se a válvula para saída de dióxido
de carbono. Após aproximadamente 30 dias ao abrir válvula, foi emitido um cheiro de ovo
podre, indicando a presença de biogás, mais especificamente de ácido sulfídrico formado. A
queima de metano foi feita com isqueiro e um papel, aproximando-os do queimador acoplado
na superfície do mesmo tambor. Foi confirmada assim a presença do mesmo, gerando uma
chama, dando indícios de que o biogás tinha boa qualidade.
Com a produção de biogás temos a produção de biofertilizante. A primeira amostra
do mesmo foi coletada com 15 dias de fermentação e a segunda com 30 dias. Para análise de
macronutrientes e micronutrientes as amostras do mesmo foram enviadas para o Laboratório
de Fertilizantes e Corretivos da UNESP de Botucatu- SP.
51
3. RESULTADOS
3.1 Caracterização dos bovinos que forneceram o esterco (substrato)
3.1.1 Alimentação
A propriedade possui 50 cabeças de gado, sendo que todas são vacas leiteira, tendo
utilizando como fonte de alimento a pastagem existente no local. Em situações de carência do
alimento através das gramíneas, principalmente na época das secas, são utilizados
suplementos alimentares tais como: sal mineral, rações de subprodutos de culturas da época,
como ponteiros de cana-de-açúcar, de milho verde e sorgo, todos triturados.
3.1.2 Sanidade
O gado apresenta boa aparência, fornecendo o leite sempre em boas condições. No
momento do experimento nenhum animal se encontrava doente, nem era administrado algum
tipo de medicamento. Na Figura 19, é possível visualizar alguns animais da propriedade.
Figura 19 - Bovinos da propriedade
52
3.2 Biofertilizante
3.2.1 Produção
A produção de biofertilizante foi bem sucedida como mostra a Figuras 20.
Figura 20 - Biofertilizante
3.2.2 Análises: macro e micronutrientes
As Tabelas 8 e 9 mostram os resultados obtidos das amostras que foram enviadas para
o laboratório da UNESP, em Botucatu- SP.
Tabela 8 - Resultados das análises de macronutrientes presentes no biofertertilizante em 15
dias (amostra 1) e 30 dias (amostra 2) com resultado em (g/L)
Amostra N P2O5 K2O Ca Mg S MO C
1 0,42 0,10 0,19 0,10 0,12 0,02 8,00 4,44
2 0,34 0,10 0,18 0,11 0,11 0,02 4,00 2,22
Tabela 9 - Resultados das análises de micronutrientes pH presentes no biofertertilizante em
15 dias (amostra 1) e 30 dias (amostra 2) com resultado em (mg/L), relação C/N e pH
Amostra Na Cu Fe Mn Zn C/N pH
1 41 0 30 9 8 11/1 6,27
2 41 0 20 8 4 7/1 6,53
53
4. DISCUSSÃO
O biofertilizante possui inúmeras vantagens e funções que justificam sua utilização
como enumerado por Souza (2008). O biofertilizante tem grande poder de fixação, pois
mantém os sais minerais em formas aproveitáveis pelas plantas, evitando que esses sais se
tornem muito solúveis e sejam levados pelas águas, melhora a estrutura e a textura do solo,
deixando-o mais fácil de ser trabalhado e facilitando a penetração das raízes, as quais terão
mais umidade disponível no subsolo, resistindo melhor aos períodos de estiagem. O
biofertilizante ainda dá firmeza aos grumos do solo, de modo que resistam à ação
desagregadora da água, absorvendo as chuvas mais rapidamente evitando à erosão e
conservando a terra úmida por muito mais tempo, também deixa a terra com a estrutura mais
porosa, permitindo maior penetração do ar, na zona explorada pelas raízes, facilitando sua
respiração, obtendo melhores condições de desenvolvimento da planta. O biofertilizante
também favorece a multiplicação de bactérias, dando vida ao solo. A intensa atividade das
bactérias fixa o nitrogênio atmosférico transformando em sais aproveitáveis pelas plantas,
fora as bactérias que se fixam nas raízes das leguminosas.
Além dessas atuações de valor inestimável, que aumenta muito a produtividade das
lavouras, se o biodigestor for operado corretamente, o biofertilizante já está completamente
curado (pronto para uso) quando sai do biodigestor. Não tem mais o perigo de fermentar, não
é poluente e não cria moscas e outros insetos. O poder germinativo das sementes de plantas
daninhas para agricultura fica eliminado com a biofermentação, não havendo perigo de
infestações nas lavouras (ANGONESE, 2006).
A propriedade onde foi instalado o biodigestor possui aproximadamente 50 cabeças de
gado, todas são vacas leiteiras. Como citado acima, referente à alimentação, onde é necessário
em algumas épocas fazer uso de suplementos alimentares, essa prática vem de encontro com
as informações da literatura, onde diz que na época das secas, quando o pasto fica sem
condições de oferecer alimento ao gado, já que as gramíneas tropicais apresentam mudança
drástica na composição ao longo do ano, em função do avanço do seu estádio vegetativo,
alterando o suprimento de energia para os animais e o teor de proteína. Além da redução no
suprimento de energia e proteína, ocorre diminuição da concentração de minerais e vitaminas,
podendo levar à redução no ganho ou perda de peso ou em casos extremos, à morte dos
animais. Uma das formas de se complementar o eventual déficit de proteína e energia que as
pastagens apresentam durante o ano é por intermédio da suplementação. Esta é feita
54
principalmente com alimentos concentrados ou com volumosos de boa qualidade; no entanto,
é importante ajustar os níveis de energia e proteína do suplemento em relação à pastagem
(LANA, 2002). Dessa forma, o animal bem nutrido fornecerá um esterco de boa qualidade.
O esterco utilizado para produção de biofertilizante foi de boa procedência, já que
nenhum animal se encontra doente. Deublein; Steinhauser (2008), salientam a importância de
ter um substrato sanitizado ou higienizado, já que o mesmo estará sendo colocado em contato
direto com alimentos a serem plantados para consumo humano e animal.
Atualmente com a divulgação do orgânico e a proporção que o mesmo atinge a grande
massa da população, é atribuída ao biofertilizante uma carga bem maior de atributos positivos,
pois é sabido que os fertilizantes químicos podem causar problemas sérios ao ser humano se
não manuseado corretamente e principalmente no momento da alimentação, se o mesmo não
for devidamente lavado e esterilizados. Os biofertilizantes não causam problemas de
salinização do solo, enquanto que os fertilizantes químicos são grandes causadores da
desestruturação e salinização do mesmo (MEDEIROS; LOPES, 2006).
Os biofertilizantes também promovem a auto-suficiência na propriedade, com
produção de alimentos mais saudáveis, alem de ser de extrema importância para um manejo
agroecológico da propriedade, deixando de contaminar e poluir o meio ambiente, já que para
isso será utilizado o esterco de bovinos que anteriormente era simplesmente lançado nos
pastos ou rios (BARRERA, 1993; DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008). Os mesmos podem
ainda ajudar a manter o equilíbrio nutricional das plantas, conferindo a elas maior resistência
ao ataque de pragas e doenças, por permitir maior formação de proteínas e menor acúmulo de
aminoácidos solúveis, que é o alimento das pragas. Proporciona também maior e melhor
produtividade das culturas, alimentos mais saudáveis e respeito ao meio ambiente. Estas são
as principais vantagens do uso de biofertilizantes na agricultura, técnica que permite o
emprego de processos bioquímicos de materiais orgânicos qualquer como forma de promover
a sustentabilidade dos ambientes agrícolas (MEDEIROS; LOPES, 2006).
Com os biofertilizantes o agricultor pode fazer a nutrição das plantas aproveitando
produtos orgânicos produzidos em abundância na propriedade como no caso foi utilizado o
esterco bovino, mas também poderia ser usados restos de comida, resíduos vegetais de horta,
entre outros materiais orgânicos, que poderiam poluir o ambiente (DEUBLEIN;
STEINHAUSER, 2008). Se a planta é bem nutrida, tem mais resistência e consequentemente,
terá condições de se defender de algum ataque de insetos, fungos, bactérias, entre outros e
nesse quesito o biofertilizante entra como protagonista atingindo altos níveis de aceitação.
Como o biofertilizante é um produto vivo, os microorganismos podem entrar em luta com o
55
que está atacando a planta e repelir e destruir ou paralisar a ação desses elementos (MATOS
et al., 2007 )
A fermentação faz com que ocorra uma série de transformações químicas e biológicas
nos biofertilizantes, que deixa os nutrientes prontamente disponíveis para a planta. O cheiro
do adubo orgânico é forte, mas não é limitante para seu uso (OLIVER et al., 2008).
Em relação aos resultados obtidos com as análise de macro e micronutrientes temos
que os nutrientes presentes nas amostras 1 e 2 se comportaram de formas diferentes, o que
entra em acordo com os resultados obtidos por Silva et al, (2006). Cada nutriente comporta-se
de maneira diferente, de forma geral, essa diferença é constatada na literatura. Após o preparo
do biofertilizante, o mesmo possui em torno de 3,48 g/kg de nitrogênio e 8,0 g/kg de potássio,
onde esses dois nutrientes são os mais relevantes do ponto de vista nutricional para a maioria
das hortaliças. Para a oscilação dos elementos conforme o tempo foi em conseqüência da
constante liberação dos nutrientes do esterco (parte sólida) para o biofertilizante líquido
(SILVA et al., 2006).
As análises de macronutrientes descritas na Tabela 8, quanto à concentração de cálcio,
por exemplo, demonstra que esta foi 10 vezes menor quando comparada a do biofertilizante
Biossolo, produzido por um cafeicultor de São Sebastião do Paraíso- MG, que foi
experimentado por Devide et al. (2000). O valor da concentração de fosfato foi 6 vezes menor
em relação ao referido trabalho. A concentração de nitrogênio e potássio nas amostras foram
de 50% menos quando comparadas ao Biossolo. Por fim magnésio mostrou apenas 1/3 de
redução entre o biofertilizante produzido e o Biossolo. É importante lembrar que as amostras
deste trabalho foram coletadas em 15 e 30 dias de fermentação anaeróbica; já o biofertilizante
Biossolo foi utilizado para dosagem, mas não temos o período de tempo de fermentação
anaeróbica que ele é resultante. Quando comparado com os resultados de Devide et al. (2000)
o valor de pH foi bem próximo do mesmo, ao redor de 6,5. Além disso, o substrato utilizado
pelo cafeicultor era composto de palha de café, esterco de cama de aviário e bovino, farinha
de ossos, farelo de arroz, fermento, açúcar leite e água, enriquecido com micronutrientes,
sendo que esta formulação não é rigorosamente padronizada, sofrendo alguma variação a cada
lote. Devido a todas estas diferenças de metodologia não padronizadas podemos justificar os
diferentes resultados obtidos em nosso trabalho e de Devides et al. (2000).
56
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os biofertilizantes são alternativas importantes, principalmente para os pequenos
produtores que se deparam com a escassez de recursos financeiros. O mesmo pode ser
produzido a partir do aproveitamento de subprodutos da agropecuária que muitas vezes são
descartados no campo, oferecendo riscos ao meio ambiente.
Seria de suma importância um maior investimento por parte do governo nas agro-
indústrias, oferecendo incentivos para que os agropecuaristas passassem a utilizar o esterco de
animais, bem como todos os dejetos de animais, tornando sua propriedade sustentável.
Atualmente com tanta divulgação e preocupação da população de consumir produtos
fertilizados com base em agrotóxicos, espera-se uma maior divulgação e utilização dos
biofertilizantes, sendo estes livres de qualquer substância nociva, lembrando ainda que estaria
contribuindo de forma significativa para o meio ambiente, deixando de eliminar gases
causadores do aquecimento global, o que é de grande preocupação mundial. De qualquer
forma, o biofertilizante possui concentrações interessantes de NPK e pH, o que viabiliza seu
uso como fertilizante do solo, além de justificar o uso de esterco bovino, que seria um dejeto
sem destino adequado na propriedade. Estamos assim contribuindo para uma melhora
ambiental. Vale lembrar, que apesar de não ser assunto prioritário deste trabalho,
paralelamente à produção de biofertilizante, produziu-se biogás, fonte de energia térmica e
também podendo ser convertido em energia elétrica para utilização na propriedade com
economia de energia convencional e consequentemente financeira.
57
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