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TECNOLOGIA APLICADA À PROPRIEDADE RURAL NA

REDUÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL PROVENIENTE DA ATIVIDADE DA SUINOCULTURA, COM O USO DO

BIODISGESTOR E USINA DE COMPOSTAGEM. Área temática: Gestão Ambiental & Sustentabilidade

André Luiz Emmel Silva

[email protected]

Patricia Paz Silva

[email protected]

Jorge André Ribas Moraes

[email protected]

Tonia Magali Moraes Brum

[email protected]

Resumo: Observando o crescimento do rebanho brasileiro e a alta taxa de dejetos na criação de animais para

produção de alimentos, a tecnologia do biodigestor vem de encontro com a tendência mundial de produção mais limpa,

uso de recurso renováveis para produção de energia e biofertilizante. Este artigo tem por finalidade apresentar o uso

do biodigestor como elemento agregado no emprego de usina de compostagem de dejetos oriundos da criação de

suínos. Apresentaremos conceitos envolvendo a tecnologia do biodigestor e um estudo de caso em uma propriedade

rural que está implementando com sucesso o biodigestor como um pré processo da usina de compostagem já existente

para tratamento dos dejetos de suínos.

Palavras-chaves:

ISSN 1984-9354

XI CONGRESSO NACIONAL DE EXCELÊNCIA EM GESTÃO 13 e 14 de agosto de 2015

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1. INTRODUÇÃO

1. Introdução

A suinocultura vem ganhando importante papel na economia brasileira principalmente no que se refere

às exportações (HERNANDES, SCHMIDT e MACHADO, 2010). O rebanho de suínos no Brasil

cresce em média 2% ao ano (NORONHA e GIMENES, 2008), ocupando o quarto lugar em escala de

produção mundial (ABIPECS, 2014). O crescimento do setor deve-se a investimentos em pesquisa e

tecnologia, administração e marketing bem como em aperfeiçoamento de processos que resultaram em

aumento e melhoramento da produtividade (HERNANDES, SCHMIDT e MACHADO, 2010).

Com a intensificação da produção e a adoção do regime de confinamento, ocorreu também o aumento

do volume de dejetos produzidos (SOUZA et al., 2009; GOMES et al., 2014). Responsável pela

aglomeração de grandes quantidades de biomassa, a atividade suína encontra-se no foco das demandas

ambientais das comunidades locais e das sociedades em nível global (PEREIRA, 2011).

A suinocultura é considerada pelos órgãos ambientais uma atividade potencialmente causadora de

degradação ambiental (HERNANDES, SCHMIDT e MACHADO, 2010; PEREIRA, 2011; GOMES et

al., 2014). Os suinocultores, cientes da degradação ambiental ocasionada pelo grande volume de

dejetos e água residuária que esta atividade é capaz de produzir e perante a ações de fiscalização,

buscam soluções para tratar, dispor ou aproveitar os resíduos provenientes do modelo de suinocultura

intensiva (SOUZA et al., 2009).

Paralelo a isso, tem-se hoje o uso de fontes limpas e renováveis de energia como um dos fatores mais

relevantes na discussão de ações econômicas voltadas para sustentabilidade e preservação ambiental

(DUTRA e MARQUES ,2014). Observando a grande disponibilidade de dejetos proveniente da

criação de animais e a busca incessante de energias alternativas de fontes renováveis faz-se necessário

ressaltar a obtenção de energia através do emprego de biodigestores como incremento econômico

agregado na atividade de usinas de compostagem. Os biodigestores despontam como uma alternativa

para a sustentabilidade da atividade, agregando valor à produção, diminuindo custos e impactos

ambientais (SHIKIDA et al., 2008). Dentre as mais variadas fontes de energias renováveis

(hidroelétricas, eólica, biomassa, solar e geotérmica) a biomassa merece destaque pela sua quantidade

disponível e por ser a mais sustentável dentre as demais (FONSECA, ARAÚJO e HENDGES, 2009).

Embora grande parte da biomassa seja de difícil contabilização, devido ao uso não comercial, estima-


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se que, atualmente, possa representar até cerca de 14% de todo o consumo mundial de energia primária

(PINTO e RABENSCHLAG, 2013).

Há pelo menos meio século, os chineses já apostavam nos biodigestores como fonte de energia. Porém,

no Brasil, os primeiros estudos surgiram somente após as primeiras crises do petróleo, ocorridos no

início dos anos 70. Devido ao pouco incentivo do governo, o início foi difícil e demorado. Mas hoje,

principalmente nas áreas rurais, onde se pratica a criação de animais, em especial a suinocultura, a

utilização de biodigestores já ocorre de forma mais intensa (COSTA, 2006). Além da produção do

biogás, os resíduos que sobram ainda podem ser aproveitados como fertilizantes por essas

propriedades rurais. Biogás é a energia que pode ser obtida do gás natural, resultante da decomposição

anaeróbica de compostos orgânicos (geralmente estrume, resíduos domésticos, etc.) O aproveitamento

da energia do biogás ocorre pela queima do gás natural, utilizando-se dessa maneira o calor liberado na

combustão (BRAGA, 2005).

O sucesso do biodigestor está na sua simplicidade (CASAGRANDE, 2006; BARRERA, 2011). Trata-

se, basicamente, de uma câmara fechada onde a biomassa é fermentada anaerobicamente - sem a

presença de oxigênio e o biogás resultante é canalizado para ser empregado nos mais diversos fins. É a

porcentagem de metano que confere ao biogás um alto poder calorífico, que varia de 5.000 a 7.000

kcal/m3. A tabela 1 mostra valores equivalentes de biogás em relação a outros compostos.

TABELA 1 - Comparativos do biogás

1 m³ de Biogás equivale à:

Gasolina 0,613 L

Querosene 0,579 L

Óleo Diesel 0,553L

Gás de Cozinha 0,454 L

Álcool Hidratado 0,790 L

Eletricidade 1,428 Kw

Fonte: Barrera (2011)

A fração gasosa é predominantemente formada por gás metano (65%) e tende a acumular-se nas

porções superiores das câmaras, devendo ser drenada para queima ou beneficiamento e utilização

(BRAGA, 2005). O volume de produção por unidade de matéria orgânica é variável e dependem de

diversos fatores como temperatura, tipo e dimensões do biodigestor, mas principalmente, do material

orgânico empregado. Para se produzir 1m³ de biogás, é necessário aproximadamente 12 Kg de dejeto

suíno.


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Este artigo tem por objetivo demonstrar a redução do impacto ambiental que o biodigestor agregado no

emprego de usina de compostagem podem causar em uma propriedade criadora de animais. A análise

foi feita através de um estudo de caso em uma propriedade rural produtora de suínos na região central

do estado do Rio Grande do Sul.

2. Resíduos da agricultura e pecuária

Qualquer alteração do estado natural do ambiente resulta em um prejuízo ao ecossistema. Toda

atividade exploratória agrícola ou pecuária acarreta em alguns danos ao meio ambiente. Não existe

dano menor. Na agricultura o emprego de fertilizantes artificiais e agrotóxicos vem suprir uma

necessidade da produção agrícola de grande escala. Para atender o mercado consumidor precisamos

nutrir a terra escassa de nutrientes e combater pragas devido à ausência de seu predador natural.

Conforme BRAGA (2005), alguns estudos já apontam que resíduos de agrotóxicos se transferem

parcialmente para o tecido celular da planta.

Novas políticas do setor agropecuário em relação ao descarte de embalagens são sinalizações de que

algo está mudando. Empresas produtoras de fertilizantes sintéticos, agrotóxicos e outros têm uma co-

responsabilidade ambiental no trato destas embalagens. Campanhas como a tríplice lavagem e o

recolhimento das embalagens para destinação em aterros atualmente são políticas nacionais já

conhecidas pela maioria dos produtores rurais e suas entidades de classe. Nesta questão a adoção de

fertilizantes naturais e novas tecnologias envolvendo a genética são alternativas na redução deste fator

negativo.

Entretanto, carcaça de animais, esterco, restos de alimentação também contaminam a atividade

agropecuária. Estes elementos ricos em nutrientes são capazes de se transformarem através da

compostagem em fertilizante natural ou energia, através de biodigestores. Conforme Souto e Ralisch

(2007) os atuais sistemas integrados de produção suína resultam na grande concentração espacial da

produção em torno das agroindústrias. Neste sistema, os criatórios confinados constituíram-se na base

da expansão suinícola e induziram à adoção do manejo dos dejetos na forma líquida: prática que exige

maior investimento em infra-estrutura (PERDOMO, 2002).

A suinocultura é reconhecidamente uma atividade de grande potencial poluidor (KUNZ, HIGARASHI

e OLIVEIRA, 2005) devido à intensa produção de dejetos. Esses resíduos orgânicos são altamente

poluentes, tendo um potencial poluidor 4,2 vezes superiores ao esgoto doméstico (SHIKIDA et al.,

2008).


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3. Biofertilizantes

Biofertilizante ou fertilizante natural é o nome dado à biomassa fermentada no interior do biodigestor.

Esta fermentação reduz drasticamente o teor de carbono presente; isto se dá pela formação do Metano

(CH4) e Gás carbônico (CO2) resultante da biodigestão da matéria orgânica.

Entretanto há uma grande concentração de nutrientes indispensável ao solo tais como Nitrogênio,

Potássio e Fósforo e húmus (material orgânico). O aumento dos índices de Nitrogênio este diretamente

relacionado com a diminuição do teor de carbono. Também de acordo com Coldebella (2006) o

biofertilizante atua como corretor de acidez, eliminando o alumínio e liberando o fósforo dos sais

insolúveis de alumínio e ferro.

Fertilizantes artificiais podem substituir os nutrientes necessários ao solo, mas não podem modificar as

propriedades físicas e biológicas de um solo pobre. Ao contrário, o biofertilizante tem esta

propriedade, reduz a mineralização do solo, ressecamento e endurecimento, propicia a entrada de ar e

água, evita a erosão e mantém a vida de bactérias no solo que evitarão o aparecimento de fungos,

vírus, nematóides e insetos que conseqüentemente poderão afetar a vida das plantas.

Quando lançados ao solo, os biofertilizantes melhoram a estrutura e a textura deste, deixando-o mais

fácil de ser trabalhado e facilitando a penetração de raízes, que conseguem absorver melhor a umidade

do subsolo, podendo resistir mais facilmente a longos períodos de estiagem (GASPAR, 2003).

4. Biodigestor

Espalhados por todo o globo terrestre, países ricos e pobres adotam o biodigestor como fonte de

energia e biofertilizante. Países como a China e Índia estão à frente desta tecnologia a ponto de

apresentarem seus modelos como referência nesta área. Segundo Barrera (2011) a China dispõe de 8

milhões de biodigestores instalados e a Índia cerca de 300 mil. Modelos de pequeno porte adaptados a

residências já estão disponíveis para venda inclusive na internet.

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 (AMARAL, 2004; CATAPAN et al., 2011). A implantação de um equipamento

denominado biodigestor em propriedades rurais viabiliza de modo sistêmico o tratamento dos dejetos a

partir da coleta até a consecução de um bem final limpo e ecologicamente correto: o biogás

(PEREIRA, 2011).


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O Biodigestor contém no seu interior a biomassa e seu produto, o biogás. No seu interior as bactérias

metanogênicas encontram o ambiente perfeito para atuarem na biomassa e assim produzir o metano -

CH4 ou como é chamado, biogás.

Naturalmente simples o biodigestor consiste de uma câmara chamada de digestor, onde fica

armazenada a biomassa, o gasômetro destinado a armazenar o biogás e dutos de entrada de dejetos e

saída de descarga e biofertilizante. Vista não somente como uma necessidade, mas principalmente

como uma vantagem competitiva, a gestão de dejetos através de biodigestores ganhou ênfase dentro da

suinocultura, por reaproveitar e valorizar subprodutos da produção (FONSECA, ARAÚJO e

HENDGES, 2009).

4.1 O modelo Chinês e Indiano de biodigestor

Os modelos Chinês e Indiano são os mais empregados no Brasil. Possuindo uma cúpula do gasômetro

fixa o modelo Chinês (figura 1) difere do Indiano (figura 2) neste aspecto. A cúpula do biodigestor

Indiano é construída em chapa metálica, manta de Policloreto de Vinila (PVC), fibra ou plástico e à

medida que o gasômetro enche a cúpula desloca-se para cima, diferentemente de gasômetro do modelo

Chinês, construído em alvenaria.

FIGURA 1 - Biodigestor Indiano FIGURA 2 - Biodigestor Chinês

Fonte: Sganzerla (1883) Fonte: Sganzerla (1883)

O modelo chinês tem um custo baixo de implantação, é mais durável, ocupa pouco espaço na

superfície do solo, apresenta-se fixo, sem partes metálicas, no entanto as oscilações de pressão no

gasômetro (local de armazenamento do gás) provocam vazamentos, tornando o manejo complicado

(FONSECA, ARAÚJO e HENDGES, 2009).


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O modelo indiano apresenta o formato de um poço, local onde ocorre a digestão da biomassa, coberto

por uma tampa cônica, isto é, pela campânula flutuante que controla a pressão do gás metano e permite

a regulagem da emissão do mesmo (SGANZERLA, 1983).

5. Biogás

O biogás é um dos produtos da decomposição anaeróbia da matéria orgânica, que se dá através da ação

de determinadas espécies de bactérias (CASAGRANDE, 2006; CETESB, 2006; CATAPAN et al.,

2011). Também conhecido na antiguidade como gás do pântano tem registro de sua descoberta em

1667. Já em 1884 Louis Pasteur apresentou os resultados de experimentos realizados por seu aluno

Ulysse Gayon na obtenção de biogás através de uma mistura de esterco e água.

Biogás é um tipo de mistura gasosa de dióxido de carbono e metano produzido naturalmente em meio

anaeróbico pela ação de bactérias em matérias orgânicas, que são fermentadas dentro de determinados

limites de temperatura, teor de umidade e acidez (PEREIRA, 2011). Na natureza existem vários

ambientes favoráveis ao desenvolvimento do biogás, sendo representados pelos pântanos, estuários,

mares e lagos, usinas de carvão e jazidas petrolíferas. Esses sistemas possuem concentrações baixas de

oxigênio, facilitando a ocorrência desse fenômeno. Ao passar dos anos, passou-se a desenvolver e

utilizar o processo fermentativo iniciando assim seu uso como alternativa energética através de

biodigestores.

A composição do biogás é difícil de ser definida, pois depende do material orgânico utilizado e do tipo

de tratamento anaeróbio que sofre. Contudo, em linhas gerais, o biogás é uma mistura gasosa composta

principalmente por:

- Metano (CH4): 50 – 70% do volume de gás produzido.

- Dióxido de carbono (gás carbônico, CO2): 25 – 50% do volume de gás produzido.

- Traços de outros gases:

- Hidrogênio (H2): 0 – 1% do volume.

- Gás sulfídrico (H2S): 0 – 3% do volume.

- Oxigênio (O2): 0 – 2% do volume.

- Amoníaco (NH3): 0 – 1% do volume.

- Nitrogênio (N2): 0 - 7% do volume.


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6. Relato da visita a uma propriedade rural

A propriedade estudada localiza-se no Distrito de Forqueta, pertencente ao Munícipio de Arroio do

Meio, região central do estado do Rio Grande do Sul. O proprietário é uma personalidade diferenciada

dos seus próximos, tanto pela sua simplicidade e cordialidade, que todos demonstraram em nos

receber, quanto pela sua inovação, empreendedorismo e praticidade na busca de resultados e

alternativas econômicas e sócio-ambientais que envolvem a gestão da sua propriedade rural.

Em uma área de aproximadamente 20 hectares, criam-se em regime permanente, 1.500 suínos, 85.000

frangos, 100 bovinos e algumas poucas vacas de leite. O local possui dois aviários, dois chiqueiros de

suínos, um estábulo para confinamento de bovinos, um estábulo para vacas leiterias e espaço para suas

máquinas agrícolas.

Buscando aproveitar ao máximo a capacidade do espaço físico e econômico, utiliza os resíduos das

aves que formam a chamada “cama de aviário” e o esterco bovino para comercializar em forma de

adubo orgânico para os proprietários rurais da região. Atualmente, a cama de aviário é vendida a fim

de custear a nova cama que será disposta no aviário.

As carcaças das aves são colocadas em um compostário de alvenaria fechado. Estas carcaças são

cobertas com uma camada de cama de aviário, formando um sanduíche que é preparado para

futuramente ser usado na agricultura como fertilizante. O mesmo procedimento é realizado com

carcaças de suínos, em outro compostário.

Quanto à alimentação das aves, observamos que a mesma ocorre automaticamente através de

equipamentos especialmente preparados e controlados com as quantidades adequadas para cada

período e o aquecimento é realizado por fornalha a lenha. Segundo o proprietário, o objetivo é fornecer

as fornalhas o metano proveniente do biodigestor.

Na parte superior da propriedade encontra-se o estábulo dos bovinos e na intermediária encontram-se

dois chiqueiros, cada um com 750 suínos, alimentados com ração e água automaticamente (figura 3).

FIGURA 3 - Chiqueiros para criação de suínos e alimentador de ração


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O chiqueiro obedece a normas da vigilância sanitária, e sua construção foi acompanhada por órgãos

fiscalizadores e a própria indústria que é parceira na compra dos animais. Cada suíno gera em média 4

litros de dejetos por dia o que representa aproximadamente 5.000 litros de dejetos que necessitam de

tratamento adequado para reduzir ao máximo o impacto ambiental gerado por esta cadeia produtora.

Como condição de funcionamento, fez-se necessário a construção de uma usina de compostagem para

tratar os excrementos dos suínos (figura 4). Ao custo de aproximadamente R$ 100.000,00, possui

aproximadamente 60 metros de comprimento por 12 metros de largura. Em conseqüência do calor

gerado pela decomposição foi necessário acrescentar um misturador helicoidal móvel (figura 5).

FIGURA 4 - Usina de compostagem FIGURA 5 - Misturador helicoidal móvel

O grande diferencial da propriedade está no incremento do biodigestor entre a saída de dejetos dos

chiqueiros e a usina de compostagem (figura 6). O biodigestor é do tipo indiano e recebe a carga de

efluente dos chiqueiros, aproximadamente 5.000 litros de dejetos diários. Devido à grande produção de

gás metano e gás carbônico a lona estava rompida e em manutenção. Na saída do biodigestor encontra-

se o dejeto que será bombeado até a usina de compostagem.

FIGURA 6 - Biodigestor


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O biodigestor da propriedade possui 22 metros de comprimento por 5 metros de largura e uma

profundidade em declive de 2 metros para 2,5 metros no seu interior. O custo desta estrutura em

alvenaria foi de aproximadamente de R$ 20.000,00.

Segundo o proprietário, citando a conclusão de técnicos da EMATER (Empresa de Assistência

Técnica e Extensão Rural) e EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) envolvidos

no projeto, ele somente consumirá 25% do metano produzido em sua propriedade. O excedente poderá

de alguma forma complementar a renda da propriedade bem como o biofertilizante gerado, hoje com

cerca de 600m³ disponíveis.

7. Conclusão

Há muito que relatar nesta breve pesquisa que foge do objetivo deste artigo. O assunto é complexo,

pois envolvem pessoas, ambiente, animais, legislação, custos, viabilidade, impactos econômicos,

físicos, químicos e biológicos. Existe muita literatura sobre o assunto do biogás e biodigestores já

disponíveis ao público. As entidades de classe de criadores juntamente com o Ministério da

Agricultura bem como as Secretarias de Agricultura e Pecuária dos estados estão envolvidas em

pesquisas de aplicação desta tecnologia.

É inegável que o uso dos dejetos provenientes dos criatórios de animais para compostagem e geração

do biofertilizante tem um enorme valor ambiental e econômico no desenvolvimento sustentável das

propriedades rurais. A adoção de biodigestores no ciclo da compostagem é uma atividade que depende

de um estudo completo de viabilidade. Em se tratando da propriedade visitada, verificou-se que não

existe o domínio da tecnologia e o capital a ser investido depende de recursos próprios e assistência

técnica escassa. Mesmo assim, pode-se considerar como um excelente exemplo de prática em busca da

sustentabilidade.

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