TFC - TRATAMENTO DE EFLUENTES DA SUINOCULTURA INDUSTRIAL COM O USO DE BIODIGESTORES

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UNIVERSIDADE FUMEC 
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA 
 
 
 
 
ESTHER XAVIER DE BARROS 
MARIA LUÍZA BUENO DOS REIS 
PEDRO AMÉRICO FRANÇA MARTINS 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE EFLUENTES DA SUINOCULTURA INDUSTRIAL COM O USO 
DE BIODIGESTORES 
 
 
 
 
Orientador: Prof. DANIEL DORNELLAS ATHAYDE 
 
 
BELO HORIZONTE 
2020 
 
 
 
ESTHER XAVIER DE BARROS 
MARIA LUÍZA BUENO DOS REIS 
PEDRO AMÉRICO FRANÇA MARTINS 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE EFLUENTES DA SUINOCULTURA INDUSTRIAL COM O USO 
DE BIODIGESTORES 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
à Faculdade de Engenharia e Arquitetura da 
Universidade FUMEC, como requisito parcial 
para a conclusão do curso de Engenharia 
Química. 
 
 
 
 
Orientador: Prof. DANIEL DORNELLAS 
ATHAYDE 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 02 de dezembro de 2020. 
 
 
 
 
ESTHER XAVIER DE BARROS 
MARIA LUÍZA BUENO DOS REIS 
PEDRO AMÉRICO FRANÇA MARTINS 
 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE EFLUENTES DA SUINOCULTURA INDUSTRIAL COM O USO 
DE BIODIGESTORES 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
à Faculdade de Engenharia e Arquitetura da 
Universidade FUMEC, como requisito parcial 
para a conclusão do curso de Engenharia 
Química. 
. 
 
 
___________________________________________________________ 
Orientadora: Daniel Dornellas Athayde – FEA/FUMEC 
 
___________________________________________________________ 
Participante da banca: Janaina Kizzi de Morais Silva – FEA/FUMEC 
 
____________________________________________________________ 
Participante da banca: Tania Mara Grígolli Almeida – FCH/FUMEC 
 
_______________________________________________________________ 
Professor(a) da disciplina: Kétnes Ermelinda de G. Lopes Costa – FEA/FUMEC 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 02 de dezembro de 2020. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Em primeiro lugar, agradecemos a Deus por ter nos dado sabedoria, 
persistência e tranquilidade durante nossa trajetória universitária e, principalmente, 
durante nosso Trabalho de Conclusão de Curso. 
Agradecemos o nosso orientador Professor Daniel Dornellas, por toda 
persistência, carinho, dedicação, disponibilidade e conhecimentos compartilhados 
desde o primeiro momento que o escolhemos para ser nosso orientador. Sempre 
nos lembraremos de todo o suporte que ele nos deu. 
Agradecemos todos os professores da Universidade FUMEC que de alguma 
forma contribuíram com nossa formação acadêmica e nos deu capacidade para o 
desenvolvimento desse projeto. 
Agradecemos aos nossos amigos e colegas de classe pelo apoio e suporte 
durante a concretização dessa etapa. 
Finalmente, agradecemos às nossas famílias por estarem ao nosso lado em 
todos os momentos importantes das nossas vidas, esse trabalho é dedicado a 
vocês. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
A carne suína é um dos alimentos mais consumidos no mundo e o Brasil é o quarto 
maior produtor dessa proteína animal. Para atender essa demanda, as suinoculturas 
industriais investem na criação dos suínos em confinamento, em que o efluente 
dessa atividade se encontra em forma líquida. Por ser um efluente com alta 
capacidade poluidora, o mesmo necessita de um tratamento para poder ser 
descartado no ambiente. O presente trabalho propõe a utilização do biodigestor do 
tipo canadense para o tratamento do efluente de uma granja hipotética. Para isso, foi 
determinada a quantidade de efluente diária de 240.985,5 L, e, a partir desse dado, 
foi dimensionado o biodigestor que atendesse essa demanda. A partir do 
dimensionamento, foram determinadas que as quantidades de biogás, que possui a 
composição de 65% de metano e 35% de dióxido de carbono, e biofertilizante 
produzidos durante o processo foram de 5.562 m3/dia e 84,35 m3/dia, 
respectivamente. Com isso, foi estudado as possíveis aplicações desses produtos 
como a geração de energia elétrica,7.680 kWh/dia, e adubo, 168.689,85 L/dia. 
Também foi feito uma análise econômica do projeto, mostrando seu custo inicial e 
custo de manutenção, análise do crédito de carbono e o payback que foi de 14,67 
meses. Esse trabalho pode vir a ser embasamento teórico para a viabilidade de 
implantação de biodigestores em suinoculturas reais. 
Palavras-chave: suinocultura, biodigestor, biogás, biofertilizante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
Pork meat is one of the most consumed foods in the world and Brazil is the fourth 
largest producer of this animal protein. To meet the demand, industrial swine 
producers invest in the creation of these animals in confinement, where the effluent 
from this activity is in liquid form. As it is an effluent with a high polluting capacity, it 
requires treatment to be discharged into the environment. The present work 
proposes the use of the Canadian-type biodigester for the treatment of effluent from 
a hypothetical farm. The daily effluent of 240,985.5 liters was estimated, and based 
on this data, the biodigester that met this demand was designed. From the desing, 
the quantities of biogas, which has the composition of 65% methane and 35% carbon 
dioxide, and biofertilizer obtained during the process were determined to be 5,562 
m3/day and 84.35 m3/day, respectively. Moreover, both produtcs were studied as 
possible applications of these products as the generation of electric energy and 
fertilizer. An economic analysis of the project was also carried out, showing its initial 
cost and maintenance cost, carbon credit analysis and the payback, which was 14.67 
months. This work may prove to be a theoretical basis for the feasibility of 
implementing biodigesters in real swine farms. 
Keywords: swine farm, biodigester, biogas, biofertilizer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Gráfico 01 – Produção de suínos em milhares de toneladas no Brasil em 
maio de 2020................................................................................. 
20 
Gráfico 02 – Quantidade média anual de suínos abatidos pelas maiores 
empresas produtoras de suínos do Brasil..................................... 
22 
Quadro 01 – Legislação da Suinocultura Industrial............................................ 25 
Figura 01 – Esquema de um biodigestor do modelo canadense..................... 28 
Figura 02 – Biodigestor construído em uma suinocultura................................ 28 
Quadro 02 – Tipos de tratamentos de efluentes mostrando suas vantagens e 
desvantagens................................................................................ 
29 
Figura 03 – Esquema da decomposição anaeróbia......................................... 30 
Figura 04 – Evolução da composição ideal do gás gerado no processo de 
digestão anaeróbica de resíduos.................................................. 
33 
Figura 05 – Representação do biodigestor do modelo indiano........................ 39 
Figura 06 – Representação do biodigestor do modelo chinês......................... 40 
Figura 07 – Representação do biodigestor do modelo canadense.................. 41 
Figura 08 – Representação do biodigestor do modelo batelada...................... 42 
Figura 09 – Croqui da fossa do Biodigestor A.................................................. 50 
Figura 10 – Representação do ângulo do talude do Biodigestor A.................. 51 
Figura 11 – Croqui do Biodigestor B................................................................. 55 
Gráfico 03 – Produção de biogás....................................................................... 59 
Figura 12 – Vista isométrica do grupo de energia............................................ 63 
Figura 13 – Geração distribuída....................................................................... 63 
 
 
Figura 14 – Fluxograma do tratamento e pós-tratamento do efluente............. 68 
Quadro 03 – Legenda do Fluxograma.......................... ..................................... 69 
Gráfico 04 – Comparativoentre a linha de base (lagoa de estabilização) e o 
 projeto implementando o uso de biodigestores............................. 73 
Gráfico 05 – Emissões de CH4 no projeto, em tCO2, e as suas porcentagens.... 74 
Gráfico 06 – Comparação entre emissões com o passar dos anos................... 75 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 01 – Ranking das 20 maiores indústrias de carne suína do mundo...... 15 
Tabela 02 – Proporção entre quantidade de resíduos e quantidade de água 
para diferentes tipos de resíduos animais..................................... 
37 
Tabela 03 – Composição do biofertilizante....................................................... 43 
Tabela 04 – Composição média do biogás....................................................... 43 
Tabela 05 – Quantidade de dejetos líquidos produzidos por suínos de 
acordo com sua fase no sistema de produção.............................. 
45 
Tabela 06 – Apresentação dos suínos em suas distintas fases da granja em 
questão.......................................................................................... 
47 
Tabela 07 – Quantidade de dejeto gerados por dia na granja.......................... 48 
Tabela 08 – Tamanhos utilizados para a construção do Biodigestor A............ 54 
Tabela 09 – Tamanhos utilizados para a construção do Biodigestor B............ 56 
Tabela 10 – Valores tabelados da metodologia Chen para sólidos voláteis e 
pela capacidade de produção de metano pelo dejeto................... 
57 
Tabela 11 – Poder Calorífico do biogás em função da sua composição.......... 58 
Tabela 12 – Equivalência energética de 1 m3 de biogás composto por 65% 
de metano em comparação com outras fontes energéticas.......... 
61 
Tabela 13 – Equivalência energética do biogás produzido na granja por dia... 61 
Tabela 14 – Redução de GEE do projeto.......................................................... 74 
Tabela 15 Orçamento dos materiais utilizados para implantação dos 
biodigestores e dos equipamentos auxiliares................................ 
77 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária 14 
pH – Potencial de Hidrogênio 15 
CO2 – Dióxido de Carbono 18 
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 20 
PIB– Produto Interno Bruto 20 
CEPEA – Centro de Estudos Avançados em Economia Aplicada 21 
H2NCOONH4 – Carbamato de Amônio 23 
NH3 – Amônia 23 
NH4+ – Amônio 23 
N2O – Óxido Nitroso 23 
N2 – Gás Nitrogênio 23 
CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente 24 
ATSDR – Agency for Toxic Substances and Disease Registry 33 
H2S Ácido Sulfídrico 33 
C – Carbono 35 
N – Nitrogênio 35 
P – Fósforo 35 
S – Enxofre 35 
TRH – Tempo de Retenção Hidráulica 35 
 
 
DBO– Demanda Bioquímica de Oxigênio 36 
DQO– Demanda Química de Oxigênio 35 
VBA Volume do Biodigestor A 49 
VDL Volume de Dejetos Líquidos 49 
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 63 
CEMIG – Companhia Energética de Minas Gerais 63 
MDL– Mecanismo de Desenvolvimento Limpo 70 
GEE– Gases do Efeito Estufa 70 
CH4– Metano 73 
GWP– Global Warming Factor 74 
RCE Reduções Certificadas de Emissões 76 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO.............................................................................. 14 
1.1 Objetivos Geral e Específico...................................................... 18 
1.1.1 Objetivo Geral.............................................................................. 19 
1.1.2 Objetivos Específicos................................................................. 19 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA........................................................ 20 
2.1 Suinocultura Industrial............................................................... 20 
2.1.1 Contexto da Suinocultura Industrial no Brasil......................... 20 
2.1.2 Impactos Ambientais da Suinocultura Industrial..................... 22 
2.1.3 Legislação.................................................................................... 24 
2.1.4 Tratamento dos Efluentes Gerados........................................... 26 
2.2 Decomposição Anaeróbica........................................................ 30 
2.2.1 Etapas da Digestão..................................................................... 31 
2.2.1.1 Hidrólise....................................................................................... 31 
2.2.1.2 Acidogênese................................................................................ 31 
2.2.1.3 Acetogênese................................................................................ 31 
2.2.1.4 Metanogênese.............................................................................. 32 
2.2.2 Cinética da Digestão Anaeróbica............................................... 32 
2.3 Biodigestores............................................................................... 33 
2.3.1 Condições para Operações com Biodigestores....................... 33 
2.3.1.1 Oxigênio....................................................................................... 34 
2.3.1.2 Temperatura................................................................................. 34 
2.3.1.3 Faixa de pH.................................................................................. 35 
2.3.1.4 Disponibilidade de Nutrientes.................................................... 35 
2.3.1.5 Tempo de Retenção Hidráulica.................................................. 35 
2.3.1.6 DBO e DQO.................................................................................. 36 
2.3.1.7 Sólidos Voláteis........................................................................... 37 
2.3.1.8 Quantidade de água.................................................................... 37 
2.3.2 Modelos de Biodigestores.......................................................... 38 
2.3.2.1 Modelos Contínuos..................................................................... 38 
2.3.2.1.1 Modelo Indiano............................................................................ 38 
2.3.2.1.2 Modelo Chinês............................................................................. 39 
2.3.2.1.3 Modelo Canadense...................................................................... 40 
 
 
2.3.2.2 Modelos Descontínuos............................................................... 41 
2.3.2.2.1 Modelo Batelada.......................................................................... 42 
2.3.2.2.2 Modelo Naval............................................................................... 42 
2.4 Biogás e Biofertilizante............................................................... 42 
2.4.1 Biofertilizante............................................................................... 42 
2.4.2 Biogás........................................................................................... 43 
3 METODOLOGIA........................................................................... 45 
4 ESTUDO DE CASO...................................................................... 48 
4.1 Determinação da Quantidade de Efluente Gerado................... 47 
4.2 Escolha do Biodigestor.............................................................. 49 
4.2.1 Biodigestor A............................................................................... 49 
4.2.2 Biodigestor B............................................................................... 54 
5 POTENCIAL DE GERAÇÃO DE ENERGIA DO BIOGÁS........... 57 
5.1 Análise Gráfica da Produção de Biogás................................... 59 
5.2 Equivalência Energética do Biogás........................................... 60 
5.3 Energia Elétrica a partir do Biogás............................................ 61 
5.3.1 Geração Distribuída....................................................................63 
5.4 Sistema de Queima Flare............................................................ 65 
6 ESTIMATIVA TEÓRICA DA PRODUÇÃO DO BIOFERTILIZANTE 66 
6.1 Utilização do Biofertilizante........................................................ 67 
7 FLUXOGRAMA DO PROCESSO................................................. 68 
8 REDUÇÃO DOS GASES DO EFEITO ESTUFA.......................... 70 
8.1 Obtenção de Reduções Certificadas de Emissões.................. 76 
8.2 Comercialização de Reduções Certificadas de Emissões...... 76 
9 VIABILIDADE ECONÔMICA........................................................ 77 
9.1 Orçamento para a implantação dos biodigestores.................. 77 
9.2 Manutenção.................................................................................. 78 
9.3 Payback........................................................................................ 78 
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................... 80 
 REFERÊNCIAS............................................................................. 84 
 ANEXO I........................................................................................ 93 
 ANEXO II....................................................................................... 94 
 ANEXO III...................................................................................... 95 
14 
 
1. INTRODUÇÃO 
De acordo a com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária 
(EMBRAPA), umas das principais fontes de proteína animal mais consumida no 
mundo é a carne suína. Neste segmento do mercado, são produzidas mais de 100 
milhões de toneladas da carne por ano, sendo que os maiores produtores são a 
China, a União Europeia e os Estados Unidos da América, respectivamente 
(EMBRAPA, 2019). Em um levantamento realizado pelo Departamento de 
Agricultura dos Estados Unidos em 2019, o Brasil ocupa o quarto lugar no ranking 
mundial de maiores produtores de carne suína com a produção de 4.098 milhares de 
toneladas de carne. 
A suinocultura industrial, que é uma granja de grande porte que faz a criação 
de suínos voltados para o mercado nacional e internacional, é uma atividade 
agroindustrial considerada altamente poluidora já que a mesma é feita em 
confinamento. Nesse tipo de produção é adotado o manejo de dejetos na forma 
líquida, o que se torna um agravante para os problemas de captação, 
armazenamento, tratamento, transporte e distribuição de dejetos (ITO et al., 2016). 
Caso o manejo dos dejetos não seja feito de forma adequada, ocorre o aumento da 
capacidade poluidora dessa atividade gerando impactos no ar, solo e recursos 
hídricos. 
Para reduzir a poluição gerada existem regulamentações de controle para o 
manejo dos dejetos. Essas regulamentações têm como objetivo delimitar o processo 
de licenciamento ambiental realizado pelos órgãos ambientais, que analisam o 
potencial poluidor do empreendimento, autorizando ou não a sua implementação 
(ITO et al, 2016). Pode-se citar como exemplo a Lei Federal 9.433, outorgada em 8 
de janeiro de 1997, que tem como uma das finalidades o cadastramento técnico 
federal de atividades potencialmente poluidoras ou utilizadoras de recursos 
ambientais (PALHARES, 2008). 
O tratamento dos dejetos provenientes da suinocultura industrial pode ser 
feito utilizando lagoas de decantação, esterqueiras, bioesterqueiras, biodigestores, 
compostagem e cama sobreposta ou biológica. Dentre essas, o tratamento que mais 
se destaca é o que faz o uso de biodigestores por ter baixo custo operacional, 
operacionalidade mais simples, facilidade de controle, elevada vida útil e pode ser 
15 
 
construído para diferentes escalas (SAMILAK et al., 2010 apud FRIGO et al. 2015). 
O funcionamento dos biodigestores consiste na contenção da biomassa residual em 
contato com microrganismos anaeróbicos que farão a decomposição dos dejetos 
(FERNANDES et al., 2014). O processo irá adequar os efluentes para que possam 
ser descartados no ambiente de acordo com a legislação, permitindo um aumento 
do valor do sistema produtivo da suinocultura ao produzir o biofertilizante e o biogás, 
que é utilizado como fonte de energia renovável. (DONG et al., 2010). 
Os tipos de biodigestores mais utilizados são os modelos indiano, chinês e 
canadense. A escolha de qual modelo a ser utilizado depende da finalidade, 
aplicação e nível tecnológico disponível (CORTEZ, LORA, GOMÉZ, 2008). Para 
maior eficiência do processo de decomposição, deve haver o controle de alguns 
parâmetros, sendo os principais: controle de oxigênio, temperatura, faixa de pH 
(potencial de hidrogênio), disponibilidade de nutrientes, tempo de retenção 
hidráulica, agitação e quantidade de água (FRIEHE J. et al., 2010). 
O biofertilizante gerado durante a decomposição anaeróbia é um tipo de 
adubo proveniente da matéria orgânica que não possui agentes patogênicos que 
poderiam causar danos para a saúde humana e para as plantas. O mesmo atuará 
no restabelecimento do húmus no solo trazendo benefícios para as propriedades 
químicas, físicas e biológicas (OLIVER et al., 2008). Para fins agrícolas, o uso de 
biofertilizante é considerado uma estratégia benéfica, pois o material consegue 
corrigir a acidez do solo, fornecer nutrientes para nutrição das plantas, reduzir a 
possibilidade do risco de erosão do solo, aumentar a porosidade do solo, favorecer a 
proliferação de bactérias, aumentar a produtividade das lavouras e reduzir o poder 
germinativo de sementes de plantas daninhas (OLIVER et al., 2008). 
O biofertilizante pode se apresentar na forma líquida ou sólida. Visto isso, o 
material proveniente da digestão anaeróbia com o uso de biodigestores se 
apresenta na forma líquida. Além de ser absorvido mais rapidamente pelo solo 
quando comparado com o biofertilizante sólido, reduz o uso de, principalmente, 
fertilizantes nitrogenados, o que diminui os impactos ambientais, e pode ser 
considerada uma fonte de renda complementar da suinocultura (OLIVER et al., 
2008). 
16 
 
O biogás gerado nos biodigestores é uma mistura de gases proveniente de 
decomposição da biomassa residual pela ação de bactérias anaeróbias (CCE, 2000 
apud FERNANDES, 2012). A composição do biogás dependerá de algumas 
variáveis, sendo elas, da fonte da biomassa, do modelo do biodigestor e das 
condições de operação (SILVA, 1996 apud FERNANDES, 2012). Ela será definida, 
principalmente, pela quantidade de lipídios existentes no dejeto (CCE, 2000 apud 
FERNANDES, 2012). 
O biogás é considerado um produto que agrega valor a suinocultura industrial 
devido ao fato do mesmo poder ser utilizado como fonte de energia renovável. Suas 
aplicações podem ser em motores de combustão interna, por exemplo, em 
geradores de energia elétrica, e em combustão direta, por exemplo, no aquecimento 
de caldeiras para a produção de vapor. A sua conversão em energia permite o 
reaproveitamento da energia na suinocultura ou até disponibilizar o excesso de 
energia elétrica para a empresa de distribuição de energia. Portanto, a suinocultura 
tem o potencial de se tornar um processo mais sustentável a partir da geração do 
biofertilizante e do biogás, assim como o tratamento apropriado dos resíduos 
gerados. 
Com isso, este trabalho está estruturado em 10 capítulos que possuem a 
seguinte divisão: 
• Capítulo 01- Introdução: expõe um resumo geral sobre a suinocultura industrial 
e o uso de biodigestores e também apresenta uma breve descrição do que 
será abordado em cada capítulo. Nesse capítulo também apresenta os 
objetivos a serem alcançados a partir do desenvolvimento do trabalho. 
 
• Capítulo 02- Revisão Bibliográfica: apresenta toda a revisão bibliográfica 
utilizada para o desenvolvimento do trabalho. O capítulo se divide nos 
seguintes tópicos: 
 
-Suinocultura Industrial: apresenta o contexto da suinocultura industrial no 
Brasil, mostrando seu valor econômico e seus impactos ambientais; esclarececomo deve ser feito o descarte dos efluentes de acordo com a legislação, 
como também mostra as opções de tratamento dos dejetos. 
17 
 
-Decomposição Anaeróbia: detalha o processo de decomposição 
anaeróbia descrevendo as etapas do processo e também apresenta a cinética 
desse tipo de decomposição. 
-Biodigestores: mostra as condições de operações ideais para esse tipo de 
reator e apresenta o estado da arte de biodigestores disponíveis no mercado. 
-Biogás e Biofertilizante: apresentam-se os dois produtos obtidos do 
processo, com o detalhamento da composição dos mesmos e suas principais 
utilidades. 
• Capítulo 03- Metodologia: detalha a metodologia utilizada para a realização do 
trabalho. 
 
• Capítulo 04- Estudo de caso: expõe o dimensionamento de um biodigestor para 
uma granja teórica de ciclo completo e que possui 20.573 animais. Nesse 
capítulo será mostrado como é determinada a quantidade total de efluente a 
ser tratado por dia, além de mostrar as etapas do dimensionamento do 
biodigestor do tipo canadense. 
 
• Capítulo 05- Potencial de Geração Energética de Biogás: determina a 
quantidade teórica de biogás produzido a partir do tratamento do efluente da 
granja em questão utilizando o Método Chen; apresenta uma análise gráfica da 
produção de biogás; mostra a equivalência energética do biogás em 
comparação com outras fontes de energia; apresenta a quantidade de energia 
elétrica produzida a partir do biogás e determina a funcionalidade do sistema 
flare. 
 
• Capítulo 06- Estimativa Teórica da Produção do Biofertilizante: estima a 
quantidade de biofertilizante produzido, sua utilização, como também a 
economia gerada ao produtor que dê preferência para a utilização do 
biofertilizante. 
 
• Capítulo 07- Fluxograma do Processo: apresenta um fluxograma esquemático 
do processo, mostrando os principais produtos e subprodutos gerados. 
 
18 
 
• Capítulo 08- Redução de Gases do Efeito Estufa: apresenta a redução na 
emissão anual de toneladas de CO2 (dióxido de carbono) a partir da 
implementação do biodigestor, assim como o crédito de carbono obtido a partir 
do tratamento do efluente da granja. 
 
• Capítulo 09: Viabilidade Econômica: mostra o orçamento para a instalação do 
biodigestor dimensionado, incluindo os principais equipamentos necessários 
que complementam o projeto, e mostra o payback do retorno do investimento 
que será feito. 
 
• Capítulo 10- Considerações finais: apresenta uma síntese dos resultados 
obtidos neste trabalho e apresenta recomendações para estudos e atividades 
futuras. 
 
1.1 OBJETIVOS GERAL E ESPECÍFICOS 
1.1.1 Objetivo Geral 
O objetivo desse trabalho é projetar um sistema de biodigestores em uma 
suinocultura industrial hipotética e avaliar os benefícios da utilização desse sistema 
para tratamento de dejetos a partir de duas abordagens principais: econômica e 
ambiental. 
1.1.2 Objetivos Específicos 
O presente trabalho possui como objetivos específicos: 
• Fazer um levantamento do contexto da suinocultura industrial no Brasil. 
• Apresentar os impactos econômicos e ambientais gerados pela suinocultura. 
• Expor as razões dos biodigestores serem a forma mais adequada e benéfica 
de tratamento. 
• Mostrar as etapas da decomposição anaeróbia. 
• Apresentar o funcionamento dos biodigestores para essa finalidade. 
• Projetar sistema de biodigestores para a suinocultura industrial hipotética 
proposta. 
19 
 
• Descrever os produtos provenientes desse processo, como também mostrando 
as suas utilidades. 
• Mostrar a viabilidade econômica e ambiental para a implantação do biodigestor 
em propriedades agroindustriais, que é o caso da suinocultura industrial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1SUINOCULTURA INDUSTRIAL 
2.1.1 Contexto da Suinocultura Industrial no Brasil 
Ocupando o 4º lugar no ranking mundial de produção de suínos para corte, os 
levantamentos feitos pela EMBRAPA, em 2019, mostraram que 81% da produção de 
suínos do Brasil foram destinados para o mercado interno e os outros 19% foram 
destinados para exportação (EMBRAPA, 2019). Dentre os estados brasileiros, os 
que mais produziram carne suína foram Santa Catarina, Paraná e Rio Grande do 
Sul. Conforme apresentado no Gráfico 01, estes três estados juntos produziram 
cerca de 2.700 milhares de toneladas de carne suína no mês de maio de 2020, 
representando 66% da produção nacional. 
Gráfico 01- Produção de suínos em milhares de toneladas no Brasil em maio de 
2020 
 
Fonte: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, 2020. 
A importância do mercado de carne suína é notável no contexto nacional. Em 
2018, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) apontou que o Brasil 
possuía um rebanho próximo de 41,4 milhões de suínos, sendo que, a cidade de 
Toledo, no Paraná, concentrava a maior parte desses. Em 2019, o Brasil, faturou 
cerca de 6,2 bilhões de reais com a exportação de carne suína. Esse valor 
impulsionou o crescimento do PIB (Produto Interno Bruto) do agronegócio nacional, 
1.119
841
760
502
247
214
179
178
26
12
46
Santa Catarina
Paraná
Rio Grande do Sul
Minas Gerais
Mato Grosso
São Paulo
Mato Grosso do…
Goiás
Espírito Santo
Bahia
Outros
QUANTIDADE DE SUÍNOS
21 
 
que fechou o ano de 2019 em 21,4% do PIB brasileiro total, calculado pelo Centro 
de Estudos Avançados em Economia Aplicada (CEPEA, 2019). 
Os maiores provedores desse crescimento são as empresas multinacionais 
JBS e BRF, que atendem o mercado interno e externo, e a empresa Aurora 
Alimentos, que atende apenas o mercado nacional. As empresas citadas estão entre 
as maiores produtoras de carne suína no mundo e, em 2016, as três faziam parte do 
ranking mundial das 40 maiores indústrias do ramo (PIG INTERNATIONAL, 2016). A 
Tabela 01 mostra as 20 primeiras posições desse ranking, no qual a JBS ocupou a 
2ª colocação, a BRF a 9ª colocação e a Aurora Alimentos a 17ª posição. 
Tabela 01- Ranking das 20 maiores indústrias de carne suína do mundo de acordo 
com a Pig International 
COLOCAÇÃO EMPRESA PAÍS 
1° WH Group China 
2° JBS Brasil 
3° Danish Crown Dinamarca 
4° Tonnies Alemanha 
5° Yurun Group China 
6° Vion Food Alemanha 
7° Hormel Food EUA 
8° Coren Espanha 
9° BRF Brasil 
10° Zhongpin China 
11° Jinlou Group China 
12° New Hope China 
13° Westfleisch Alemanha 
14° La Coop Federee Canadá 
15° Wen's Food China 
16° Truein Group China 
17° Aurora Alimentos Brasil 
18° Cooperl França 
19° Group Bigard França 
20° Belgian Pork Bélgica 
Fonte: Adaptado de Pig International, 2016. 
22 
 
Para suprir esse mercado, o número de suínos abatidos anualmente nas 
empresas de grande porte chega aos milhões. O Gráfico 02 apresenta a quantidade 
média de suínos abatidos por essas empresas no período de um ano. 
Gráfico 02- Quantidade média anual de suínos abatidos pelas maiores empresas 
produtoras de suínos do Brasil de acordo com a Pig International 
 
Fonte: O Valor Econômico, 2016. 
2.1.2 Impactos Ambientais da Suinocultura Industrial 
O crescimento da suinocultura industrial brasileira ocorreu a partir da década 
de 70 com a modernização do sistema produtivo (ITO et al.,2016). Para alcançar 
essa modernização, e consequentemente, ter uma maior produtividade, a produção 
suinícola passou a ser feita de forma intensiva e confinada, com isso o volume de 
dejetos aumentou de maneira significativa nas granjas produtoras. 
Os efluentes da suinocultura são compostos, principalmente, por resíduos de 
ração, esterco, urina e água. Algumas variáveis definem a quantidade de dejetos 
produzida, sendo elas: o tamanho da suinocultura, o peso médio e a raça dos 
animais, fatores ambientais e a dieta dos porcos (ITO et al.,2016). Os principais 
componentes dos dejetos que aumentam a sua capacidade poluidora são o 
nitrogênio, o fósforo e alguns metais pesadoscomo o zinco e o cobre. 
5
9,6
28
Aurora Alimentos BRF JBS
SU
ÍN
O
S 
A
B
A
TI
D
O
S 
(m
lh
õ
es
)
EMPRESAS
23 
 
Microrganismos fecais patogênicos também podem estar presentes (FERNANDES, 
2012). 
O sistema de confinamento contribuiu para a utilização do manejo de dejetos 
na forma líquida, o que intensifica a capacidade poluidora da suinocultura caso não 
haja um manejo eficiente dos efluentes gerados por essa atividade (ITO et al., 2016). 
De acordo com Perdomo (1999), em média, pode-se considerar que um suíno 
produz uma quantidade de dejetos igual à mesma quantidade de esgoto de cinco 
pessoas diariamente. Portanto, o grande potencial poluidor dessa atividade torna-se 
um alerta para os impactos ambientais que podem ser causados na água, na terra e 
no ar. 
Os dejetos lançados em recursos hídricos sem passar por alguma forma de 
tratamento além de promover a eutrofização dos corpos d’água podem modificar o 
bioma aquático e também aumentar a disseminação de organismos que podem 
causar doenças nos animais e nos seres humanos que consumirem dessa água 
(ITO et al., 2016). Exemplos de doenças tipicamente disseminadas dessa forma são: 
febre aftosa, leptospirose e peste suína. 
Já a poluição no solo é ocasionada quando dejetos de suínos são utilizados 
como fertilizante agrícola sem que esses tenham passado por alguma forma de 
tratamento. O impacto ambiental está diretamente relacionado com o aumento da 
concentração de nitrogênio e fósforo, que ocorrem a partir da infiltração e do 
escorrimento superficial respectivamente (OLIVEIRA, 2016). 
Em relação à poluição atmosférica, essa é gerada a partir da emissão de 
gases voláteis pela urina e pelas fezes de suínos (ITO et al., 2016). Os principais 
gases emitidos são o carbamato de amônio (H2NCOONH4), que se dissocia em 
amônia (NH3) e dióxido de carbono (CO2), o amônio (NH4+), óxido nitroso (N2O), e o 
gás nitrogênio (N2). Além desses, é gerado o gás metano a partir da decomposição 
anaeróbia do dejeto. A preocupação relacionada a esses é que os mesmos podem 
intensificar o efeito estufa. 
 
 
24 
 
2.1.3 Legislação 
 Devido ao alto potencial poluidor e os impactos que podem ser causados pela 
suinocultura industrial, a legislação brasileira possui normas específicas para 
regulamentar o manejo dos dejetos e resíduos gerados. As leis podem atender em 
âmbito estadual e também em âmbito federal, porém as mesmas se baseiam 
principalmente nas normatizações feitas pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente 
(CONAMA) nas resoluções 237/97 e 357/05. De acordo com o CONAMA, a 
resolução 237/97 enquadra a suinocultura como uma atividade que pode causar 
grande impacto ambiental, devido a isso, a mesma exige licenciamento para ser 
colocada em atividade. 
Outra resolução do órgão, a de número 357/05, tem como uma de suas 
finalidades dispor acerca dos padrões para o lançamento de efluentes. Esta norma 
define a espécie de água entre doce, salina e salobra, além de qualificar em qual 
ambiente se situa o recurso hídrico. A partir disso existe um tratamento específico 
para cada condição, incluindo uma opção de despejo e uma medida a se tomar caso 
a água esteja em condições indevidas. Com isso, para ser feito o descarte de 
qualquer efluente derivado da suinocultura industrial, o mesmo deve atender às 
especificações exigidas pela resolução. 
Algumas questões normatizadas pela resolução 357/02, podem mudar de 
acordo com cada estado. A granja deve seguir as normas estabelecidas pelo estado 
que o mesmo se situa. Em Minas Gerais deve ser seguida a Lei Nº 21.972, de 21 de 
janeiro de 2016, que tem como objetivo dispor sobre o Sistema Estadual de Meio 
Ambiente e Recursos Hídricos além de outras providências. Existem outras leis que 
irão ser aplicadas no licenciamento ambiental da suinocultura como também 
estabelecerão as sanções penais para os produtores que não seguirem as regras. 
No Quadro 01 essas leis são apresentadas (PALHARES, 2008 apud ITO et al., 
2016). 
 
 
 
25 
 
Quadro 01- Legislação da Suinocultura Industrial 
LEGISLAÇÃO DESCRIÇÃO 
 
Decreto 24.643, de 10 de junho de 1934 
 
 
Código das Águas. 
 
Lei 4.771, de 15 setembro de 1965 
 
 
Código Florestal. 
 
Lei 6.938, de 31 de agosto de 1981 
 
Estabelece a finalidade e mecanismos de 
formulação e aplicação da Política de 
Meio Ambiente, constitui o Sistema 
Nacional do Meio Ambiente e institui o 
Cadastro de Defesa Ambiental e o 
Conselho Nacional do Meio Ambiente. 
 
Lei 7.347, de 24 de julho de 1985 
 
Disciplina a ação civil pública de 
responsabilidade por danos causados ao 
meio ambiente e ao consumidor e dá 
outras providências. 
 
Resolução Conama 1, de 23 de janeiro de 
1986 
Estabelece diretrizes gerais para o uso e 
implementação da Avaliação de Impacto 
Ambiental e Estudo de Impacto Ambiental. 
 
Lei 9.605, de 12 de fevereiro de 1998 
 
Dispões sobre as sanções penais e 
administrativas derivadas de condutas e 
atividades lesivas ao meio ambiente. 
 
Lei 9.433, de 8 de janeiro de 1997 
 
Institui o Cadastro Técnico Federal de 
Atividades Potencialmente Poluidoras ou 
Utilizadoras de Recursos Ambientais. 
Lei 9.984, de 17 de julho 2000 
Cria a Agência Nacional das Águas 
(ANA), para implementação da Política 
Nacional de Recursos Hídricos e 
Coordenação do Sistema Nacional de 
Gerenciamento de Recursos Hídricos. 
Fonte: PALHARES (2008) apud ITO et al. (2016). 
 
 
26 
 
2.1.4 Tratamento dos Efluentes Gerados 
A fim de reduzir os impactos gerados pela suinocultura industrial, os efluentes 
dessa atividade podem passar por diversos tipos de tratamentos. Esses tratamentos, 
além de adequar os efluentes a serem descartados de acordo com a legislação 
brasileira, podem criar uma oportunidade de negócio se tornando uma segunda 
fonte de renda ao produtor com a venda de subprodutos gerados pelo manejo dos 
dejetos. 
Um dos principais sistemas de tratamento dos dejetos são as chamadas 
lagoas de decantação. Esse sistema consiste no recolhimento e armazenamento 
dos dejetos em lagoas construídas para essa finalidade. O efluente fica retido nessa 
lagoa onde ocorrerá a sedimentação da matéria orgânica e a degradação biológica 
por microrganismos (SOUZA et al., 2016). Esse tipo de tratamento é amplamente 
utilizado por ser de baixo custo, porém apresenta desvantagens por necessitar de 
grande área para a sua implementação, de modo a garantir grandes tempos de 
retenção. Além disso, os dejetos precisam de um pós-tratamento para atenderem às 
normas de emissões de efluentes líquidos (BELLI FILHO et al., 2001). 
Outro sistema utilizado é a estabilização de dejetos em esterqueiras e 
bioesterqueiras. Nesse tipo de tratamento os efluentes são armazenados em 
estruturas de alvenaria que podem ou não serem divididas em duas câmaras: uma 
para digestão anaeróbia e outra para o armazenamento dos dejetos. O princípio de 
funcionamento do sistema é o mesmo das lagoas de decantação em que o dejeto 
fica retido enquanto sofre degradação biológica. Apesar de fácil operação e baixo 
custo de implantação, esse tipo de sistema apresenta desvantagens no custo do 
transporte, armazenamento e distribuição do dejeto para ser tratado e também do 
biofertilizante gerado no final do tratamento. 
A compostagem também pode ser utilizada para o tratamento dos dejetos de 
suínos. Nesse sistema, o dejeto líquido é misturado à serragem, palha ou marvalha, 
dentro de câmaras de compostagem, até que se obtenha uma proporção ideal de 
1 Kg de substrato para 10 litros (L) de dejetos líquidos (OLIVEIRA, 2016). Após a 
obtenção da mistura, ocorre a fermentação da matéria orgânica e a evaporação da 
água presente no meio, o que gera um aumento significativo da temperatura, 
característica da primeira parte do processo. A segunda etapa, também chamada de 
27 
 
maturação, tem como objetivo a eliminação de patogênicos e a estabilização da 
matéria orgânica,através do revolvimento do composto, que promove a sua 
oxigenação e mantém a temperatura do meio elevada. Por tratar de uma forma de 
fermentação aeróbia, esse tipo de tratamento não permite odores desagradáveis 
quando comparada aos sistemas de fermentação anaeróbicos. Além disso, pelo 
composto obtido se encontrar na forma sólida ele se torna mais fácil de ser estocado 
e transportado. Porém, algumas desvantagens são apontadas no sistema como a 
necessidade de mão de obra constante para o reviramento do composto, o 
monitoramento do processo de compostagem e o alto custo do substrato que será 
misturado ao dejeto líquido. 
A cama sobreposta possui o mesmo princípio de funcionamento da 
compostagem, porém ocorre dentro das baias de confinamento dos suínos que 
contém uma camada de substrato previamente colocada. Os dejetos dos animais 
são depositados diretamente no substrato dando início ao processo de 
compostagem aeróbica (OLIVEIRA, 2016). As vantagens desse sistema estão 
relacionadas ao baixo custo de instalação e de manejo dos dejetos, porém, há um 
alto custo na obtenção do substrato, um maior cuidado com a saúde dos animais e 
as baias devem possuir uma ventilação adequada. 
Os biodigestores se apresentam como uma das melhores tecnologias para o 
tratamento dos efluentes. Além de promover o tratamento adequado à legislação e a 
produção do biofertilizante, produz o biogás que será coletado e usado como fonte 
de energia. O processo consiste na contenção dos dejetos nos reatores biológicos, 
em contato com microrganismos anaeróbios, que promoverão a decomposição da 
matéria orgânica (FERNANDES, 2012). Os biodigestores são constituídos pelo 
tanque de retenção da biomassa e do gasômetro, que é uma câmara hermética que 
armazenará o biogás (FIGURA 01). 
 
 
 
 
28 
 
Figura 01- Esquema de um biodigestor do modelo canadense 
 
Fonte: EBAH, 2010. 
Apesar do alto investimento para a implantação do processo, o uso de 
biodigestores é a opção mais viável para a produção de energia a partir dos dejetos 
que passam pelo tratamento (CALZA et al., 2015). Caso haja um excedente de 
energia produzida à mesma pode ser vendida para a distribuidora de energia local. 
Na Figura 02, é apresentada uma ilustração de um biodigestor do modelo 
canadense construído para o tratamento de dejetos de uma granja de suínos. 
Figura 02- Biodigestor construído em uma suinocultura 
 
 Fonte: Próprios Autores, 2020. 
 O Quadro 02 apresenta um quadro comparativo dos principais métodos de 
tratamento de resíduos utilizados na suinocultura, focando nas suas vantagens e 
desvantagens. 
 
29 
 
Quadro 02- Tipos de tratamentos de efluentes mostrando suas vantagens e 
desvantagens 
FORMA DE TRATAMENTO VANTAGENS DESVANTAGENS 
Lagoa de decantação 
- Baixo custo de instalação. 
- Baixo custo de manutenção 
e operação; 
- Simples operacionalidade. 
- Necessidade de grande área 
para implementação; 
- Necessidade de pós 
tratamento dos dejetos. 
Esterqueiras/Bioesterqueiras 
- Baixo custo de instalação. 
- Baixo custo de manutenção 
e operação; 
- Simples operacionalidade. 
- Alto custo de transporte, 
armazenamento e distribuição 
dos dejetos a serem tratados e 
do biofertilizante produzido por 
estar na forma líquida. 
Compostagem 
 
- Baixo custo de instalação. 
- Não há a produção de odres 
desagradáveis; 
- Baixo custo de manutenção. 
- Facilidade de transporte, 
armazenamento e distribuição 
do biofertilizante produzido por 
estar na forma sólida. 
- Necessidade de mão de obra 
constante para o reviramento 
do composto; 
- Monitoramento constante do 
processo; 
- Alto custo do substrato 
utilizado. 
 
Cama sobreposta 
- Baixo custo de instalação; 
- Baixo custo de manejo dos 
dejetos; 
- Baixo custo de manutenção 
e operação; 
- Simples operacionalidade. 
- Alto custo do substrato 
utilizado. 
- Risco à saúde dos animais; 
- Infraestrutura adequada para 
eficiência do processo. 
Biodigestores 
- Baixo custo de operação; 
- Simples operacionalidade. 
- Fácil controle do sistema de 
tratamento; 
- Produção de subproduto de 
alto valor econômico; 
 
- Alto custo de instalação; 
- Investimento inicial para a 
utilização do biogás. 
Fonte: Próprios Autores, 2020. 
 
 
 
30 
 
2.2 DECOMPOSIÇÃO ANAERÓBIA 
A decomposição anaeróbia é o processo de degradação da matéria orgânica 
por microrganismos anaeróbios, formando como produto o biogás. De acordo com 
Araújo (2017), o processo de decomposição anaeróbia possui, necessariamente, 4 
etapas a nível bacteriano, sendo elas: hidrólise, acidogênese, acetogênese e 
metanogênese como mostrado na Figura 03. 
Figura 03- Esquema da decomposição anaeróbia 
 
Fonte: Adaptado de FRIEHE J. et al. (2010). 
31 
 
A equação geral para o processo de decomposição anaeróbia pode ser 
representada de acordo com a seguinte equação (KELLEHER et al., 2002): 
 Matéria Orgânica + H2 CH4 + CO2 + Biomassa + NH3 + H2S + Calor Eq.1 
2.2.1 Etapas da Digestão 
2.2.1.1 Hidrólise 
 A hidrólise é a primeira etapa no processo de decomposição anaeróbia. 
Nessa etapa, os compostos orgânicos complexos são decompostos em compostos 
orgânicos simples. A hidrólise é feita a partir da quebra dos compostos orgânicos 
complexos após a adição de água e também pelas enzimas que as bactérias 
excretam no meio fazendo com que esse fenômeno seja caracterizado como 
extracelular. A hidrólise dos compostos é descrita de acordo com a seguinte 
equação: Equação 2. 
 RCOOR + yH2O RCOOH + ROH Eq.2 
A partir da quebra dos compostos complexos em monômeros inicia-se o 
processo de biodigestão. Dessa forma, carboidratos são transformados em 
monossacarídeos, lipídeos são transformados em ácidos graxos e glicerol, e 
proteínas são transformadas em aminoácidos. 
2.2.1.2 Acidogênese 
Na segunda etapa do processo de decomposição anaeróbia, chamada de 
acidogênese, os monômeros resultantes da hidrólise são metabolizados por 
bactérias acidogênicas em ácidos graxos de cadeia curta, dióxido de carbono, 
hidrogênio e outros compostos. 
A quantidade de hidrogênio intermediário irá interferir diretamente na 
formação dos produtos dessa etapa. Caso a concentração de hidrogênio 
intermediário seja alta, a etapa será afetada negativamente, pois irá causar o 
acúmulo de ácido graxo, em consequência disso, o pH do meio diminui (ARAÚJO, 
2017). 
2.2.1.3 Acetogênese 
32 
 
Na acetogênese, os compostos provenientes da acidogênese são convertidos 
em precursores de biogás, por intermédio da ação de bactérias acetogênicas. A 
acetogênese é uma das fases que necessita de maior controle no processo, já que é 
importante haver o equilíbrio da quantidade de hidrogênio gerado para que o mesmo 
seja consumido pelas bactérias metanogênicas na próxima etapa do processo 
(ARAÚJO, 2017). 
2.2.1.4 Metanogênese 
A metanogênese é a 4ª e última etapa do processo. Ela é feita pelas bactérias 
metanogênicas, estritamente anaeróbias. Nessa fase, o ácido acético, o hidrogênio e 
o dióxido de carbono são convertidos em metano. Os microrganismos responsáveis 
por essa etapa do processo são divididos em dois grupos. O primeiro grupo é 
composto pelas bactérias metanogênicas hidrogenotróficas, essas produzem o 
metano a partir da metabolização do hidrogênio e do dióxido de carbono. Já o 
segundo grupo é composto pelas bactérias metanogênicas acetoclásticas, que 
produzem o metano a partir da redução do ácido acético e, de acordo com Friehe et 
al., essas são responsáveis por 70% do metano produzido no processo. As 
Equações 3 e 4 apresentam respectivamente a ação dessas bactérias. 
 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O Eq.3 
 CH3COOH CH4 + CO2 Eq.4 
2.2.2 Cinética da Digestão AnaeróbiaA Figura 04 apresenta a evolução da composição do gás gerado no processo 
de digestão anaeróbica de resíduos. Inicialmente, nitrogênio e oxigênio presentes 
são consumidos, ao mesmo tempo em que hidrogênio e dióxido de carbono são 
produzidos pela decomposição da matéria orgânica. Já nas etapas de acetogênese 
e metanogênese, o hidrogênio e o dióxido de carbono são convertidos para metano. 
Apesar dessa representação esquemática com uma descrição separada de cada 
estágio, os microrganismos atuam de forma simultânea e dependente entre si. 
 
 
33 
 
 
Figura 04- Evolução da composição ideal do gás gerado no processo de digestão 
anaeróbica de resíduos. 
 
Fonte: Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), 2001. 
O processo anaeróbico de conversão da matéria orgânica em metano é lento 
se comparado com processos aeróbicos de conversão de resíduos. As condições do 
processo, portanto, devem ser selecionadas de modo a garantir crescimento 
adequado das bactérias metanogênicas. Além disso, ocorre a produção de alguns 
gases contaminantes que prejudicam a utilização do biogás gerado no biodigestor, 
como o ácido sulfídrico, que é um gás altamente corrosivo. Apesar de não ser 
apresentado Figura 4, por ser um produto minoritário do processo, o projeto e 
operação do biodigestor deve levar em conta os parâmetros para minimizar a 
produção do H2S (ácido sulfídrico). 
2.3 BIODIGESTORES 
Os biodigestores são equipamentos utilizados para o processo de tratamento 
da matéria orgânica de origem animal ou vegetal. Este equipamento tem se 
destacado pela possibilidade de utilização de forma rentável dos subprodutos 
34 
 
provenientes do tratamento. Para maior eficiência no processo de tratamento, estes 
equipamentos possuem condições de operações ideais. As mesmas devem ser 
seguidas independente do modelo de biodigestor utilizado. 
2.3.1 Condições para Operações com Biodigestores 
A operação com biodigestores deve seguir uma série de condições a fim de 
garantir o parâmetro ideal para que as bactérias responsáveis por cada etapa da 
decomposição anaeróbia atinjam sua máxima eficiência de conversão. De acordo 
com Friehe et al., as condições para operações com os biodigestores são feitas a 
partir do controle de oxigênio, temperatura, faixa de pH, disponibilidade de 
nutrientes, tempo de retenção hidráulica, agitação e quantidade de água. 
2.3.1.1 Oxigênio 
A decomposição da matéria orgânica nos biodigestores é feita por 
microrganismos anaeróbios e facultativos (na presença de oxigênio, realizam 
respiração aeróbia e, na ausência desse gás, realizam os processos anaeróbios). 
Devido a isso, para maior eficiência do processo, o ambiente deve ser isento de 
oxigênio. O controle de entrada de oxigênio dentro do biodigestor é praticamente 
impossível de ser feito, mas o que garante a sobrevivência dos microrganismos 
anaeróbios é a coexistência dos mesmos com os microrganismos facultativos. Os 
últimos serão essenciais para consumir a pequena concentração de oxigênio que 
possa vir a entrar no biodigestor. 
2.3.1.2 Temperatura 
O controle da temperatura dos biodigestores deve ser feito, principalmente, 
por se tratar de um processo biológico. Os microrganismos responsáveis pela 
degradação da matéria orgânica possuem uma faixa de temperatura ideal. 
Temperaturas menores ou maiores que essa faixa ideal podem ocasionar na inibição 
ou morte dos microrganismos envolvidos no processo (FRIEHE et al., 2010). 
De acordo com Montilha (2005), durante o processo de biodigestão a 
temperatura pode variar de 10°C até 65° C, mas a faixa ideal para que o processo 
ocorra é de 30°C a 35 °C. Caso essa faixa de temperatura ideal não seja alcançada 
naturalmente um sistema de aquecimento externo pode ser acoplado ao biodigestor. 
35 
 
Como o Brasil possui um clima tropical, não é comum utilizar sistemas de 
aquecimento em biodigestores. 
2.3.1.3 Faixa de pH 
O valor de pH também segue uma faixa ideal como a temperatura. Com isso, 
o pH possui uma faixa ideal de acordo com a etapa da decomposição anaeróbia. Na 
hidrólise e na acidogênese o pH ideal é entre 5,2 a 6,3; já na acetogênese e 
metanogênese a faixa ideal é entre 6,5 a 8 (ARAÚJO, 2017). 
2.3.1.4 Disponibilidade de nutrientes 
Para Friehe (2010), existe uma concentração adequada de macro e 
micronutrientes que devem estar presentes no meio para que o processo de 
decomposição seja estável, ou seja, para que ocorra a degradação completa da 
matéria orgânica ou evitar que ocorra a inibição do crescimento das bactérias 
responsáveis pelo processo de degradação. Pode-se citar o carbono (C), nitrogênio 
(N), fósforo (P) e enxofre (S) como sendo os macronutrientes mais importantes para 
a formação de enzimas responsáveis pela atividade metabólica e a relação entre 
eles dentro do reator deve ser: C:N:P:S → 600:15:5:3. Já os minerais, vitaminas e 
aminoácidos são os principais micronutrientes e apesar de não possuírem uma 
relação fixa como os macronutrientes são essenciais para a sobrevivência dos 
microrganismos do meio e, os mesmos, são fornecidos nos dejetos dos animais. 
O controle da disponibilidade de nutrientes é feito por análise laboratorial do 
efluente a ser tratado. Caso a concentração esteja abaixo do ideal, é recomendado a 
adição desses no efluente antes que ele entre no biodigestor. A superdosagem pode 
estar relacionada com a dieta dos suínos, e deve ser controlada a fim de evitar a alta 
concentração de metais pesados nos animais e, principalmente, no biofertilizante 
produzido, evitando que o mesmo possa ser utilizado como adubo orgânico na 
agricultura (FRIEHE et al., 2010). 
2.3.1.5 Tempo de Retenção Hidráulica 
Friehe conceitua tempo de retenção hidráulica (TRH) como o tempo médio 
calculado para que um substrato permaneça em um biodigestor até a sua saída, a 
Equação 5 mostra como definir o tempo de retenção hidráulica matematicamente. 
36 
 
 𝑇𝑅𝐻 =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟
𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒
 
Eq. 5 
O tempo de retenção hidráulica deve ser ideal para manter o processo 
fermentativo. Caso o tempo de retenção seja curto, os microrganismos não irão 
decompor a matéria orgânica por completo e, consequentemente, resultará em um 
rendimento insuficiente do biogás. 
Oliveira (2006) afirma que no Brasil o tempo de retenção hidráulica adotado 
para a produção de biogás e do biofertilizante varia de 22 a 30 dias, sendo que a 
empresa responsável pelo projeto do biodigestor faz a escolha do número de dias 
que o efluente irá permanecer dentro do biodigestor. Esse controle é feito a partir do 
ajuste do volume do equipamento a ser instalado. 
2.3.1.6 DBO e DQO 
De acordo com Cortez, Lora e Gómez (2008), a demanda bioquímica de 
oxigênio (DBO) é a quantidade de oxigênio necessária para a estabilização 
bioquímica de um composto orgânico a partir da decomposição feita por 
microrganismos em condições aeeróbias. Já a demanda química de oxigênio (DQO) 
é definida como a quantidade de oxigênio necessária para a oxidação da matéria 
orgânica através de algum agente químico (MEES, 2006). 
Para Macedo (2001), a relação DBO/DQO é utilizada para definir o processo de 
tratamento a ser utilizado em determinado efluente, já que essa relação define a 
biodegradabilidade do rejeito, sendo elas: 
• DBO/DQO>0,6: tratamento feito por processo biológico. 
• 0,2<DBO/DQO<0,6: tratamento biológico possível. 
• DBO/DQO<0,2: tratamento biológico muito difícil. 
• DBO/DQO=1: não há material inerte a ação dos microrganismos. 
De acordo com Cortez, Lora e Gómez (2008), é estimado que o DBO e o DQO 
para os dejetos de suínos são 181 mg/g de sólidos totais e 1409 mg/g de sólidos 
totais, respectivamente. Já Silva (1973) apud Fernandes (2012), mostrou que a 
relação média DBO/DQO de efluentes provenientes da criação de suínos em37 
 
confinamento é 0,43, o que caracteriza esse dejeto como tratamento biológico 
possível. Nos resultados das análises físico-químicas feitas por Fernandes (2012) 
em uma suinocultura de ciclo completo que utiliza biodigestores para o tratamento 
do seu efluente mostrou que nos biodigestores á uma eficiência global de 67,38% de 
remoção do DBO e uma eficiência global de 52,61% de remoção do DQO, valores 
condizentes com a referência que a autora utilizou como base. 
2.3.1.7 Sólidos Voláteis 
De acordo com Cortez, Lora e Gómez (2008) apud Fernandes (2012), o 
parâmetro físico mais importante para a caracterização de resíduos provenientes de 
atividades rurais é o conteúdo de sólidos Esse parâmetro será importante para a 
determinação da necessidade ou não de diluição do resíduo além de indicar a 
quantidade de sólidos presentes na matéria orgânica. Os sólidos voláteis estão 
diretamente relacionados com a produção de biogás dentro de um biodigestor, já 
que eles são os principais substratos das bactérias metanogênicas. De acordo com 
Oliveira (2006), a quantidade de sólidos voláteis representa entre 70 a 75% dos 
sólidos totais presentes na matéria orgânica proveniente dos dejetos de suínos. O 
autor também afirma que quanto maior for a concentração, maior será a capacidade 
do biodigestor em gerar o biogás. 
2.3.1.8 Quantidade de água 
A quantidade de água adicionada à matéria orgânica antes que a mistura 
entre no biodigestor deve seguir uma proporção adequada, a fim de garantir uma 
maior eficiência do processo, principalmente, na etapa de hidrólise. Essa proporção 
é diferente para cada tipo de resíduo animal, como mostrado na Tabela 02. 
Tabela 02- Proporção entre quantidade de resíduos e quantidade de água para 
diferentes tipos de resíduos animais. 
TIPO DE RESÍDUO QUANTIDADE DE RESÍDUOS QUANTIDADE DE ÁGUA 
Bovinos 4 partes 5 partes 
Suínos 1 parte 2 partes 
Aves 1 parte 3 partes 
Fonte: Magalhães, 1986, adaptada. 
38 
 
2.3.2 Modelos de Biodigestores 
Existem diferentes modelos de biodigestores que podem ser usados para 
realizar o tratamento de efluentes da suinocultura industrial, sendo que o biodigestor 
escolhido pode variar de acordo com o porte da suinocultura, o volume de efluentes 
a ser tratado, tecnologia disponível, entre outros fatores. A principal diferença entre 
os biodigestores disponíveis no mercado é o método em que se realiza a 
alimentação, podendo ser biodigestores contínuos ou descontínuos (batelada). 
Segundo Machado: 
O processo de biodigestão com biodigestor em batelada é feito por meio de 
carregamentos únicos e mantidos fechados por um período adequado, 
descarregando a matéria orgânica posteriormente. Já os biodigestores 
contínuos são carregados, frequentemente, com auxílio de uma caixa de 
carga e outra de descarga. (MACHADO; THEODORO, 2018, p. 6) 
2.3.2.1 Modelos Contínuos 
2.3.2.1.1 Modelo Indiano 
O modelo indiano é um modelo vertical que possui duas câmaras divididas 
por uma parede central, nas quais o material se desloca. Este modelo se diferencia 
por possuir uma campânula, uma espécie de tampa, podendo essa estar 
mergulhada sobre a biomassa, ou em um selo d'água externa. Possui pressão 
constante, o que faz com que o volume de gás produzido não seja consumido 
imediatamente. Esse biodigestor opera com a temperatura do solo, esta que passa 
por poucas variações, resultando num processo de fermentação mais rápido. 
Segundo Deganutti, et al (2002) apud FRIGO et al (2015), “Este modelo 
apresenta ser de fácil construção, porém alguns fatores podem encarecer o custo 
final como por exemplo o fato de o gasômetro ser de metal...”. A Figura 05 mostra a 
representação do biodigestor do modelo indiano. 
 
 
 
 
39 
 
Figura 05 – Representação do biodigestor do modelo indiano 
 
Fonte: Nishimura, 2009. 
2.3.2.1.2 Modelo Chinês 
O modelo chinês, segundo Frigo et al (2015) “Este tipo de biodigestor é 
formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria onde ocorre a fermentação...”. O 
funcionamento utiliza os mesmos princípios de uma prensa hidráulica, o que, 
consequentemente aumenta a pressão interna nesta parte (FRIGO et al, 2015). 
Esse modelo apresenta menor custo, já que é quase totalmente constituído de 
alvenaria, tornando o uso de gasômetro de chapa de aço dispensável. 
 Este modelo necessita de um grande cuidado com sua estrutura, uma vez 
que, se não for bem impermeabilizado e vedado, haverá fuga do biogás, o que 
resulta em desperdício. A Figura 06 mostra a representação do biodigestor do 
modelo chinês. 
 
 
 
40 
 
Figura 06 – Representação do biodigestor do modelo chinês 
 
Fonte: Nishimura, 2009. 
2.3.2.1.3 Modelo Canadense 
O modelo canadense se diferencia pelo fato de ser do tipo horizontal, 
apresentando uma caixa de carga feita em alvenaria e com largura maior que a 
profundidade (FRIGO et al., 2015). Constituído por uma câmara de fermentação 
subterrânea, uma caixa de saída e por uma lona de revestimento plástica maleável, 
o gasômetro, feita de PVC, esta última que torna o preço final mais elevado 
(CASTANHO & HARRUDA, 2008, apud FRIGO et al, 2015). A construção desse 
biodigestor é simples, porém o mesmo pode sofrer manutenções periódicas já que 
ele não é feito de alvenaria, como os outros modelos. 
 O biodigestor canadense é mais aplicado em regiões e subtropicais tropicais, 
devido à alta temperatura auxiliar a manter a temperatura do equipamento 
estabilizada (NISHIMURA, 2009). O gasômetro não pode conter nenhum tipo de 
furos ou rasgos para evitar a fuga de biogás produzido. A Figura 07 mostra a 
representação do biodigestor do modelo canadense. 
 
 
41 
 
Figura 07 – Representação do biodigestor do modelo canadense 
 
 Fonte: Haack, 2009. 
2.3.2.2 Modelos Descontínuos 
2.3.2.2.1 Modelo Batelada 
O modelo batelada é “simples e de pequena exigência operacional” (Frigo et 
al, 2015). Composto apenas por um tanque de fermentação e um gasômetro móvel. 
Esse modelo é mais recomendado para locais em que o intervalo de disponibilidade 
do resíduo é maior, uma vez que a biomassa permanece nesse reservatório fechado 
até que o ciclo da digestão anaeróbio esteja completo (FRIGO et al, 2015). Iniciado 
o processo é necessário que o ciclo de produção do biogás esteja completo para 
então ser permitido abrir a câmara para retirar o material fermentado e o biodigestor 
receba uma nova carga de matéria orgânica. O biogás é retirado durante o processo 
por canalizações ligadas ao biodigestor. A Figura 08 mostra a representação do 
biodigestor do modelo batelada. 
 
 
 
42 
 
Figura 08 – Representação do biodigestor do modelo batelada 
 
Fonte: DEGANUTTI et al. (2002). 
2.3.2.2.2 Modelo Naval 
O modelo naval possui as mesmas características que o modelo contínuo 
canadense, porém o que os diferencia é que neste modelo o processo é 
descontínuo. De acordo com Thiago Filho e Ferreira (2002), apud Ana Flavia e 
Tamires Cristina (2018): “Esse biodigestor pode ser acoplado em série, tendo como 
desvantagem apenas o valor da cúpula, que dependendo do tamanho, pode 
inviabilizar o projeto.”. 
2.4 Biogás e Biofertilizante 
2.4.1 Biofertilizante 
O biofertilizante é um adubo orgânico proveniente do tratamento dos efluentes 
da suinocultura em biodigestores capaz de restabelecer o teor de húmus, nitrogênio, 
fósforo e potássio, a fim de se obter maior produtividade em plantações agrícolas 
(OLIVER et al., 2008). De acordo com a EMBRAPA, o biofertilizante proveniente 
desse processo é constituído pela composição necessária dos nutrientes citados 
para a recuperação da fertilidade desejada do solo. Na Tabela 03 está apresentada 
a composição típica do biofertilizante. 
 
43 
 
Tabela 03- Composição do biofertilizante 
COMPOSIÇÃO QUANTIDADE (%) 
Umidade 80,5 
Nitrogênio Orgânico 0,60 
Nitrogênio Amoniacal 0,15 
Fósforo 0,35 
Potássio 0,70 
Matéria Orgânica 15,80 
Outros 1,9 
Fonte: Adaptado de Nogueira,1992 apud RIZZONI et al. (2012). 
2.4.2 Biogás 
O biogás é uma mistura gasosa obtida como produto da decomposição 
anaeróbia da matéria orgânica. De acordo com Deublein e Steinnhauser (2008) 
apud Araújo (2017), o biogás é composto de 55 a 70% de metano (CH4) e de 30 a 
45% de dióxido de carbono (CO2), ácido sulfídrico, amônia, traços de hidrogênio, 
nitrogênio, monóxido de carbono, carboidratos e oxigênio também compõe o biogás 
em pequenas quantidades. A Tabela 04 apresenta a composição típica do biogás. 
Tabela 04- Composição média do biogás 
COMPONENTE CONCENTRAÇÃO 
Metano 55-75% em volume 
Dióxido de carbono 30-45% em volume 
Água 2-7% em volume 
Ácido sulfídrico 20-20000 ppm 
Nitrogênio < 2% em volume 
Oxigênio < 2% em volume 
Hidrogênio < 1% em volume 
Fonte: Kaltschmitt; Hartmann, 2001, apud Friehe, 2010. 
O biogás é um gás combustível que pode ser utilizado como fonte de energia 
renovável. A cada m3 de biogás queimado são produzidos cerca de 5.000 a 7.000 
44 
 
Kcal (ARAÚJO, 2017). A energia produzida a partir da queima do biogás pode ser 
utilizada para a produção de energia elétrica, energia térmica e também energia 
mecânica. 
 O biogás produzido no biodigestor também apresenta forte potencial para ser 
aplicado como combustível de veículos a combustão. No entanto, a presença do 
CO2, que é um gás inerte em termos de combustão, pode ser um desafio. Isso 
ocorre, pois, a sua presença diminui o conteúdo energético do biogás e, portanto, 
diminui a sua qualidade. Dentre as diversas tecnologias para remoção do CO2, a 
mais barata e mais simples é a remoção por lavagem com água. O CO2 é dissolvido 
na água ao passar em contracorrente em uma torre de absorção, sendo a eficiência 
deste processo altamente dependente da pressão e temperatura do sistema. 
Portanto, deve-se avaliar a necessidade e a viabilidade para a remoção desta 
impureza, levando em conta a aplicação do biogás produzido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
45 
 
3 METODOLOGIA 
Para o estudo de caso deste estudo, foi feita uma proposta para a utilização 
de biodigestores para o tratamento dos efluentes de uma suinocultura industrial 
hipotética que possui 20.573 suínos. A quantidade de suínos para essa granja, 
considerada de grande porte e localizada na região central do estado de Minas 
Gerais, foi estimada a partir de pesquisas da quantidade de suínos médios de 
granjas existentes, além de dados obtidos durante visita a um local com produção de 
suínos. Para determinar a quantidade de efluente gerado deve-se levar em conta o 
número de animais em cada fase do sistema de produção, pois, de acordo com 
Konzen (1986) apud Fernandes (2012), o suíno produz uma quantidade variada de 
dejetos em diferentes fases do sistema de criação, como mostrado na Tabela 05. A 
divisão dos suínos em cada etapa do crescimento foi feita a partir de estimativas 
médias de suinoculturas industriais. 
Tabela 05- Quantidade de dejetos líquidos produzidos por suínos de acordo com sua 
fase no sistema de produção 
FASES DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DEJETOS (esterco + urina) (Kg/dia) 
Suínos (25 a 100Kg) 4,9 
Gestação 11,0 
Lactação 18,0 
Cachaço (macho) 6,0 
Creche 0,95 
Fonte: Adaptada de Konzen, 1980 apud Fernandes, 2012. 
Como foi mostrado no item 3.3.2.1 dentre os biodigestores contínuos 
apresentados, o do tipo canadense é o que possui maior viabilidade econômica, e, 
além disso, é o modelo mais utilizado para o tratamento de efluentes da suinocultura 
no Brasil, já que esse modelo apresenta grande capacidade volumétrica. Com isso, 
esse modelo será escolhido para o tratamento dos efluentes gerados na granja em 
questão. Além do biodigestor, será acoplada ao sistema uma lagoa de estabilização 
como pós-tratamento. O intuito desse sistema é garantir que o efluente tratado 
atenda aos padrões de descartes em cursos d’água ao remover matéria orgânica, 
46 
 
nutrientes e patógenos (TONELLI, 2019). De acordo com Von Sperling (2005) apud 
TONELLI (2019), o tempo de retenção hidráulica nas lagoas de estabilização é de 
no mínimo 20 dias. 
Com o intuito de determinar o potencial de geração de biogás nesta granja, foi 
utilizada a metodologia desenvolvida por Chen (1983). A escolha dessa metodologia 
foi feita devido ao fato da mesma ser utilizada mundialmente (BROETTO, 2019), e, 
também, pelo fato da mesma possuir validação no meio científico. Além disso, é 
comprovado cientificamente que os resultados obtidos para validar essa metodologia 
foram satisfatórios (EMBRAPA, 2018). 
Para a determinação da estimativa teórica da quantidade de biofertilizante, foi 
referenciado que 70% do efluente que entra no biodigestor é reaproveitado como 
biofertilizante (PRATI, 2010). Além disso, para fazer uma análise econômica da 
utilização desse adubo, foi feito uma pesquisa em comércios que vendem 
fertilizantes minerais para então apresentar a economia mensal que o produtor teria 
na utilização do adubo obtido pelo tratamento. 
Sobre a redução de gases de efeito estufa, foi utilizada a metodologia 
ACM0010 que é proposta pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), que é 
um mecanismo de flexibilização proposto pelo protocolo de Kyoto. E para a 
obtenção do lucro faturado com a venda do crédito de carbono obtida a partir da 
utilização do MDL, foi usado como base um leilão realizado pelo BM&FBovespa. 
E para finalizar, a análise da viabilidade econômica do projeto, foi utilizado os 
valores obtidos feito em pesquisas de mercado para a implantação e manutenção do 
projeto. Além disso para determinar se o projeto era considerado viável, foi feito uma 
análise do payback com o gasto inicial de implantação do projeto e o faturamento 
obtido com a utilização da energia elétrica produzida na granja e com a venda do 
crédito de carbono. 
 
 
 
 
 
47 
 
4 ESTUDO DE CASO 
4.1 Determinação da Quantidade de Efluente Gerado 
 A granja tratada em questão é uma granja que possui 20.573 suínos em 
unidade de ciclo completo, ou seja, possui todas as fases de produção em local 
geográfico único. A divisão desses suínos nas distintas fases está apresentada na 
Tabela 06. 
Tabela 06- Apresentação dos suínos em suas distintas fases da granja em questão 
CATEGORIA DOS SUÍNOS QUANTIDADE DE SUÍNOS 
Matrizes em gestação 793 
Matrizes amamentando 209 
Cachaço 13 
Creche 7.106 
Crescimento + terminação 12.452 
Total 20.573 
Fonte: Próprios Autores, 2020. 
A partir dos dados apresentados nas Tabelas 05 e 06, pode-se determinar a 
quantidade de dejetos gerados a partir dos seguintes cálculos, utilizando a Equação 
6: 
• Matrizes em gestação: 
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 793 𝑥 11 = 8.723 
𝐾𝑔
𝑑𝑖𝑎
 Eq.6 
• Matrizes amamentando: 
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 209 × 18 = 3.762 
𝐾𝑔
𝑑𝑖𝑎
 Eq. 6a 
• Cachaços: 
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 13 × 6 = 78 
𝐾𝑔
𝑑𝑖𝑎
 Eq. 6b 
48 
 
• Creche: 
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 7.106 × 0,95 = 6750,7 
𝐾𝑔
𝑑𝑖𝑎
 Eq. 6c 
• Crescimento e terminação: 
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 12.452 × 4,9 = 61.014,8
𝐾𝑔
𝑑𝑖𝑎
 Eq. 6d 
 A Tabela 07 apresenta a quantidade de dejetos produzidos por dia por cada 
fase de sistema de produção do suíno na granja. 
Tabela 07 - Quantidade de dejeto gerado por dia na granja 
FASES DO SISTEMA DE PRODUÇÃO DEJETOS (Kg/dia) 
Suínos (25 a 100Kg) 61.014,8 
Gestação 8.723 
Lactação 3.762 
Cachaço (macho) 78 
Creche 6.750,7 
Total 80.328,5 
Fonte: Próprios Autores, 2020. 
Como mostrado na Tabela 02, a proporção de água que deve estar contida 
nos dejetos de suínos para que ocorra uma digestão anaeróbica com máxima 
eficiência é de 1 parte de dejetos para 2 partes de água. Com isso para o cálculo do 
volume de água que deve ser acrescentado à massa de dejeto foifeito: 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 = 80.328,5 𝑥 2 = 160.657 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 Eq. 7 
Por ser uma granja que faz a criação dos suínos em confinamento, essa 
quantidade de água pode ser acrescentada aos dejetos durante a limpeza dos 
galpões de contenção dos suínos. A partir do volume de água determinado, foi 
calculado o volume de efluente gerado por dia da seguinte forma: 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 = 160.657 + 80.328,5 = 240.985,5 
𝐿 
𝑑𝑖𝑎
 Eq. 8 
49 
 
4.2 Escolha do Biodigestor 
Pela grande quantidade de dejetos gerados, será proposto a construção de 
dois biodigestores do tipo canadense que possuirão a mesma capacidade 
volumétrica que atenderá a demanda da granja em questão. Para a divisão do 
efluente para os dois biodigestores serão utilizados encanamentos próprios para 
cada um dos biodigestores. Essas tubulações sairão de galpões específicos e 
guiarão o efluente até um dos biodigestores. Antes das construções das mesmas, 
deve-se realizar um estudo para determinar de quais galpões as tubulações terão 
origem levando-se em consideração a vazão do efluente de cada galpão. 
4.2.1 Biodigestor A 
O Biodigestor A será construído para realizar o tratamento da primeira metade 
dos efluentes gerados pelos suínos. Como mostrado nos cálculos da seção anterior, 
o volume de efluente gerado por dia é de 240.985,5 L/dia, para determinar do 
volume de efluente a ser tratado, foi feito: 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑜 𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟 𝐴: 
240.985,5 
2
1.000
= 120,49 
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
 Eq.10 
Para determinar o volume do Biodigestor A (VBA) foi feito: 
VBA= VDL x TRH Eq.11 
VBA= 120,49 x 22= 2.650,8 m3 Eq. 12 
em que VBA, é o volume do Biodigestor A, VDL, é volume de dejetos líquidos e TRH, 
é o tempo de retenção hidráulica. 
Portanto, para o cálculo do Biodigestor A, será considerada a capacidade 
mínima de 2.700 m3. Para atender essa demanda, foi proposto o Biodigestor A 
composto pela fossa de formato trapezoide com um volume geométrico que 
atendesse a demanda de no mínimo 2.700 m3. Para o cálculo do volume geométrico 
foi utilizada a seguinte equação: 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐺𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 
( 𝐴 + 𝐵)
2
 × 𝐻 × 𝐿 Eq. 13 
50 
 
 Em que A é a medida da base superior, B medida da base inferior do trapézio 
que forma a seção transversal da fossa do biodigestor A, H é a profundidade da 
fossa, L é o seu comprimento longitudinal e D é o lado do trapézio da seção 
transversal. A Figura 09 mostra o croqui da fossa do Biodigestor A. 
Figura 09- Croqui da fossa do Biodigestor A 
 
Fonte: ALVES, 2017, adaptada. 
 Para determinar as dimensões do Biodigestor A, deve-se considerar a 
inclinação ideal do talude (inclinação na superfície lateral de um aterro, de um muro 
ou de qualquer obra) (GERSCOVICH, 2009 apud ALVES, 2017) como também uma 
proporção correta entre a largura e o comprimento da fossa (FEIDEN et al., 2004 
apud ALVES, 2017) e a profundidade da fossa. A fim de determinar a inclinação 
ideal do talude foi considerado que o solo tivesse natureza de terra compactada, 
pois é a forma predominante de terreno da região central de Minas Gerais, local 
onde se encontra a granja em questão. De acordo com L’Institut de L’Élevage, 1996 
apud EMBRAPA, 2004, a inclinação ideal do talude de natureza de terra 
compactada é de 30° a 50°, com isso foi escolhido uma inclinação de 40°. A Figura 
10 representa o ângulo do talude do Biodigestor A. 
 
 
51 
 
Figura 10- Representação do ângulo do talude do Biodigestor A 
 
Fonte: ALVES, 2017, adaptada. 
Para determinar as dimensões da superfície superior da fossa, ou seja, o 
comprimento (L) e a largura da base superior (A) é considerada uma relação 
largura/comprimento entre 1:3 a 1:5 (FEIDEN et al., 2004 apud ALVES,2017). Tais 
características garantirão o fluxo hidráulico ideal, tipo pistão, necessário para o 
funcionamento contínuo desse sistema de tratamento. 
 De acordo com Silva apud Alves (2017), para biodigestores de capacidade 
volumétrica acima de 2.000 m3, a profundidade ideal a ser utilizada é de 4,5 m , com 
isso a profundidade (H) do Biodigestor A sendo igual a 4,5 m, fez-se os seguintes 
cálculos para determinar as outras dimensões e escolhendo a relação largura/ 
comprimento 1:3, fizeram-se os seguintes cálculos: 
𝑇𝑎𝑛𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒 40° = 
(𝐴−𝐵)
2
4,5
 Eq. 14 
𝐴 = 7,56 + 𝐵 Eq. 14a 
𝐿 = 3 × 𝐴 Eq.15 
𝐿 = 3 × ( 7,56 + 𝐵 ) = 22,68 + 3𝐵 Eq.15a 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟 𝐴 = 
( 𝐴 + 𝐵)
2
 × 𝐻 × 𝐿 Eq.16 
52 
 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟 𝐴 =
(7,56+𝐵+𝐵)
2
 × 4,5 × (22,68 + 3𝐵) Eq. 16a 
2.700 = 385,79 + 51,03 𝐵 + 102,06 𝐵 + 13,5𝐵2 Eq. 16b 
13,5 𝐵2 + 153,09 𝐵 − 2.314,21 = 0 Eq. 16c 
𝐵′ = 8,6 𝑚 Eq. 16d 
𝐴 = 7,56 + 8,6 = 16,16 𝑚 Eq. 14b 
𝐿 = 22,68 + 3(8,62) = 48,54 𝑚 Eq. 15b 
A partir dos cálculos foi definido que a largura superior (A) igual a 16 m, a 
largura inferior (B) igual a 9 metros, o comprimento (L) igual a 48 metros e a 
profundidade (H) igual a 4,5 m. A partir dos valores foi definido que a fossa teria 
capacidade máxima da seguinte maneira: 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝐵𝑖𝑜𝑑𝑖𝑔𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟 𝐴 = 
( 16 + 9)
2
 × 4,5 × 48 = 2.700 𝑚3 Eq. 17 
O gasômetro utilizado para o recobrimento de biodigestores deve possuir uma 
espessura de 1,0 mm, e para o cálculo do seu dimensionamento deve ser feito 
considerando um tamanho 10% superior do que a área ocupada pela fossa (LUCAS 
JÚNIOR, 2012 apud MACHADO; THEODORO, 2018). Com isso, o 
dimensionamento da manta superior foi feito da seguinte maneira: 
𝑀𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = 𝐴 × 𝐿 × 1,1 Eq. 18 
𝑀𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = 16 × 48 × 1,1 = 844,8 𝑚2 Eq. 18a 
A manta que reveste o fundo e as paredes laterais internas do biodigestor 
deve possuir espessuras de 0,8 mm (LUCAS JÚNIOR, 2012 apud MACHADO; 
THEODORO, 2018) e foi calculada dessa forma: 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝐹𝑢𝑛𝑑𝑜 = 𝐵 × 𝐿 Eq. 19 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝐹𝑢𝑛𝑑𝑜 = 9 × 48 = 432 𝑚2 Eq. 19a 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑎𝑠 𝐹𝑎𝑐𝑒𝑠 = [
(𝐴+𝐵)×𝐻
2
] × 2 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 Eq. 20 
53 
 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑎𝑠 𝐹𝑎𝑐𝑒𝑠 = [
(16+9)×4,5
2
] × 2 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 = 112,5𝑚2 Eq. 20a 
 Á𝑟𝑒𝑎 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 = 𝐿 × 𝐷 × 2 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 Eq. 21 
Para determinar D, foi feito: 
cosseno 40° =
4,5
𝐷
= 5,9 Eq. 21 
 Á𝑟𝑒𝑎 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 = 48 × 5,9 × 2 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 = 566,4 𝑚2 Eq. 22 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 Eq. 23 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 432 + 112,5 + 566,4 = 1.110,9 𝑚2 Eq. 23a 
De acordo com a empresa AVESUY (2013) apud JUNQUEIRA (2013), como 
o Biodigestor A terá funcionamento contínuo, não há necessidade da utilização de 
caixas de entrada e saída para o estoque do efluente. Nesse caso, são utilizadas 
caixas de passagens que contem gradil para a retirada de algum material grosseiro 
que não deve entrar no biodigestor, o gradil será colocado a cada um metro da caixa 
de passagem. Já na saída, essa caixa de passagem será usada para a inspeção do 
material tratado. A partir disso foi proposto duas caixas