Resíduos de Suinocultura com biofertilizante e energético

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Resíduos de Suinocultura como biofertilizante e energético.
1.Introdução.
Os dejetos de suínos, até a década de 70, não constituíam fator preocupante, pois a concentração de animais era pequena e o solo das propriedades tinha capacidade para absorvê-los, como adubo orgânico. 
O Brasil é o único país da América Latina na lista dos 10 maiores produtores mundiais de carne suína, sendo responsável por 7,5% das exportações mundiais. O país concentra atualmente o terceiro maior rebanho de suínos do mundo (38,9 milhões de cabeças) grande parte desse rebanho encontra-se nas Regiões Sudeste e Sul do país, sendo o Paraná o terceiro maior Estado produtor de suínos. 
A expansão da suinocultura intensiva no Brasil nas últimas décadas tem como principal característica a alta concentração de animais por área, visando atender o consumo interno e as exportações deste tipo de carne, produtos e derivados. Contudo, tem-se como consequência, demasiada poluição dos corpos hídricos (alta carga orgânica e presença de coliformes fecais) proveniente dos dejetos, que agregado a outros tipos de resíduos mal gerenciados de origem doméstica e industrial, vem causando sérios problemas ambientais (OLIVEIRA, 2002).
O tratamento dos dejetos líquidos via processo de compostagem é uma alternativa promissora para assegurar a manutenção das áreas de produção intensiva de suínos, porque reduz os riscos de poluição das águas superficiais e subterrâneas por nitratos, fósforo e outros elementos minerais ou orgânicos; do ar pelas emissões de NH3, CO2 , N2 O e H2 S e, de outra parte, em função dos custos e dificuldades de tratamento, armazenamento, transporte, distribuição e utilização na agricultura dos resíduos (OLIVEIRA; KERMARREC; ROBIN, 2000).
A biodigestão anaeróbia é um método de tratamento onde a matéria orgânica é degradada até a forma de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). A emissão de metano depende basicamente do meio em que acontece a decomposição desse material. 
Diante deste contexto, faz-se necessário a utilização e elaboração de estratégias que amenizem a situação. Esta produção suína também representa um grande volume de dejetos que, além de altamente poluentes, na maioria dos casos não recebem tratamentos adequados, sendo lançados diretamente no ecossistema. Os biodigestores e a compostagem despontam, desta maneira, como uma alternativa para a sustentabilidade da atividade, agregando valor à produção, diminuindo custos e impactos ambientais.
2. Resíduos de Suíno Cultura com biofertilizante.
2.1. Compostagem dos dejetos suínos
O uso de dejetos suínos como fertilizante exige conhecimentos específicos e razoáveis investimentos em armazenagem, transporte e distribuição, nem sempre disponíveis para os pequenos produtores (OLIVEIRA, 2002). 
A recomendação técnica para o manejo desses resíduos líquidos é o depósito e tratamento em esterqueiras ou lagoas para posterior utilização em lavouras como fertilizante. 
As pesquisas desenvolvidas na área de manejo de efluentes na suinocultura indicam que nenhum tratamento de dejetos em uso no Brasil é capaz de tratar o resíduo final a ponto que este seja lançado diretamente nos cursos d’água. 
A expansão da criação de suínos em pequenas áreas aumenta consequentemente o volume de dejetos produzidos, a exigência de áreas de lavoura é aumentada proporcionalmente ao número de animais em produção (OLIVEIRA, 2004). 
A quantidade de dejetos produzidos pelos suínos varia conforme o peso dos animais. Já a ingesta hídrica influencia na produção de urina, elevando o volume de resíduos líquidos. O suíno produz uma média de 2,3 kg a 2,5 kg de dejetos sólidos por dia. 
Para implantação dos projetos são observadas as peculiaridades de cada propriedade, suas características, número e animais alojados, capacidade de suporte da área que receberá o adubo ou composto, conforme tabela1.
O dimensionamento do sistema de tratamento mecanizado pode ser alcançado a partir dos dados de produção de dejetos suínos da granja. É sempre necessário que a construção do barracão conte com uma reserva técnica, a qual deve ter 30% da área total utilizada para compostagem, possibilitando a execução do trabalho com uma margem de segurança.
A compostagem é definida como a decomposição biológica e a estabilização das substâncias orgânicas sob condições que permitam o aumento de temperatura como resultado da produção biológica de calor pelas bactérias termofílicas, resultando em um produto final suficientemente estável para a estocagem e aplicação agrícola, sem com isso gerar efeitos adversos ao meio ambiente (OLIVEIRA, 2004)
Segundo Seganfredo (2000b) a compostagem pode ser dividida em: 
- Fase de Absorção: fase na qual os dejetos líquidos são misturados a um substrato que pode ser serragem, maravalha ou palha. Dá-se, basicamente, a absorção da água pelo leito formado até a obtenção de uma biomassa com umidade e relação C/N adequadas. Começa o desenvolvimento do processo de compostagem, a temperatura sofre elevação e a água contida nos dejetos evapora. A incorporação de dejetos à biomassa se processa de maneira fracionada, até o limite máximo de absorção pelo substrato utilizado. 
- Fase de Maturação: a segunda fase caracteriza-se por uma aceleração do processo de compostagem em decorrência da adequação das características favoráveis à degradação microbiológica da matéria orgânica. Nesta etapa os nutrientes presentes nos dejetos são concentrados, sendo promovida a degradação da matéria orgânica, estabilização do composto e evaporação da água contida nos dejetos por meio da geração de calor desenvolvida na compostagem. Nesta fase final, a temperatura permanece elevada se for adicionado oxigênio pelo revolvimento da biomassa, ocorre eliminação dos micro-organismos patogênicos e a concentração de nutrientes no composto orgânico obtido.
O composto orgânico maturado ou curado apresenta cheiro de terra e coloração marrom; é necessário que esteja livre de organismos patogênicos e sementes de ervas daninhas e que apresente quantidade adequada de macronutrientes e certa variedade de micronutrientes (KIEHL, 1998). 
Segundo Nunes (2003), entre os fatores que afetam a atividade microbiológica e, consequentemente, o processo de compostagem, estão: 
- Umidade: precisa ser controlada, porque preenchimento dos espaços vazios pela água gera o excesso de umidade, responsável pela falta de oxigenação (anaerobiose). A umidade inadequada, o ressecamento, entre outros fatores interferem diretamente na ação dos micro-organismos e na manutenção da temperatura. 
- Oxigenação: trata-se de um processo aeróbico, portanto a presença de oxigênio é indispensável para a ação dos micro-organismos e ao mesmo tempo funciona como auxiliar na estabilidade da temperatura. A oxigenação pode ser feita por reviramento mecânico ou manual. 
- Temperatura: esse fator é de grande importância para a atividade dos micro-organismos e indica a eficiência do processo. 
- Concentração de nutrientes: é um fator crítico para o processo, pois o crescimento e diversificação dos micro-organismos possuem relação direta com a disponibilidade de nutrientes. A relação carbono/nitrogênio adequada deve ser respeitada (aproximadamente 30:1), já que o carbono e o nitrogênio são respectivamente fonte de energia e fonte reprodutiva dos micro-organismos. Resíduos orgânicos palhosos (vegetais secos) são ricos em carbono, enquanto legumes, resíduos fecais e penas são ricos em nitrogênio. 
- Tamanho das partículas: quanto menor for o tamanho das partículas, maior será a rapidez do processo, por aumentar a superfície de contato, além possibilitar uma maior capacidade de aeração e menor compactação.
O composto gerado age no solo de três maneiras: como condicionador das propriedades físicas do solo, como fertilizante de liberação gradual dos nutrientes, como ativador da ação biológica do solo, isto em função do estímulo à atividade dos micro-organismos naturais (KIEHL, 1998). 
Em maior ou menor grau, qualquer composto promove as três funções. No entanto,dependendo dos ingredientes utilizados podem-se obter compostos mais direcionados para cada uma das três funções citadas. 
Para obter um composto direcionado a atuar como condicionador das propriedades físicas do solo utilizam-se preferencialmente elementos ricos em carbono, tais como serragem, palha, bagaço de cana e um baixo volume de substâncias ricas em nitrogênio, apenas o suficiente para que ocorra o processo de fermentação. 
Em consequência, o processo de compostagem será mais lento e o teor final de nutrientes será baixo. Há autores que sugerem que o composto não esteja completamente maduro para alcançar esta finalidade. Esta combinação pode ser usada para melhorar a agregação de solos arenosos ou tornar mais leves os solos argilosos pesados (PERDOMO, 2001). 
Quando o objetivo do composto é fornecer nutrientes, utiliza-se maior quantidade de ingredientes ricos nos diversos nutrientes, tais como estercos e tortas vegetais. Além disto, substâncias, tais como calcário, farinha de ossos, fosfatos naturais, cinzas, entre outros, podem enriquecer a mistura (KONZEN, 2000). 
Os compostos destinados a ativar a microvida do solo são feitos com ingredientes que concentrem energia, como estercos diversos, tortas e restos vegetais ricos em carboidratos. Além disso, devem ter boa disponibilidade e nutrientes balanceados.
Nas lagoas ou estações de tratamento de dejetos líquidos a fermentação é anaeróbia, exalando cheiro bastante desagradável. Na compostagem sólida a fermentação é aeróbia, restringindo consideravelmente a emissão desses odores (KIEHL, 1998). 
A compostagem permite ao produtor estocar o composto e definir o momento oportuno para empregá-lo. Já no sistema de tratamento na forma líquida normal, o produtor obrigatoriamente tem que distribuir os dejetos na lavoura, mesmo que o período seja inconveniente, do contrário precisará dispor de um número considerável de lagoas para armazenar os dejetos (OLIVEIRA, 2002).
3. Resíduos de Suíno Cultura na geração de Energia.
3.1 Geração de Biogás na Suinocultura.
De acordo com a Associação Paranaense de Suinocultores- APS, existem cerca de dois mil biodigestores implantados no Brasil, mas este número ainda é pequeno, se comparado com as mais de 700 mil propriedades que produzem suínos no território nacional. Com a finalidade de produzir energia limpa, o biodigestor é uma alternativa para a produção de energia nas pequenas propriedades rurais e comunidades do interior ( RITTER et. al 2013). 
A constante geração de biomassa advindas da criação de bovinos e/ou suínos, pode ser canalizada juntamente com a água utilizada para limpeza, até um separador horizontal de líquidos e sólidos, onde apenas o líquido é destinado ao biodigestor. A biomassa sólida é empregada como adubo orgânico (ZAMAR et. al., 2014). 
Dentre os benefícios alcançados com a utilização dos biodigestores estão à geração de biogás, energia limpa e renovável, utilizado em motores, geradores de energia elétrica, secadores diversos, aquecimento, etc. (OLIVER, 2008). 
Segundo Hachmann et. al. (2014) os biodigestores são reatores anaeróbios, alimentados com biomassa (esterco) e que têm como produtos o biogás e o biofertilizante. 
Sua estrutura consiste em uma câmara de digestão e um gasômetro. A câmara de digestão é onde acontece a degradação da matéria orgânica, possuindo uma parede divisória, que favorece a hidrodinâmica e eficiência do processo. 
O gasômetro encontra-se sobre a câmara de digestão e é onde o biogás fica retido para seu posterior uso. A emissão de metano depende, principalmente, do meio em que ocorre a decomposição desse material.
A suinocultura acaba sendo a grande responsável pelas emissões de metano dos dejetos, já que o sistema de criação adotado no Brasil caracteriza-se pelo confinamento total, e sua decomposição ocorre em meio anaeróbio. Porém, com a utilização de biodigestores, esse problema pode ser facilmente resolvido, pois é possibilitada a captura desse gás e sua posterior queima (ORRICO JÚNIOR, 2010).
3.2. Modelos de Biodigestores 
Vários modelos de biodigestores têm sido desenvolvidos e adaptados, buscando a estabilização de resíduos, visando tanto aumentar a eficiência, quanto também a redução de custos de implantação (RICARDO, 2012). 
Compreendendo os biodigestores de abastecimento contínuos, no Brasil os modelos mais empregados em propriedades que produzem biomassa de origem bovina e suína são: biodigestor com cúpula fixa (modelo chinês) e o biodigestor com campânula flutuante (modelo indiano). 
O modelo chinês é mais rústico e completamente construído em alvenaria, ficando quase totalmente enterrado no solo. Formado por uma câmara cilíndrica feita em alvenaria para a fermentação, com teto abaulado, impermeável, destinado ao armazenamento do biogás. Funciona, normalmente, com alta pressão a qual varia em função da produção e consumo do biogás, dessa forma conta com uma câmara de regulagem, a qual lhe permitiria trabalhar com baixa pressão (PERMINIO, 2013, SALES, 2014).
De acordo com os críticos mais rigorosos do biodigestor tipo chinês, a grande restrição para seu uso é a oscilação da pressão de consumo, ora com pressões elevadas, ora com baixas pressões. Conforme as demais soluções encontradas, como impermeabilização e o processo construtivo, a obtenção de uma pressão constante no consumo deveria ser simples e acessível. 
A instalação do biodigestor deve ser feita sob a supervisão de uma equipe capacitada na área de condução de gases. Tais profissionais podem ser encontrados com o auxílio da EMATER de cada Estado ou das cooperativas e associações pecuaristas (PERMINO, 2013). 
O modelo indiano é o mais usado no Brasil devido à sua funcionalidade. Quando construído, apresenta o formato de um poço que é o 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. 
Outra razão para sua maior difusão está no fato do outro modelo, o chinês, exigir a observação de muitos detalhes para sua construção. O biodigestor Indiano (Figura 4 e Figura 5) caracteriza-se por possuir uma campânula como gasômetro, a qual pode estar mergulhada sobre a biomassa em fermentação, ou um selo d’água externo, e uma parede central que divide o tanque de fermentação em duas câmaras (DEGANUTTI et al., 2001; PERMINO, 2013).
A fim de esclarecer de as vantagens e desvantagens de cada modelo de biodigestor, a Tabela 1 a seguir, apresenta uma comparação entre as características globais dos dois modelos:
Há ainda o biodigestor no modelo de Lagoa Coberta. Nesse tipo de biodigestor a captação do biogás é feita sobre uma vala, onde os dejetos ficam depositados. É mais utilizado em regiões quentes, em que o próprio ambiente ajuda a manter sua temperatura interna. Este é o modelo com menor custo de instalação e operação. Os dejetos são manejados como líquido, portanto é muito aplicado em fazenda que usam água para lavar as instalações.
3.3. Biogás.
O biogás é uma mistura gasosa combustível, produzida através da digestão anaeróbia, e processo fermentativo. A produção de biogás é possível a partir de diversos resíduos orgânicos, como dejetos de animais, lixo doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. 
Nesse caso, quando a digestão anaeróbia é realizada em biodigestores, a mistura gasosa resultante do processo de biodigestão pode ser usada como combustível, o qual, além de seu alto poder calorífico, não produz gases tóxicos durante a queima, e é uma ótima alternativa para o aproveitamento dos dejetos produzidos. Por fim, ainda deixa como resíduo um lodo que é um excelente biofertilizante ( SANTOS,2013). 
O biogás é uma fonte renovável de energia formada por uma mistura de metano (CH4) e de gás carbônico (CO2), com concentrações de 65% e 35%, respectivamente, e pode substituir as fontes convencionais na produção de suínos. 
Estudos sobre a geração de energia elétrica a partir do biogás gerado por dejetos de suínossão recentes (OLIVEIRA & HIGARASHI, 2006; ZAGO, 2003), e a inclusão da análise econômica é ainda pouco explorada. Isso levou a um considerável incremento na disponibilidade de biogás e ao surgimento da alternativa da geração de energia elétrica que pode ser aproveitada no sistema de produção ou ser vendida para as concessionárias ( MARTINS e OLIVEIRA, 2011). 
4. Conclusão.
Diante da busca por fontes alternativas de energia, destaca-se o biogás gerado a partir da biomassa de criação de suínos como uma alternativa que contribui para a geração de energia e conjuntamente pode reduzir os problemas de contaminação e propagação de doenças relacionadas com o mesmo.
Verifica-se o aumento de biodigestores implantados no Brasil, porém esse número é pequeno comparado com o número de propriedades rurais produtoras de suínos. Visto o auto potencial poluidor dos resíduos a possibilidade do uso do biogás e biofertilizante nas propriedades, agrega valor ao processo de tratamento dos dejetos e diminui os custos de produção diante da redução dos gastos do produtor com compra de energia e insumos
Técnicas simples apresentam resultados promissores quando aliadas aos conhecimentos conquistados. A compostagem é um exemplo de sistema rudimentar, que lapidado pela evolução científica e tecnológica, obteve um melhor resultado. O manejo e tratamento de dejetos líquidos de suínos pelo processo de compostagem é extremamente importante e absolutamente seguro para regiões de pequenas propriedades com alta concentração de animais e pouca área agrícola disponível. 
A fermentação aeróbia em unidades de compostagem reduz significativamente o risco de impacto ambiental e os odores gerados quando comparado aos processos anaeróbios. A implantação de unidades de compostagem é viável para a maioria dos produtores de suínos, desde que projetada adequadamente para o volume de dejetos gerados na granja. 
Instalar um sistema de compostagem para tratar adequadamente os dejetos líquidos de suínos, resulta em benefícios tanto para o produtor quanto para a coletividade e meio ambiente. Propicia redução nos custos de produção, agrega renda, oferece melhor qualidade agronômica do adubo orgânico e facilita o transporte e distribuição deste por tratar-se de elemento seco.
5. Bibliografia.
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OLIVEIRA, P. A. V. Produção e manejo de dejetos suínos. In: Curso de capacitação em práticas ambientais sustentáveis. Treinamentos 2002.Embrapasuínos e Aves.Concórdia, 2002. p. 72-90.
DAI PRÁ, M. A. Desenvolvimento de um sistema de compostagem para o tratamento de dejetos de suínos. 2006. 125f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Pelotas, Departamento de Zootecnia, Pelotas, RS, 2006.
KIEHL, E. J. Manual de compostagem: maturação e qualidade do composto. Piracicaba: [s.n.], 1998. 171p. KONZEN, E. A. Alternativas de manejo, tratamento e utilização de dejetos animais em sistemas integrados de produção. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo, 2000. 32 p. (Embrapa Milho e Sorgo. Documentos, 5).
DEGANUTTI, R. et al. Biodigestores rurais: modelo indiano, chinês e batelada. Procedings of the 4th Encontro de Energia no Meio Rural, 2002. 
FERREIRA, P. F.; GÖBEL, L.; BUENO, LRS. Automação de biodigestor de resíduos em escala piloto para acoplamento em micro unidade de geração de energia.Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n. 2, p. 1248-1254, 2015