Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia
CONTECC’ 2015
Centro de Eventos do Ceará - Fortaleza - CE
15 a 18 de setembro de 2015
ESTUDO DA TÉCNICA DO BIODIGESTOR PARA AMENIZAÇÃO DO METANO
EMITIDO PELA PECUÁRIA
JOÃO LUCAS FORTES LOPES1*
1
Graduando em Engenharia Ambiental, FACET, Montes Claros – MG. Fone: (38)9108-3799,
[email protected]
Apresentado no
Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia – CONTECC’ 2015
15 a 18 de setembro de 2015 - Fortaleza-CE, Brasil
RESUMO: O presente trabalho foi conduzido para avaliar a emissão de gás metano emitido pelas
atividades pecuaristas e fazer uso da técnica do biodigestor para amenizar seu impacto na atmosfera, e
fazer uso, como forma de economia, para mostrar os benefícios da implantação do sistema que é
viável aos criadores de animais em confinamento para a venda de carne, também com visão na
sustentabilidade de sua produção e fazendo uma atividade de baixo impacto ao meio ambiente e
reaproveitando todos os subprodutos deste gás obtido das fezes destes animais que serão retiradas de
circulação e aproveitadas ao máximo, se degradando controladamente antes de ter contato com o meio
ambiente. Desta forma, propõe-se a adequação das propriedades á Política Nacional sobre Mudança do
Clima (PNMC), através da Lei nº12.187/2009, que definiu o compromisso nacional voluntário de
adoção de ações de mitigação com vistas a reduzir suas emissões de gases de efeito estufa. Com
intuito de acompanhar esse compromisso em 2013 o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação
(MCTI) publicou suas estimativas anuais, onde a atividade de produção animal foi responsável pela
liberação na atmosfera de 267,85 Tg CO2eq de CH4, contribuindo com 21,49% do total das emissões
brasileiras.
PALAVRAS–CHAVE: Metano, biodigestor, pecuária, poluição, atmosfera.
TECHNICAL STUDY BIODIGESTER MITIGATION METHANE ISSUED BY LIVESTOCK
ABSTRACT: This study was conducted to evaluate the emission of methane gas emitted by ranchers
activities and make use of digester technique to soften its impact on the atmosphere, and use as a
means of saving, to show the benefits of system implementation that is feasible livestock farmers in
confinement for the sale of meat, also with view on the sustainability of their production and making a
low impact activity to the environment and reusing all the by-products of this gas obtained from the
feces of this animal to be withdrawn from circulation and used to the most degrading controllably
before having contact with the environment. Thus, the suitability of the property to the National Policy
is proposed on Climate Change (NPCC), through Law No. 12.187 / 2009, which set voluntary national
commitment to adopt mitigation actions with a view to reducing their greenhouse gas emissions
greenhouse effect. In order to keep this commitment in 2013 the Ministry of Science, Technology and
Innovation (MCTI) has published its annual estimates, where animal production activity was
responsible for the release into the atmosphere of CO2 eq 267.85 Tg CH4, contributing 21.49 % of
Brazil's total emissions.
KEYWORDS: Methane, biodigester, livestock, pollution, atmosphere.
INTRODUÇÃO
O gás metano (CH4) é o composto mais simples e abundante do grupo dos hidrocarbonetos na
atmosfera. Segundo (Alvalá, 1999), medidas sistemáticas da sua concentração na atmosfera tiveram
inicio na metade da década de 70, quando foram identificadas atuações importantes desse gás na
química atmosférica e no clima. O gás metano é considerado o segundo maior contribuinte para o
aquecimento da Terra, logo depois do dióxido de carbono (CO2).
Análise de bolhas de ar aprisionadas em geleiras permanentes revelaram que a concentração
média de metano era de 0,8 ppmv (partes por milhão por volume) entre 200 e 2.000 anos atrás e que
um crescimento mais rápido teve inicio há cerca de 150 anos até dobrar esse valor na atmosfera atual
(Khalil e Ramussen, 1987). Este problema tem se agravado com o aumento da população mundial e á
grandes produções pecuária para suprir esta demanda.
O gás metano é um gás resultante da fermentação anaeróbia (em que não tem participação do
oxigênio livre do ar) de resíduos vegetais e dejetos de animais, portanto, degradação de matéria
orgânica. O processo que é biológico, que basicamente envolve o crescimento de microrganismos
(conhecidas como metanobactérias), que dependem de condições adequadas como: umidade,
temperatura e acidez. Embora as metanobacterias possam viver em interação com outros
microrganismo, completando ou até mesmo competindo. Ainda segundo (Avalá, 1999), algumas
interações podem assumir a forma de simbiose, como a existente no rúmen dos herbívoros.
As estimativas realizadas nos países em desenvolvimento, localizados na região tropical,
também os classificam como importantes emissores de gases de efeito estufa, uma vez que a condição
climática dessa região aumenta em muito o potencial de emissão de gases como o CH 4, que já
contribui com 15% para o aquecimento global (Cotton e Pielke, 1995).
No Brasil, a maior parte do efetivo da pecuária é representada por bovinos (87% representado
por gado de corte e 13% por gado de leite), com 160 milhões de cabeças em 1995 (Lima et al., 2001).
Este número vem aumentando em relação ao aumento da população mundial.
Com isso, tem-se a atividade pecuária como uma ação impactante para o meio
ambiente, deixando algumas destas ser o “berço” para a propagação do gás CH4 na atmosfera.
Tornando a implementação da técnica do biodigestor anaeróbio uma alternativa para compensação ou
amenização, um meio necessário para os próximos anos não ocorrer colapso do equilíbrio da Terra.
MATERIAL E MÉTODOS
O biodigestor anaeróbio baseia-se na fermentação de biomassa, sem a presença de oxigênio,
dando condição para que bactérias fermentem os dejetos ali alocados gerando a produção de gás
metano pela degradação deste material orgânico, dando origem a subprodutos que serão totalmente
utilizados conjuntamente com a atividade pecuária.
Nas propriedades brasileiras, foi observado que há uma utilização pouco contundente por parte
dos pecuaristas, visto que requer um investimento e alguns produtores fazem vista grossa para o
investimento na sustentabilidade em larga escala, pois, da mesma forma que é representativa para o
meio ambiente, também requer um investimento mais aprimorado de acordo com a produção e
sistematizando sua produção.
O biodigestor funciona com a montagem de uma estrutura, que seria algo parecido como uma
barragem vedada com uma membrana plástica, para que não haja o derramamento de chorume em
contato com o solo, danificando o seu ph e dependendo da profundidade, afetando os lençóis freáticos.
Na parte superficial, esta estrutura é encoberta com uma lona elástica para reter o gás e gerar pressão
suficiente para conduzi-lo aos recipientes onde serão utilizados.
Esta técnica necessita que os animais fiquem em uma área, contidos, como currais ou baias,
devidamente apropriadas para que seus dejetos, principalmente dos animais de corte que ficam em
engorda, sejam escoados por valetas de concreto, subsequente e transferidas para o biodigestor
(estrutura), onde através da refração da luz do sol, vai haver a elevação da temperatura,
aproximadamente varia entre 30ºC á 40ºC, que torna o ambiente propício para que bactérias façam a
degradação destas e eliminando o gás metano, que é retido inflando a lona elástica.
Há a necessidade de fazer nas proximidades onde será instalado o biodigestor, um
reservatório, também vedado protegendo o solo, para que armazene o biofertilizante, que será o
subproduto mais leve do nível do seu biodigestor, que através da força da gravidade, é direcionada ao
reservatório e posteriormente utilizada como melhoramento do solo para o plantio de espécies que
serão usadas na fabricação de ração para os animais.
Observando a quantidade de animais, com suas respectivas produções de dejetos, chegamos á
equação,
CH4 = 30 dias x cabeças x Et x Pb x Conc. CH4 x VE-1, onde:
Et – Esterco total [kg esterco t (dia.unidade geradora)-1].
Pb – Produção de biogás [kg de biogás kg esterco-1];
Conc. CH4 – Concentração de metano no biogás [%];
VE-1 – Volume específico do metano [kgCH4-1m-3CH4-1 ], sendo este igual a 0,670kg CH4 -1m 3CH4 -1.
Sabendo então que 1MWh (=1000KWh) equivalem a 94,962 metros cúbicos de Gás Natural,
assim cada KWh vale 94,962/1000 = 0,094962 metros cúbicos de Gás. Ou seja, 1 metro cúbico de Gás
é igual 1000/94,962 = 10,5305 KWh (Macedo, 2008). Com base nestes cálculos, podemos quantificar
o valores de produção de gás para se transformar em energia elétrica, reduzindo o custo da produção,
visto que sendo auto suficiente para manter-se em funcionamento energético.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O Brasil, por ter um imenso território, com 8,5 milhões de km2 de extensão e com cerca de
174 milhões de hectares ocupado por pastagens, torna-se um país favorável para pecuária. Na década
de 2000, ficou marcado em todo o mundo, e principalmente no mercado de alimentos mundial, se
tornando uma potência no quesito de produção e exportação de carne bovina, chegando a ocupar a
primeira colocação de exportadores em 2004, segundo ABIEC (Associação Brasileira das Indústrias
Exportadoras de Carnes).
Com essa demanda em ascensão, e cada vez mais os mercados cobrando melhorias de
qualidade. Ainda segundo a ABIEC, a tecnologia aplicada á pecuária está cada dia mais presente no
rebanho brasileiro. Aliada ao desenvolvimento de pesquisa nacional e de técnicas específicas aos
sistemas produtivos, ela está impulsionando os índices de produtividade dos animais e colaborando
para uma pecuária cada dia mais eficiente e sustentável.
Segundo (Tabela.2), estas emissões de metano oriundas da pecuária, chegam a equivalente
marca de 16 mil toneladas de CO2 por ano, tornando uma atividade de extremo importância a ser
observada no que se refere ao meio ambiente, tal que, seus investimentos em crescimento tem sido
elevados com a atrativa do mercado para a pecuária, e sendo pouca influenciada pelas entidades a
desenvolver tecnologias cada vez mais importantes para a redução deste impacto na atmosfera.
Na pecuária a redução de emissão de metano está ligada á melhoria da dieta do gado (nutrição
dos animais que minimizam as perdas de nutrientes), á melhoria dos pastos (fertilização adequada dos
solos) e outras medidas que reflitam numa produção mais eficiente e consequentemente, que resulte
em menores ciclos de produção. São medidas que minimizam a produção de gás metano proveniente
dos processos de digestão dos animais.
O metano que tem potencial para o efeito estufa aproximadamente 21 vezes maior que o
dióxido de carbono, torna-se necessário á utilização de propostas para sua amenização. Técnicas de
reaproveitamento dessa biomassa originada do rúmen dos herbívoros advindos da pecuária, como os
biodigestores, estão sendo adotadas em busca de reaproveitamento econômico, baixando os custos de
manutenção desta atividade, e sendo adotadas para a implementação de selos ambientais e de
qualidade, que torna o produto bem mais atrativo ao mercado e faz gerar a economia de baixo
impacto.
Tabela.2: Cálculo da emissão anual de metano originário de dejetos da exploração pecuária, segundo
espécies, em mil toneladas anuais.
CH4 de Dejetos
Mundo
Brasil
Aves
970
56,2
Suínos
8.380,00
292,78
Bovinos
7.490,00
1.012,70
Soma
16.840,00
1.361,70
BR/Mundo
6%
3%
14%
8%
_____________________________________________________________________________
Fonte: Agroenergia da Biomassa Residual ( 2009, tabela 2, p. 19). Adaptado por LOPES (2015).
Contudo, fica evidente com a implementação de um sistema de biodigestor em uma
propriedade com o a criação de animais a fins econômicos, trás apenas benefícios, pois mesmo com o
preço de investimento considerado alto, dependendo do tamanho da proporção da criação e consumo,
mesmo assim, com a durabilidade do sistema, se obtém lucro financeiro. E tem como a propriedade
entrar desde o primeiro mês de produção do biodigestor, entrar para o mercado de venda de crédito de
carbono e conseguir arcar com as despesas da implementação e continuar adquirindo apenas
benefícios desta ferramenta e ajudando no controle de emissões que são desconsideradas pelos
produtores.
CONCLUSÕES
Com o estudo dos dados apresentados e sobre as a técnica do biodigestor, conclui-se que, os
pontos positivos que a ferramenta biodigestor trás á seus beneficiários, supera suas estimativas
negativas com o preço de implantação do sistema, mesmo sendo uma tecnologia avaliada para um
ganho em grande escala, tem-se adaptado projetos de readequação para implantar em pequenas e
grandes propriedades.
Há alguns projetos percorrendo pelo Brasil, com iniciativas de cooperativas de trabalhadores
rurais que estão testando a técnica para ter uma economia na pecuária de corte e/ou leite. Ainda com
base nos dados apresentados, temos um ganho para o meio ambiente e para a economia, pois esses
biodigestores implantados, tem sua durabilidade avaliada em 20 anos, por ser feito com materiais que
resistem as variações de temperatura e conseguem obter um ganho para os produtores já que pode-se
afirmar que estaria economizando na sua produção e podendo vender mais, ou até mesmo cortar gastos
para não serem repassados ao consumidor final e dando um passo importante para a Política Nacional
sobre Mudança do Clima (PNMC).
REFERÊNCIAS
AVALÁ, P. C.; V. W. J. H. Kirchhoff; HAMILTON, G. Pavão. Metano na atmosfera. Biotecnologia
Ciência & Desenvolvimento, Brasília – DF, ano 2, n. 7, p. 40-43, jan./fev. de 1999.
KHALIL, M. A. K., R. A. RASMUSSEN, Atmospheric methane trends over the last 10,000 years.
Atmospheric Environment, 21, 2445-2452, 1987.
COTTON, W.R.; PIELKE, R.A. Human impacts on weather and climate. Cambridge university,
1995. 288p.
LIMA, M.A.; BOEIRA, R.C.; CASTRO, V.L.S.S.; LIGO, M.A.; CABRAL, O.M.R.; VIEIRA, R.F.;
LUIZ, A.J.B. Estimativa das emissões de gases de efeito estufa provenientes de atividades agrícolas no
Brasil. In: LIMA, M.A.; CABRAL, O.M.R.; MIGUEZ, J.D.G. (Ed.). Mudanças climáticas globais e
a agropecuária brasileira. Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 2001. p.169-189.
CENBIO
–
Centro
Nacional
de
Referência
em
Biomassa.
Disponível
<http://cenbio.iee.usp.br/download/metodologiabiomassa.pdf>. Acesso em: 05 jun. de 2015.
em:
MACEDO
M.
J.
M.
Erros
de
números
(2008),
Disponível
em:
<http://errosdenumeros.blogspot.com/2008/07/os-metros-cbicos-de-gs-expressos-em-kwh.html>.
Acesso em: 05 jun. 2015.
ABIEC – Associação Brasileira de Indústria Exportadora de Carnes. Disponível em:
<http://www.abiec.com.br/3_pecuaria.asp#>. Acesso em: 02 jun. de 2015.
JÚNIOR, Bley Cícero, et al. Embrapa – Agroenergia da biomassa residual: perspectivas
energéticas, socioeconômicas e ambientais. 2. ed. Foz do Iguaçu: FAO. 2009.