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Retrospectiva Canal/O aproveitamento de dejetos na produção de biogás

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Os dejetos da criação de suínos nem sempre foram alvo de grande apreço. Entretanto, uma pesquisa desenvolvida pela Embrapa Suínos e Aves, em Santa Catarina, pode reformular essa ideia. Por meio de estudos, os pesquisadores descobriram que microalgas podem tratar dejetos da criação de porcos e gerar biogás, fonte alternativa de energia, resultando em benefícios ambientais e geração de renda aos pecuaristas.

O pesquisador da Embrapa Suínos e Aves, Márcio Busi, comenta que os estudos com microalgas vêm ocorrendo desde 1996, quando os equipamentos e os conhecimentos utilizados não eram tão avançados quanto os atuais, além dos custos mais elevados. “Com os avanços da ciência, atualmente já conhecemos muito mais sobre essa tecnologia. Estamos aprimorando os estudos com as microalgas para tratamento dos efluentes da suinocultura”. Caso esses efluentes resultantes da criação em larga escala dos animais não sejam tratados adequadamente, podem prejudicar seriamente o meio ambiente.

Microalgas

As microalgas são organismos unicelulares e fotossintetizantes. No estudo em questão, elas precisam dos nutrientes presentes dejetos da suinocultura e do gás carbônico presente na atmosfera para crescer, produzir carbono e sintetizar a célula.

A escolha pelas microalgas no tratamento desses dejetos se deu pelo fato de que elas não só ajudam na remoção dos nutrientes como também são fonte de biomassa, o que resulta em produção com valor agregado. As bactérias também seriam eficazes no que diz respeito à remoção de nutrientes, mas não apresentariam resultados tão vantajosas com relação à biomassa.

Conforme explica Márcio, os estudos demonstram que a produção da biomassa utilizando-se as algas é muito superior a qualquer outra planta que se conhece, já que são organismos que se reproduzem a uma velocidade muito alta, gerando uma maior quantidade de biomassa.

Viabilidade

Cada situação de produção exige um projeto arquitetônico exclusivo. “Nós temos produzido bastante biomassa – cerca de 1kg/m³ a cada cinco dias. Essa quantidade varia de acordo com dimensão do sistema e quantidade de efluente”, diz Busi.

“Os resultados já vêm sendo demonstrados no mundo inteiro. Como estamos ainda engatinhando em termos de empresariado no Brasil, temos poucas empresas trabalhando nesse tipo de produto. Por isso a tecnologia se torna mais dispendiosa. Entretanto, outros países – como Estados Unidos, Israel e algumas nações europeias – têm mostrado que o produto é interessante economicamente”, comenta o pesquisador. No futuro, a produção de microalgas pode gerar ração para uso animal, biocombustíveis, como o etanol, e até cosméticos e fármacos.

Dificuldades

Como principais dificuldades que a produção de biogás enfrenta para se expandir, o consultor de negócios do Centro Internacional de Energias Renováveis – Biogás (CIBiogás), Felipe Marques, destaca que esse é um setor que está passando por um processo de regulamentação. As regras mudam constantemente, o que dificulta a montagem do estudo de viabilidade, já que há oscilação no cenário. Outra questão destacada é o desenvolvimento tecnológico. “A gente trabalha constantemente para desenvolver melhor as tecnologias envolvidas na produção de biogás. O Brasil produz, mas há pouco tempo. Existem algumas áreas na parte de operação e manutenção que demandam bastante desenvolvimento.”

Ainda segundo o consultor, a maioria dos equipamentos utilizados no setor é importada. “Existem vários projetos para estudar o desenvolvimento tecnológico no Brasil para que haja preços melhores e mais voltados à nossa realidade. Nos últimos cinco anos o mercado do biogás se desenvolveu muito. A disponibilidade de tecnologia e o conhecimento de produção e operação melhoraram bastante.”

Biogás

O biogás, proveniente principalmente de dejetos de suínos, bovinos e outros animais, além de sistemas anaeróbicos de tratamento de efluentes industriais, vem ganhando espaço como energia renovável. Conforme explica o diretor executivo da TEC – Tecnologia em Calor, José Carlos de Freitas, o custo de avaliação de uma instalação para aproveitamento dessa fonte energética deve levar em conta alguns pontos: a queima de lenha e sua disponibilidade, cada vez mais escassa e com fornecimento comprometido; se a geração de energia é comprometida ou seu custo tem um alto impacto no produto; e ao fato de que, dependendo da vazão de biogás disponível, os custos para tal tratamento em motores instalados em conjuntos motogeradores podem inviabilizar sua aplicação.

José Carlos comenta que, sobre potencial de gás instalado e não utilizado como fonte de calor ou geração de energia, a grande fonte de energia ainda é o biogás proveniente de dejetos de suínos que, apesar da geração de pequenas vazões (em torno de 100 m³/h), possui uma grande quantidade de granjas. Quanto aos dejetos de bovinos, devido a pouca quantidade de gado confinado, o aproveitamento ainda é pequeno. “Atualmente as amidonarias estão cobrindo suas lagoas e gerando grandes quantidades de biogás. Porém, com a quantidade desse novo insumo, têm-se obtido substituição de 70% a 90% da lenha utilizada anteriormente, gerando ganho expressivo no setor.”

O biogás é uma fonte de energia alternativa barata e limpa e, se aplicada dentro das normas de segurança, propicia benefícios por vários anos, além de contribuir de forma significativa com o meio ambiente. Entretanto, trata-se de um gás inflamável, com alto poder calorífico e, em certas condições de temperatura e concentração de ar, torna-se explosivo. É importante ressaltar que ao empregar em caldeiras ou aquecedores deve-se aplicar os mesmos dispositivos de segurança que são utilizados para os queimadores de outros gases (GLP e GN). Para esses casos a legislação brasileira adota a norma NBR 12.313 (Sistema de combustão, controle e segurança para utilização de gases combustíveis em processos de baixa e alta temperatura).

Aplicações

O biogás possui diversas aplicações dentro das granjas e também indústrias. Na queima direta em caldeiras ou fornos, por exemplo, que utilizam lenha ou outros combustíveis (óleo ou gás), é possível ter parte do biogás adicionado à queima e, dessa forma, gerar economia direta. “Nesse caso a conversão é relativamente simples e o biogás não precisa passar por nenhum tratamento de secagem ou extração do H2S presente”, diz José Carlos. “Baseado no rendimento da caldeira (em torno de 80%) seu aproveitamento é praticamente total na geração de vapor ou calor, ou seja, aproveita-se a quantidade de calor total menos o rendimento do equipamento.” Os custos que envolvem uma instalação de 200 m³/h, levando-se em conta o bombeamento do biogás, canalização e queimador, giram em torno de R$ 300 mil a R$ 400 mil, tendo o retorno do investimento aplicado em aproximadamente 18 meses.

Já na geração da energia elétrica, deve-se levar em consideração que o conjunto motogerador possui rendimento de 40% a 45% no máximo, portanto, essa será a taxa de conversão de energia. Ou seja, dos 200 m³/h de biogás apenas 80 m³/h serão aproveitados. “O biogás, antes de entrar no gerador, deve ser previamente seco para não comprometer a durabilidade do motor. Caso contrário, o custo de manutenção periódica do motor é muito acentuado, inviabilizando o projeto ao longo do tempo”, explica José Carlos. O custo de implantação do projeto incluindo secador, gerador e bombeamento do biogás é em torno de R$ 450 mil a R$ 500 mil. Sua viabilidade dependerá do custo da energia elétrica na região do usuário e a energia elétrica gerada com 200 m³/h de biogás equivale a 560 Kwh.

Unidade de demonstração no Paraná reduz gastos e colabora com meio ambiente

Na cidade de São Miguel do Iguaçu, oeste do Paraná, está situada a Granja São Pedro Colombari, com foco na suinocultura. A propriedade é pioneira no autoabastecimento energético, já que, em 2006, foi instalado um biodigestor para tratar a biomassa residual das granjas, produzir biogás e gerar energia elétrica. Após dois anos, a unidade já operava em geração distribuída. Conectada à Companhia Paranaense de Energia (Copel), ela fornece energia para a rede.

Em 2010, aumentou-se a produção de suínos e, consequentemente, o volume de efluente gerado. Por isso, instalou-se mais um biodigestor para atender à demanda de biomassa residual produzida pelos animais.

O consultor de negócios do Centro Internacional de Energias Renováveis–Biogás (CIBiogás), Felipe Marques estima que para implantar uma unidade como a da Granja São Pedro Colombari, com capacidade para cinco mil suínos e com gerador de potencia de 100 kVA, seria necessário investir de R$300 mil a R$350 mil. “Nós montamos o projeto executivo para implantação de sistema de biodigestão e geração de energia. Só com um projeto bem feito é possível dimensionar os custos de implantação e os resultados esperados.”

O consultor comenta que já existem mais de 150 projetos como esse no país. Os resultados variam bastante devido às peculiaridades de geração de energia com o biogás, assim como os investimentos, que variam de acordo com a propriedade. Sendo assim, quanto mais energia ela produzir, mais rápido o projeto se paga.

Na Granja São Pedro há indústria de ração, que consome muita energia para funcionar. Antes da utilização do biogás gastava-se até R$3 mil por mês em diesel, o que foi extinto com a nova fonte de geração de energia. “Isso não é aumento de receita, mas redução de custo. Cerca de 30% do que se produz em energia é consumido e o restante volta para a concessionária local.” No caso dessa unidade, há ainda utilização do biofertilizante, que é um subproduto do processo de tratamento do efluente. Aplicado à pastagem, ele permitiu o custo evitado mensal de quase R$ 3 mil com nitrogênio, em média.

Funcionamento

Atualmente a granja possui cinco mil suínos, o que produz aproximadamente 45 m³ por dia de efluentes líquidos. Eles são direcionados a dois biodigestores de lagoa coberta, que operam em série. O plantel atual possibilita a produção diária de 750 m³ de biogás. No entanto, o biogás produzido tem alta concentração de gás sulfídrico (H2S). Com base nos resultados de concentração e os fatores restritivos que o H2S apresenta, o biogás é direcionado para um filtro de absorção com reação química em solução de Fe/EDTA.

Após ser filtrado, ele é aproveitado para geração de energia elétrica por meio de um grupo motogerador de 100 kVA, que apresenta potencial de produção de 50 kWh, convertendo o biogás em mil kWh/dia.

Meio Ambiente

Na produção do biogás, os benefícios ambientais merecem destaque. Como ele é resultado do manejo de dejetos, o tratamento de efluentes da granja ocorre simultaneamente. “Quando os dejetos saem do biodigestor, já estão prontos para serem aplicados na lavoura. Há também beneficio social para a comunidade que trabalha diretamente na propriedade, como a redução de odores. Tudo melhora a partir do momento que trata”, ressalta Felipe.

Ana Flávia Marinho-Canal-Jornal da Bioenergia