Tecnologia e Manejo

12/03

Pesquisa comprova eficiência econômica de biogás na pecuária de leite

Pesquisa comprova eficiência econômica de biogás na pecuária de leite

 

A geração de energia elétrica e a produção de biofertilizantes a partir dos dejetos da atividade pecuária já é uma realidade na bovinocultura de leite no Brasil. Depois de algumas experiências frustradas nas décadas de 1970 e 1980, os produtores que adotam sistema de confinamento, no qual o gado é criado em grandes estábulos, passaram a gerar a própria eletricidade consumida na fazenda e, em alguns casos, até a vender o excedente para as empresas de distribuição.

A adoção da tecnologia ainda é baixa entre os produtores de leite, mas o pesquisador Marcelo Henrique Otenio, que coordena os estudos sobre biodigestores na Embrapa Gado de Leite (MG), diz que o uso do biogás está em franca expansão no setor e apresenta retornos financeiros positivos. “Nós reunimos uma equipe de pesquisa multidisciplinar de diversas instituições e nossos estudos indicam ser economicamente viável o uso de biodigestores na pecuária de leite para sistemas de produção em free stall (sistema de produção de leite com as vacas estabuladas) com mais de oitenta vacas”, revela Otenio.

Os maiores geradores do Brasil

A utilização de biodigestores para transformar os dejetos oriundos dos sistemas de produção animal em biogás é uma prática antiga, mas a pesquisa científica está tornando-a cada vez mais eficiente. Na agropecuária brasileira, os produtores de suínos são os que mais adotam a tecnologia. Segundo o Centro Internacional de Energias Renováveis – Biogás (CIBiogás), esse setor é responsável pela produção de 14% do biogás nacional. Aterros sanitários, indústrias de alimentos e bebidas e lodo de esgoto respondem por 51%, 25% e 6%, respectivamente. A pecuária de leite, com outras atividades, fica com os 3% restantes.

 

Produtor ganha energia, água e biofertilizantes

Ainda segundo o pesquisador, o produtor pode obter ganhos de três formas: pela produção do biogás, que irá abastecer um motor e gerar a energia elétrica; pela reutilização da água de lavagem do piso do estábulo, que carreia os efluentes para o biodigestor; e pela produção do biofertilizante resultante do processo (veja quadro no fim desta matéria).

O Brasil é o quarto maior importador de fertilizantes do mundo. O País importa cerca de 75% do total desses insumos aplicados nas lavouras. Além disso, os adubos químicos são insumos caros e poluentes. Com a utilização da matéria orgânica oriunda do biodigestor, o produtor agrega valor ao negócio, além de dar uma destinação a outro material potencialmente poluente: os dejetos bovinos. Otenio informa que, na cultura da cana, o biofertilizante substitui 100% do adubo nitrogenado e, na lavoura de milho, 60%. A Embrapa Gado de Leite também está fazendo testes com a fertirrigação do capim-elefante BRS Capiaçu. Esse biofertilizante também é importante na recuperação de áreas degradadas, pois atua como um condicionante do solo, recuperando sua matéria orgânica.

Agregação de valor e sustentabilidade ambiental

O professor Jorge Lucas Júnior, do campus de Jaboticabal (SP) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), instituição parceira da Embrapa nas pesquisas com biodigestores,  explica que a maior adoção da tecnologia na suinocultura se deve ao fato de os dejetos provenientes dos suínos terem maior potencial fertilizante e energético do que os de bovinos. Por outro lado, ele conta que uma vaca produz muito mais estrume do que um porco. “Há, por isso, um equilíbrio e os produtores de leite podem ser tão eficientes quanto os suinocultores”, afirma o professor ressaltando que, nas duas culturas, a tecnologia é uma grande aliada do meio ambiente.

A biodegradação de dejetos de origem animal produz metano (CH4), entre outros gases. O metano tem um potencial 21 vezes maior de provocar efeito estufa se comparado ao dióxido de carbono (CO2). A queima do CH4 com o oxigênio é a energia que faz um motogerador funcionar e produzir eletricidade. O resultado dessa queima é a emissão de vapor d’água e CO2 menos prejudicial para a atmosfera, quando comparado ao metano. O professor da Unesp diz que, com o surgimento do mercado de carbono, a escala de implantação de biodigestores aumentou, incentivando o desenvolvimento de modelos mais baratos e fáceis de operar.

A confluência de tecnologias mais eficientes, agregação de valor e proteção ambiental impulsionam o mercado. A Empresa de Pesquisa Energética (EPE), vinculada ao Ministério de Minas e Energia (MME), estima que, em 2030, o biogás poderá representar o mesmo volume de energia distribuída que a fotovoltaica (energia solar) e o setor agrícola terá uma importante participação nesse volume.

Produção de biogás otimizada

Desde 2011, a Embrapa vem realizando pesquisas com dejetos de outras atividades econômicas que podem potencializar o uso dos biodigestores na pecuária de leite. Foram instalados na sede da Embrapa Gado de Leite, em Juiz de Fora (MG), 12 biodigestores em escala laboratorial que medem a capacidade de geração de energia dos dejetos bovinos misturados a outros resíduos. Uma doutoranda, quatro mestrandos e seis alunos de graduação, além da equipe de suporte, como analistas e profissionais de campo da Embrapa, estão envolvidos diretamente nos trabalhos.

Segundo o líder do projeto, Marcelo Otenio, cervejarias e laticínios produzem resíduos de difícil tratamento. Os pesquisadores testam, então, o funcionamento dos biodigestores com diferentes percentuais de lodo de estação de tratamento de cervejarias, soro de ricota e efluentes da pecuária. “Queremos saber quanto o biodigestor de efluentes bovinos pode suportar e manter-se produtivo com a mistura desses resíduos”, diz Otenio.

O que a Embrapa pretende é desenvolver um protocolo de codigestão. A partir daí, será possível habilitar um produtor de leite a vender o serviço de biodigestão para essas indústrias, utilizando a capacidade ociosa dos equipamentos instalados. Em outras palavras, as cervejarias e laticínios, em parceria com produtores de leite, transformarão um importante problema ambiental em eletricidade. Otenio informa que os resultados preliminares do projeto são bastante positivos e viabilizam a codigestão.

 

Já existem diversos casos de sucesso operando no presente. A Fazenda Bom Retiro, em Pouso Alegre, no sul de Minas Gerais, é um deles. Os dejetos de mil vacas em ordenha e outros mil suínos em terminação alimentam três biodigestores que geram R$ 30 mil mensais em energia elétrica. Cerca da metade da quantidade gerada é transformada em “crédito de energia” pela distribuidora e pode ser vendida para outros consumidores (esse processo é chamado de geração distribuída), a outra metade é usada para abastecer a propriedade.

Experiências do passado

Em meados da década de 1970, o Governo Federal incentivou o uso de biofertilizantes por parte dos pecuaristas. Na época, foi criado o Programa Nacional de Energia Alternativa. Algumas unidades da Embrapa, entre elas a Embrapa Gado de Leite, iniciaram pesquisas sobre o tema para popularizar o uso de biodigestores. O chefe-adjunto de Pesquisa & Desenvolvimento da Unidade, Pedro Arcuri, que na época trabalhava em um dos projetos, lembra que a demanda do governo visava dar uma reposta para a crise do petróleo, que elevou o preço do combustível.

Naquela época, dois modelos de biodigestores propostos como tecnologias para pequenos produtores rurais foram implantados no Brasil: o chinês e o indiano. Segundo Arcuri, os modelos tinham baixa eficiência, pois necessitavam de mais esterco para produzir biogás. A Embrapa Gado de Leite montou uma unidade demonstrativa com o modelo indiano, de fácil implantação e simplicidade na operação. A unidade demonstrativa simulava uma pequena fazenda na qual fogão, geladeira, chuveiro, lampião, bomba de água e uma picadeira funcionavam com a energia do biogás.

“Recebemos um grande número de extensionistas e produtores interessados, mas não havia linhas de crédito para implantar os biodigestores e, na prática, poucos produtores acabaram adotando a tecnologia”, relembra. Ele conta ainda que, mesmo os que adotaram, acabaram tendo problemas. Arcuri explica por que: “Uma das grandes dificuldades era a adaptação dos equipamentos, que não eram fabricados para funcionar com biogás”. Era necessário instalar dutos para levar o gás até fogões, chuveiros e motores que geravam energia para as máquinas e eletrodomésticos. Além disso, o gás sulfídrico (um dos subprodutos do processo) corroía os equipamentos, que tinham sua vida útil reduzida. Com todos esses obstáculos, os projetos com biogás se encerraram em meados dos anos 1980 até serem resgatados em 2011.

Segundo Arcuri, os antigos problemas foram resolvidos. O modelo de biodigestor que está sendo implantado atualmente é mais eficiente e o Brasil já possui tecnologia própria na fabricação dos motores abastecidos com biogás. Para o gás sulfídrico, que oxidava aparelhos domésticos e máquinas, foi adaptado um filtro, separando-o do metano. Os pesquisadores têm dados dos resultados de várias pesquisas que comprovam a sustentabilidade da tecnologia no contexto atual, pois diferentemente dos anos 1970 e da crise do petróleo, há na sociedade uma cultura que preza o conservacionismo e a proteção do meio ambiente, o que viabiliza tecnologias voltadas para a mitigação de gases de efeito estufa.

Além disso, as propriedades leiteiras são muito mais dependentes da eletricidade do que eram há quatro décadas, quando a ordenha manual era comum mesmo em grandes fazendas e os latões de leite esperavam no tempo para serem recolhidos pelo caminhão. Hoje, há muita automação e o armazenamento do leite em tanques de resfriamento é uma exigência legal. Se faltar energia por algumas horas na propriedade, pode-se perder a produção de alguns dias. O biodigestor proporciona também o conforto de se ter estábulos livres de moscas e odores, uma grande vantagem para quem tem que lidar diariamente com o rebanho.

Por fim, o problema dos recursos para produção de biogás também foi resolvido. Há diversas linhas de crédito no País para financiar projetos de energia e tecnologias sustentáveis. Uma delas é o Programa ABC, para apoiar a agricultura de baixa emissão de carbono, do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), que financia até 100% do projeto, com taxas de juros a partir de 8% ao ano. Algumas linhas possuem prazo de carência de até três anos, tempo que os pesquisadores consideram suficiente para que o biodigestor pague o investimento e comece a gerar lucros.

Como funciona um biodigestor modelo canadense

O biodigestor modelo canadense para um sistema de cerca de 200 vacas custa cerca de R$ 300 mil reais. O equipamento completo é composto, resumidamente, por três tanques construídos em um nível mais baixo que o estábulo:

- tanque de equalização – que recebe os dejetos do estábulo, homogeneíza o efluente e regula a vazão do sistema;

- tanque principal (gasômetro ou o biodigestor propriamente dito) – que contém o substrato para a fermentação e produção do biogás e é coberto por uma manta de PVC para reter o biogás produzido; e

- tanque de saída ou de estabilização – que receberá os resíduos do tanque principal e será usado na fertirrigação.

Ainda compõem o sistema uma caixa de areia (tanque que separa a areia que vem do estábulo, evitando que ela entre no tanque principal), uma peneira separadora de sólidos (necessária nos sistemas de produção de leite devido ao alto teor de fibra presente na dieta bovina), um motogerador (motor de caminhão adaptado para utilizar o biogás como combustível e movimentar o dínamo que produzirá a eletricidade) e um painel de distribuição de energia.

O piso do estábulo, feito de cimento e com um pequeno desnível para a água correr, deve conter ranhuras para facilitar o fluxo do líquido. Com a lavagem do estábulo, o efluente passa pelo tanque de equalização e segue para a peneira separadora de sólidos. Na sequência, vai para a caixa de areia, que separa os sólidos remanescentes, para depois chegar ao tanque do biodigestor.

No biodigestor, ocorrem reações químicas que transformam a biomassa em metano e outros gases. Com uma concentração acima de 50% de metano, o biogás já é combustível para alimentar o motogerador. A energia gerada é recebida pela rede interna, para uso local, ou segue para o painel de distribuição para que seja feita a geração distribuída.

Restam do processo o material sólido, que passou pela peneira separadora, e o efluente líquido gerado pelo biodigestor. O primeiro será compostado e transformado em adubo orgânico. O segundo é utilizado como biofertilizante na fertirrigação.

 

 

 

Rubens Neiva (MTb 5445/MG) 
Embrapa Gado de Leite 

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