Avaliação de sistema para monitoramento de gás amônia em galpões avícolas com ventilação negativa

Abstract

O crescimento industrial e as atividades econômicas mundiais em geral contribuem para o aumento da produção de gases e poluentes que prejudicam a qualidade do ar. Na criação intensiva de frangos de corte, o principal gás produzido é a amônia e a alta concentração deste gás pode causar diversos danos à saúde dos animais e trabalhadores, bem como prejuízos ao sistema produtivo. O monitoramento da concentração de amônia no ambiente é extremamente importante para o bem-estar animal, sendo que a quantificação da emissão deste gás é importante para o estudo da poluição ambiental causada pela atividade de produção animal, contribuindo para inventários e banco de dados, importantes na adoção de medidas mitigadoras de impactos ambientais. Entretanto, instrumentos para monitoramento contínuo de gases possuem alto custo, não são portáteis e necessitam de instrumentação de apoio, o que dificulta sua utilização em condições de campo. Por conseguinte, torna-se necessário o desenvolvimento de instrumentação simplificada e acessível, que possibilite o monitoramento de gases em criações comerciais de animais. Diante do exposto, tem-se como objetivo nesta pesquisa montar e avaliar a eficiência de um equipamento de baixo custo, destinado ao monitoramento contínuo de amônia em ambientes de produção de animais acondicionados com sistema de ventilação negativa em modo túnel. O equipamento avaliado, denominado UPM (Unidade Portátil de Monitoramento), foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Kentucky, Iowa State University e Pensylvania State University, nos Estados Unidos. A pesquisa foi realizada em dois aviários comerciais similares, no município de Madisonville, estado de Kentucky, nos Estados Unidos. As coletas de amostras de ar foram realizadas em três locais de cada galpão, denominados 1, 2 e 3, referentes respectivamente ao local entre dois dos quatro exaustores destinados à ventilação mínima (relacionado com a fase de pinteiro), entre outros dois exaustores de ventilação mínima (relacionado à fase de crescimento inicial) e entre os ventiladores destinados à ventilação térmica em modo túnel (relacionado com a fase de crescimento final). Os valores de concentração e emissão de amônia obtidos pelo equipamento avaliado foram comparados aos valores obtidos pelo equipamento considerado como referência nesse estudo, de confiabilidade conhecida, denominado UMMEA (Unidade Móvel de Monitoramento de Emissões no Ar). Foram avaliadas quatro diferentes metodologias de cálculo de concentração de amônia, com base nos valores obtidos instantaneamente pela UPM, considerando-se que estes interferem diretamente nos valores de emissão média de amônia. As metodologias estudadas para cálculo da concentração média de amônia foram denominadas AT, A2, A4 e AMX, nas quais foram considerados, respectivamente: os valores referentes aos seis minutos do período de amostragem; aos dois últimos minutos, excluindo-se o último valor; aos quatro minutos intermediários; ao valor máximo. Para comparação entre os equipamentos quanto ao monitoramento de emissão de amônia, os valores de concentração de amônia obtidos com as metodologias apresentadas foram multiplicados pela taxa de ventilação do local e denominados BT, B2, B4 e BMX. Nas condições de realização deste experimento e com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que todas as metodologias estudadas para cálculo da concentração e emissão médias de amônia da UPM apresentaram valores estatisticamente similares aos apresentados pelo equipamento de referência UMMEA. As metodologias que mais se aproximaram dos resultados da UMMEA foram AT e BT, para valores de concentração e emissão de amônia respectivamente. Os níveis de concentração de amônia foram maiores na fase de pinteiro e os níveis de emissão de amônia foram maiores na fase de crescimento final da vida das aves. Não houve influência destes níveis de gases na acurácia da UPM, indicando que este equipamento pode ser usado com confiabilidade em todas as fases de criação. Sendo assim, o instrumento avaliado UPM mostrou-se uma alternativa eficiente no monitoramento contínuo de concentração e emissão de amônia. Entretanto, os valores encontrados com a utilização da UPM devem ser ajustados de acordo com as equações apresentadas neste trabalho.

The industrial growth and economical activities in the world contribute to the increase of gases and pollutant production that compromises the air quality. One of the main gases produced inside of broiler houses is ammonia and exposure to a high concentration of ammonia can cause serious damages to animal s and worker s health. Therefore, controlling ammonia concentration is extremely important for animal welfare. Also, the quantification of ammonia emission from animal houses is important in order to study environmental pollution caused by animal production, its contribution to inventories of gas emission, and must be understood if we are to reduce environmental impacts. However, instruments for continuous monitoring of ammonia gas are expensive, not portable and need instrumentation support. It is necessary to develop a simplified and cost effective instrumentation, in order to achieve a feasible system for ammonia gas monitoring in animal houses. Thus, the general objective of this research was to evaluate the efficiency of low cost equipment for continuous ammonia monitoring in animal houses with negative ventilation system. The evaluated equipment, denominated PMU (Portable Monitoring Unit), was developed by researchers of the University of Kentucky, Iowa State University and Pensylvania State University, United States. The research reported here was accomplished in two similar broiler houses, near the town of Madisonville, Kentucky, USA. Air samples were collected from three places in each house, denominated 1, 2 and 3, referring respectively to the place between two of the four sidewall exhaust fans used for minimum ventilation (related with the initial phase of the animals), and for moisture control, between other two minimum ventilation fans (related the phase of initial growth) and among the tunnel ventilation fans (related with the phase of final growth) and hot weather. The concentrations and emission values of ammonia obtained by the PMU equipment were compared to the values obtained by MAEMU (Mobile Air Emission Monitoring Unit) which was considered the reference in this study. Four different methods for computing hourly averages of ammonia concentration were evaluated based on the concentration reading directly from the PMU, considering that final concentration value and sampling intervals directly affect the computation of ammonia emission. The methods studied were denominated AT, A2, A4 and AMX, in which they were considered, respectively, all the values during a sampling period; values from last two minutes, excluding the last value; values from de middle four minutes; and the maximum concentration value. For comparison between instruments for ammonia emission monitoring, the final values of ammonia concentration were multiplied by the appropriate ventilation rate to obtain the ammonia emissions designated as BT, B2, B4, and BMX. Under the conditions in which this experiment was conducted and the results obtained, it can be affirmed that the four studied methodologies for ammonia concentration of PMU presented values similar to those by the reference instrument MAEMU. From the methodologies studied for PMU, those which best approximated results of MAEMU were methodologies AT and BT, for ammonia concentration and ammonia emission, respectively. The highest ammonia concentration level was found on the initial phase, and the highest ammonia emission rate level was found on the final growth phase. No influence of high levels of emission rate or concentration were found in the PMU accuracy. In conclusion, the evaluated PMU instrument proved to be an efficient alternative for continuous monitoring of concentration and emission of ammonia. However, its prediction should be adjusted according to the equations presented in this thesis.