Estimativa do potencial de emissão de gases de efeito estufa em diferentes sistemas de tratamento de águas residuárias da suinocultura

Abstract

Objetivou-se com a pesquisa avaliar o potencial de emissão dos gases metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), com base na quantidade de dióxido de carbono equivalente dos resíduos advindos de duas granjas suínicolas de ciclo completo, com diferentes sistemas de tratamento de seus resíduos e bem como a caracterizar o biofertilizante produzido pelo sistema de digestão anaeróbia. O experimento foi realizado em uma unidade comercial suinícola localizada em Oratórios - MG, Zona da Mata Mineira, no período de 29 de fevereiro a 11 de abril de 2012. O tipo de exploração adotado na unidade é o confinamento total dos animais, em Ciclo Completo (CC), ou seja, onde existem todas as fases do ciclo produtivo de suínos, do nascimento à engorda. Foram utilizadas duas granjas pertencentes à mesma unidade de produção comercial de suínos. Ambas possuíam as mesmas características arquitetônicas e eram manejadas de forma similar, com limpeza diária dos galpões. O monitoramento das emissões nos sistemas de tratamento foi feito por meio de análises feitas em amostras coletadas com periodicidade semanal, durante sete semanas, no afluente e no efluente dos biodigestores, um dos sistemas de tratamento avaliado. O mesmo procedimento foi realizado no afluente das lagoas de estabilização e em cada lagoa de tratamento. Após cada coleta, as amostras foram identificadas e conduzidas imediatamente ao Laboratório de Qualidade da Água do Departamento de Engenharia Agrícola DEA/UFV, para posterior análise das seguintes variáveis: demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (N), fósforo total (P), potássio (K), sódio (Na) sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), sólidos fixos (SF), pH e Condutividade elétrica (CE), para quantificação da concentração de nutrientes nos afluentes e efluentes dos sistemas de tratamento. Os valores de SV e N, determinados nos afluentes e efluentes foram utilizados para calcular os potenciais de emissão de metano e óxido nitroso, conforme metodologia A UFCCC, 2004), dentro do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), instituído no Protocolo de Kyoto. Verifica-se que houve diferença significativa em nível de 5% de probabilidade, pelo teste F, para os valores de emissão de CH4 e N2O entre os tratamentos avaliados. O metano apresentou valores médios de 149, 25 t de CO2eq ano-1 no tratamento em biodigestores e 1120,22 t de CO2eq ano-1 no tratamento em lagoas de estabilização. Os valores médios para emissão de óxido nitroso foram 53,23 t de CO2eq ano-1 e 17, 50 t de CO2eq ano-1, para o tratamento em biodigestores e lagoas de estabilização, respectivamente. O biofertilizante gerado no processo de biodigestão apresentou elevada concentração de nitrogênio e potássio com valores médios de 1481,30 mg L-1 e 661,42 mg L-1, respectivamente. Conclui-se que o maior potencial de emissão de metano foi observado no sistema de lagoas estabilização. No que se referiu ao óxido nitroso, ocorreu o contrário, o maior potencial de emissão foi verificado no tratamento em biodigestores. O biofertilizante apresentou elevada concentração de nutrientes, caracterizando-o como fertilizante orgânico de boa qualidade.

The aim of this research was to evaluate the potential emission of methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), based on the amounts of equivalent carbon dioxide (CO2eq) of residues originated from two pig farms, during a complete cycle, with different residue treatment systems, and to characterize the biofertilizer produced by the anaerobic digestion system of each farm. The study was conducted in a commercial pig unit located in the municipality of Oratórios, Minas Gerais state, Brazil, in the Zona da Mata region, from February 29th to April 11th of 2012. The type of operation adopted in the unit includes total confinement of animals during the Full Cycle (FC), i.e. with all stages of the production cycle of pigs from birth to fattening held within the same facility. The study was conducted in two farms belonging to the same company´s unit. Both had the same architectural characteristics and were handled in a similar manner, with daily cleaning of the barns. The monitoring of emissions from each system was done by analyzes of samples collected on a weekly basis for a total period of seven weeks at the influent and effluent of the digesters. The same procedure was performed in the influent of the stabilization ponds and in each treatment pond. After every collection procedure, the samples were identified and immediately brought back to the Water Quality Laboratory of the Department of Agricultural Engineering (DAE), at the Federal University of Viçosa (FUV), for analysis of the following variables: biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC), total nitrogen (N), total phosphorus (P), potassium (K), sodium (Na), total solids (TS), volatile solids (VS), fixed solids (SS), pH and electrical conductivity (EC), to quantify the nutrient concentrations in the influent and effluent of each treatment system. The values of VS and N determined at the influent and effluent were used to calculate the potential emissions of CH4 and N2O, according to the methodology AM0006 "Reduction of emission of greenhouse gases for manure management systems" (UFCCC, 2004) within the Clean Development Mechanism (CDM) established under the Kyoto Protocol. There was a significant difference at 5% probability, with the F test, for the emission of CH4 and N2O between treatments. Methane emissions presented values of 149.25 t CO2eq yr-1 at the digesters and 1120.22 t CO2,eq yr-1 at the stabilization ponds. Mean values for N2O emissions were 53.23 t CO2eq yr-1 and 17 of 50 t CO2eq yr-1 at the digesters and stabilization ponds, respectively. The biofertilizer generated in the process of digestion showed high concentrations of N and K with values of 1481.30 mg L-1 and 661.42 mg L-1, respectively. It is concluded that the greatest potential for CH4 emission was observed in the system of stabilization ponds. As referred to N2O, the opposite occurred, the greatest potential emission was observed at the digester level. The biofertilizer presented high concentration of nutrients, being characterized as a good quality organic fertilizer.