Economic viability of a canadian biodigester for power generation in dairy farming / Viabilidade econômica da implantação de um biodigestor tipo canadense para a geração de energia elétrica destinada à atividade leiteira

This study aimed to analyze the economic viability of implementing and using a Canadian biodigester for power generation in a milk production system. Specifically, we intended to estimate the generated power production, the total production cost (TC), the total operating cost (TOC), and the effective operating cost (EOC) of 1 kW of power generated, and estimate the break-even point of the power produced. The research was carried out on a farm located in southern Minas Gerais (Brazil) from January to December 2017. Three scenarios were analyzed through the tree-point estimation (most likely, optimistic, and pessimistic). Scenario 1 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 13 hours day-1 plus the use of 50% of the produced biofertilizer. Scenario 2 considered the use of power during 13 hours day-1 for the acclimatization of free-stall barns and milking parlor, which means an increase in power consumption estimated at 10% compared to scenario 1, plus the use of 75% of the produced biofertilizer. Moreover, scenario 3 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 6.5 hours day-1 plus 25% of the produced biofertilizer. All scenarios considered the amount charged per kWh by the Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG).

Objetivou-se analisar a viabilidade econômica da implantação e utilização de um biodigestor tipo canadense para a geração de energia elétrica em um sistema de produção de leite. Especificamente, pretendeu-se estimar a produção de energia elétrica gerada, estimar o custo total de produção (CT), custo operacional total (COT) e custo operacional efetivo (COE) de um kW de energia gerada, e estimar o ponto de equilíbrio de energia produzida. A pesquisa foi realizada em uma propriedade localizada no sul de Minas Gerais, no período entre janeiro a dezembro de 2017. Realizou-se a análise de cenários MOP (mais provável, otimista e pessimista): cenários 1; 2 e 3. No cenário 1, foram considerados a utilização de energia elétrica para a climatização apenas dos galpões de free stall em 13 h dia-1, mais aproveitamento de 50% do biofertilizante produzido. No cenário 2, a utilização da energia elétrica foi de 13 h dia-1, utilizada para climatização dos galpões de free stall e sala de ordenha, um aumento de energia estimado em 10%, em relação ao cenário 1, mais aproveitamento de 75% do biofertilizante produzido; e, no cenário 3, adotou-se a utilização de energia elétrica para a climatização dos galpões de free stall em 6,5 h dia-1, mais aproveitamento de 25% do biofertilizante produzido. Em todos os cenários foi considerado o valor cobrado por kWh pela Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG). Realizou-se simulações de Monte Carlo com taxas mínimas de atratividade variando de zero a 50%. A geração de energia elétrica apresentou viabilidade econômica em todos os cenários, apresentando valor presente líquido (VLP) positivos, taxas internas de retorno acima da taxa mínima de atratividade, payback simples e descontados abaixo do horizonte de 10 anos e relações benefício-custo satisfatórias. O COE de 1 kWh de energia elétrica foi estimado em R$ 0,1990, R$ 0,1791 e R$ 0,3308 para os cenários 1, 2 e 3, respectivamente, enquanto que o CT médio, considerando todos os cenários, foi de R$ 0,5618 (±0,21), acima dos valores de aquisição na CEMIG, que seria de R$ 0,50. Os CT foram de R$ 99.804,42 para os cenários 1 e 2, e de R$ 92.424,09 para o 3, com taxa mínima de atratividade de 8,50, enquanto que COT foi de R$ 69.486,62 nos cenários 1 e 2, e de R$ 62.229,66 no 3. Em todos os cenários, a quantidade de energia elétrica gerada foi superior ao ponto de equilíbrio. Todos os modelos de simulação de Monte Carlo apresentaram VPL positivos, indicando que há grande probabilidade de ficarem acima do esperado.

Gestão ambiental aplicada a sanidade suídea

A suinocultura brasileira possui importância econômica e encontra-se no quarto lugar no ranking de produção de carne suína mundial. Seu desenvolvimento está intimamente ligado à promoção da sanidade nos planteis e a correta gestão ambiental. Dejetos sólidos, efluentes brutos de suínos, carcaças e restos de animais mortos apresentam alto poder poluente e de disseminação de doenças e devem ser tratados por processos biológicos que incluem a compostagem, a biodigestão anaeróbia e os leitos cultivados. Estas tecnologias são capazes de atingir os objetivos sanitários e ambientais. A suinocultura do século XXI deve ser voltada para a sustentabilidade nos seus principais quatro pilares da produção que são o social, o econômico, o sanitário e o ambiental, onde a sanidade e os cuidados com o ambiente devem estar associados e praticados em harmonia.(AU)

Economic viability of a canadian biodigester for power generation in dairy farming / Viabilidade econômica da implantação de um biodigestor tipo canadense para a geração de energia elétrica destinada à atividade leiteira

This study aimed to analyze the economic viability of implementing and using a Canadian biodigester for power generation in a milk production system. Specifically, we intended to estimate the generated power production, the total production cost (TC), the total operating cost (TOC), and the effective operating cost (EOC) of 1 kW of power generated, and estimate the break-even point of the power produced. The research was carried out on a farm located in southern Minas Gerais (Brazil) from January to December 2017. Three scenarios were analyzed through the tree-point estimation (most likely, optimistic, and pessimistic). Scenario 1 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 13 hours day-1 plus the use of 50% of the produced biofertilizer. Scenario 2 considered the use of power during 13 hours day-1 for the acclimatization of free-stall barns and milking parlor, which means an increase in power consumption estimated at 10% compared to scenario 1, plus the use of 75% of the produced biofertilizer. Moreover, scenario 3 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 6.5 hours day-1 plus 25% of the produced biofertilizer. All scenarios considered the amount charged per kWh by the Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG).(AU)

Objetivou-se analisar a viabilidade econômica da implantação e utilização de um biodigestor tipo canadense para a geração de energia elétrica em um sistema de produção de leite. Especificamente, pretendeu-se estimar a produção de energia elétrica gerada, estimar o custo total de produção (CT), custo operacional total (COT) e custo operacional efetivo (COE) de um kW de energia gerada, e estimar o ponto de equilíbrio de energia produzida. A pesquisa foi realizada em uma propriedade localizada no sul de Minas Gerais, no período entre janeiro a dezembro de 2017. Realizou-se a análise de cenários MOP (mais provável, otimista e pessimista): cenários 1; 2 e 3. No cenário 1, foram considerados a utilização de energia elétrica para a climatização apenas dos galpões de free stall em 13 h dia-1, mais aproveitamento de 50% do biofertilizante produzido. No cenário 2, a utilização da energia elétrica foi de 13 h dia-1, utilizada para climatização dos galpões de free stall e sala de ordenha, um aumento de energia estimado em 10%, em relação ao cenário 1, mais aproveitamento de 75% do biofertilizante produzido; e, no cenário 3, adotou-se a utilização de energia elétrica para a climatização dos galpões de free stall em 6,5 h dia-1, mais aproveitamento de 25% do biofertilizante produzido. Em todos os cenários foi considerado o valor cobrado por kWh pela Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG). Realizou-se simulações de Monte Carlo com taxas mínimas de atratividade variando de zero a 50%. A geração de energia elétrica apresentou viabilidade econômica em todos os cenários, apresentando valor presente líquido (VLP) positivos, taxas internas de retorno acima da taxa mínima de atratividade, payback simples e descontados abaixo do horizonte de 10 anos e relações benefício-custo satisfatórias. O COE de 1 kWh de energia elétrica foi estimado em R$ 0,1990, R$ 0,1791 e R$ 0,3308 para os cenários 1, 2 e 3, respectivamente, enquanto que o CT médio, considerando todos os cenários, foi de R$ 0,5618 (±0,21), acima dos valores de aquisição na CEMIG, que seria de R$ 0,50. Os CT foram de R$ 99.804,42 para os cenários 1 e 2, e de R$ 92.424,09 para o 3, com taxa mínima de atratividade de 8,50, enquanto que COT foi de R$ 69.486,62 nos cenários 1 e 2, e de R$ 62.229,66 no 3. Em todos os cenários, a quantidade de energia elétrica gerada foi superior ao ponto de equilíbrio. Todos os modelos de simulação de Monte Carlo apresentaram VPL positivos, indicando que há grande probabilidade de ficarem acima do esperado.(AU)

Gestão ambiental aplicada a sanidade suídea

A suinocultura brasileira possui importância econômica e encontra-se no quarto lugar no ranking de produção de carne suína mundial. Seu desenvolvimento está intimamente ligado à promoção da sanidade nos planteis e a correta gestão ambiental. Dejetos sólidos, efluentes brutos de suínos, carcaças e restos de animais mortos apresentam alto poder poluente e de disseminação de doenças e devem ser tratados por processos biológicos que incluem a compostagem, a biodigestão anaeróbia e os leitos cultivados. Estas tecnologias são capazes de atingir os objetivos sanitários e ambientais. A suinocultura do século XXI deve ser voltada para a sustentabilidade nos seus principais quatro pilares da produção que são o social, o econômico, o sanitário e o ambiental, onde a sanidade e os cuidados com o ambiente devem estar associados e praticados em harmonia.

Avaliação da degradação de formol do efluente gerado no laboratório de anatomia por biorreatores anaeróbios e mapeamento dos pontos críticos de controle / Evaluation of formalin degradation of effluent generated in the anatomy laboratory by anaerobic bioreactors and mapping of critical control points

Diante das estratégias de ensino e aprendizagem adotadas na disciplina de Anatomia da Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (EERP/USP), que requer a conservação de peças cadavéricas em solução de formol, no Laboratório Multidisciplinar são gerados significantes volumes de efluentes contendo este composto. Considerando as características tóxicas dessa substância, tanto aos seres vivos quanto ao meio ambiente, torna-se imprescindível o gerenciamento e tratamento deste resíduo gerado antes do descarte na rede coletora de esgotos. Embora diferentes métodos, sejam eles químicos ou biológicos, possam ser utilizados para promover o tratamento prévio ao descarte de soluções contendo formol, o uso de tratamentos biológicos, como o reator anaeróbio, possibilita o tratamento de grandes volumes de resíduos, gera menor exposição ocupacional e possui reduzido custo do processo. No ano de 2017 a EERP/USP implementou o Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF), dimensionado para atender grandes volumes de efluentes com solução de formol gerados na unidade. Neste contexto, este estudo inédito em escala industrial, além de monitorar a eficiência da remoção da solução de formol dos efluentes gerados do sistema de biorreatores também caracterizamos os pontos críticos de controle do processo de tratamento do RAHLF, durante o período de fevereiro a junho e de setembro a novembro do ano de 2020. Os resultados na entrada do RAHLF apresentaram uma média de 480,19 ± 116,06 mg.L-1, com amplitude amostral de 238,37 mg.L-1 a 774,60 mg.L-1, já na saída do RAHLF demonstraram média de 1,39 ± 0,56 mg.L-1, com amplitude amostral de 0,04 mg.L-1 a 2,32 mg.L-1, evidenciando assim a eficiência na degradação do formol pelos biorreatores em média de 99,70%. A partir dos dados foi evidenciado que além do desempenho satisfatório do RAHLF para o pré-tratamento de água residuária contendo formol, o reator também apresentou estabilidade de operação durante o desenvolvimento do estudo. Com o conhecimento de todas as etapas e dos pontos críticos do processo foi possível a organização do fluxograma do processo, desde o local gerador até a disposição do efluente para a rede coletora de esgoto municipal. A partir do fluxograma, foi possível desenvolver protocolo de operação, visando minimizar ao máximo potenciais ocorrências de falhas durante o processo. Este estudo gerou conhecimento que contribui para melhor compreensão da biotecnologia anaeróbia implantada para alcançar a degradação da solução de formol no efluente do Laboratório Multidisciplinar da EERP/USP. A implantação e funcionamento adequado do biodigestor refletem o compromisso socioambiental da universidade com a sociedade e com o meio ambiente, na busca de ações que promovam tanto a saúde pública quanto a sustentabilidade ambiental. Os resultados constituirão também uma base de dados para outros gestores de biodigestores implantados na universidade, sendo de grande importância para a continuidade de investigações relacionadas com o tratamento dos efluentes em laboratórios de ensino

For the development of teaching and learning strategies adopted in the discipline of Anatomy at the University of São Paulo at College of Nursing in Ribeirão Preto (CNRP/USP), which requires the preservation of cadaveric parts in a formaldehyde solution, the Multidisciplinary Laboratory generates significant volumes of effluents containing this compound. Considering the toxic characteristics of this substance, both to living beings and to the environment, it is essential to manage and treat this wastewater before its disposal in the sewage collection system. Although different methods, whether chemical or biological, can be used to promote treatment prior to disposal of solutions containing formaldehyde, the use of biological treatments, such as the anaerobic reactor, allows the treatment of large volumes of waste, generates less occupational exposure and has reduced process cost. In 2017, EERP/USP implemented the Anaerobic Horizontal Fixed Bed Reactor (AHFBR), dimensioned to supply large volumes of wastewater with a formaldehyde solution generated at the unit. In this context, this unprecedented study on an industrial scale, in addition to monitoring the efficiency of the removal of the formaldehyde solution from the effluents generated from the bioreactor system, we also characterized the critical control points of the AHFBR treatment process, during the period from February to June and from September to November of 2020. The results of the affluent of the AHFBR presented an average of 480.19 ± 116.06 mg.L-1, with a sample range of 238.37 mg.L-1 to 774.60 mg. L-1, already in the effluent of the AHFBR obtained average of 1.39 ± 0.56 mg.L-1, with a sample range of 0.04 mg.L-1 to 2.32 mg.L-1, thus evidencing the efficiency in formaldehyde degradation by bioreactors on average of 99.70%. From the data, it evidenced that in addition to the satisfactory performance of the AHFBR for the pre-treatment of wastewater containing formaldehyde, the reactor also showed operating stability during the development of the study. With the knowledge of all the steps and critical points of the process, it was possible to organize the process flowchart, from the generating site to the disposal of the effluent to the municipal sewage collection network. From the flowchart, it was possible to develop an operation protocol, aiming to minimize as many potential occurrences of failures during the process as possible. This study generated knowledge that contributes to a better understanding of the anaerobic biotechnology implemented to achieve the degradation of the formaldehyde solution in the effluent of the Multidisciplinary Laboratory at CNRP/USP. The implantation and proper functioning of the biodigester reflect the university's socio-environmental commitment to society and the environment, in the search for actions that promote both public health and environmental sustainability. The results will also constitute a database for other managers of biodigesters implemented at the university, being of great importance for the continuity of investigations related to the treatment of effluents in teaching laboratories

Uso do biodigestor para produção de biogás em uma granja comercial de suínos: relato de caso

A suinocultura é uma atividade econômica responsável por garantir a renda de milhares de famílias. O sistema intensivo, propiciou um aumento de criação de animais em pequenas áreas e por consequência elevou a geração de dejetos suínos (DS) que se descartados de maneira inadequada, podem levar a um descontrole ambiental. O biodigestor que consiste em um tanque escavado no solo, impermeável e coberto com material sintético é uma alternativa viável para o tratamento de DS, com sequestro e produção de biogás e adubo orgânico. A conversão em energia elétrica, quando se trata do biogás, torna-se importante insumo na produção de suínos. Este trabalho relatou o uso do biodigestor para produção de biogás e adubo orgânico em uma granja comercial de suínos que resultará na autossuficiência em mais de 100 % da demanda de energia elétrica da atividade, produção de 400 toneladas de adubo orgânico, água de reuso na qual possibilitará a produção consorciada de peixes (tilapia), ervilha dagua (Lemna minor) e hortaliças em sistema hidropônico.(AU)

Uso do biodigestor para produção de biogás em uma granja comercial de suínos: relato de caso

A suinocultura é uma atividade econômica responsável por garantir a renda de milhares de famílias. O sistema intensivo, propiciou um aumento de criação de animais em pequenas áreas e por consequência elevou a geração de dejetos suínos (DS) que se descartados de maneira inadequada, podem levar a um descontrole ambiental. O biodigestor que consiste em um tanque escavado no solo, impermeável e coberto com material sintético é uma alternativa viável para o tratamento de DS, com sequestro e produção de biogás e adubo orgânico. A conversão em energia elétrica, quando se trata do biogás, torna-se importante insumo na produção de suínos. Este trabalho relatou o uso do biodigestor para produção de biogás e adubo orgânico em uma granja comercial de suínos que resultará na autossuficiência em mais de 100 % da demanda de energia elétrica da atividade, produção de 400 toneladas de adubo orgânico, água de reuso na qual possibilitará a produção consorciada de peixes (tilapia), ervilha d’agua (Lemna minor) e hortaliças em sistema hidropônico.

Energy Potential of Animal Waste in the State of Paraná (Brazil)

Abstract Animal biomass is a source of energy commonly discarded without or with low utilization, but its availability draws attention to its reuse [1]. The utilization can be carried out in different ways, varying in terms of generation time and efficiency. The use of biodigestion requires a relatively small area compared to landfills or natural composting, and it provides other materials besides biogas, that can be recycled as fertilizer and has a short residence time of residues [2]. The energy supplied as biogas can be harnessed as heat or electricity in case of conversion. Considering the energy needs of animal husbandry and the ease of reinsertion of energy in the production cycle, the possibility of distributed generation of biogas was studied as a way to complement the rural energy consumption matrix. Poultry farms require heat for chicks [3], dairy production centers require sterilization of used equipment [4] and pig farms require good heating systems to ensure animal weight gain [5]. In this way, the production can take advantage of the heat of the gas without the conversion into electricity, minimizing losses. Creation centers themselves can also generate electricity, eliminating the need for large transmission lines.

Anaerobic co-digestion of animal manure at different waste cooking oil concentrations / Co-digestão anaeróbica de estrume animal em diferentes concentrações de óleo de descarte de cozinha

This study aimed to obtain the best dose of waste cooking oil inclusion for the co-digestion of substrates prepared with dairy cattle and swine manure in order to maximize solids reductions and biogas yield. Analyses of total solids (TS), volatile solids (VS), and neutral detergent fiber (NDF) were performed during the loading and unloading of digesters, while biogas yield was measured twice a week. The maximum reduction in VS (51.4%) was reached with the inclusion of up to 54.6g waste cooking oil.kg manure-1. Maximum NDF degradation occurred with inclusions of up to 69.4g waste cooking oil.kg manure-1. Inclusions of up to 64g of waste cooking oil.kg manure-1 provided specific biogas yield of 291.4 and 251.0L biogas.kg VS-1 added to substrates with swine and cattle manure, respectively. Adding oil at doses between 45.1 and 69.4g waste cooking oil kg manure-1 to substrates composed of cattle or swine manure maximizes reductions of solids and fibrous constituents and enhances specific biogas yield. Furthermore, swine manure supports higher doses of waste cooking oil.(AU)

Objetivou-se encontrar a melhor dose de inclusão de óleo residual durante a co-digestão de substratos preparados com dejetos de bovinos leiteiros e suínos, com o intuito de maximizar as reduções de sólidos e as produções de biogás. Foram realizadas no abastecimento e desabastecimento dos biodigestores as análises de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e fibra em detergente neutro (FDN), enquanto as mensurações de biogás duas vezes por semana. A máxima redução de SV (51,4%) foi possibilitada pela inclusão de até 54,6g de óleo de descarte kg dejetos-1, já as máximas degradações de FDN ocorreram com adições de até 69,4g de óleo de descarte kg dejetos-1. As inclusões de até 64g de óleo de descarte kg dejetos-1 possibilitaram produções específicas de biogás de 291,4 e 251,0 L de biogás.kg SV-1 adicionado, para substratos contendo dejetos de suínos e bovinos respectivamente. A adição de óleo em doses entre 45,1 e 69,4g.kg-1 a substratos contendo dejetos de bovinos ou suínos maximiza as reduções dos constituintes sólidos e fibrosos bem como potencializa as produções específicas de biogás, sendo que o dejeto de suíno ainda suporta maiores doses de inclusão de óleo residual.(AU)

Biodigestores para tratamento de dejetos suínos e alternativas para o desenvolvimento sustentável da propriedade / Biodigesters for treatment of swine manure and alternatives to sustainable development

A suinocultura traz desenvolvimento econômico, mas causa problemas ambientais graves, devido aos resíduos sólidos gerados, que em geral não são tratados adequadamente. O objetivo do trabalho é fazer o estudo técnico-econômico de implantação de biodigestores para o tratamento de dejetos suínos, com geração de biogás que será transformado em energia elétrica e térmica para o abastecimento de uma pequena propriedade rural. Com isso, pretende-se reduzir a dependência de adubos químicos, de energias térmica e elétrica para os diversos usos (aquecimento de campânulas no aviário, iluminação e resfriamento), reduzir a poluição e a emissão de gases de efeito estufa. Foram dimensionados dois biodigestores (55 m³ cada), gerando 41,8 m³ de biogás por dia cada. O tempo de retenção hidráulica foi de 30 dias. Serão gerados biofertilizante e biogás, esse último sendo canalizado e podendo seguir ou para as campânulas, ou para o motor-gerador que o transformará em energia elétrica para a propriedade. O sistema projeto apresenta melhorias, analisando os aspectos ambientais, econômicos para o agricultor e sociais para a comunidade, além de ser uma forma mais eficiente de utilização dos recursos da propriedade.

Swine production brings economic development, but causes serious environmental problems, due to the solid residues generated which generally are not adequately treated. The objective of this research is to carry out a technical-economic study of the implantation of biodigestive deposits for the treatment of swine excrements with generation of biogas, which will be transformed in electrical and thermal energy to be supplied to a small rural property. This is intended to reduce the dependence on chemical fertilizers, electrical, and thermal energy for several uses (aviary heaters, lighting, and cooling), reduction of pollution and of emission of greenhouse gases. Two 55m³ biodigestive deposits were projected, each generating 41.8 m³ of biogas per day. The period of hydraulic retention was 30 days. Biofertilizer and biogas will be generated. The biogas will be conducted by pipes either to the heaters or to the generator-motor, which will transform it in electrical energy for the property. Once installed, the system presents improvements, analyzing environmental and economical aspects for the farmer and social aspects for the community. It is a more efficient way to use the resources of the property.

Biodigestores para tratamento de dejetos suínos e alternativas para o desenvolvimento sustentável da propriedade / Biodigesters for treatment of swine manure and alternatives to sustainable development

A suinocultura traz desenvolvimento econômico, mas causa problemas ambientais graves, devido aos resíduos sólidos gerados, que em geral não são tratados adequadamente. O objetivo do trabalho é fazer o estudo técnico-econômico de implantação de biodigestores para o tratamento de dejetos suínos, com geração de biogás que será transformado em energia elétrica e térmica para o abastecimento de uma pequena propriedade rural. Com isso, pretende-se reduzir a dependência de adubos químicos, de energias térmica e elétrica para os diversos usos (aquecimento de campânulas no aviário, iluminação e resfriamento), reduzir a poluição e a emissão de gases de efeito estufa. Foram dimensionados dois biodigestores (55 m³ cada), gerando 41,8 m³ de biogás por dia cada. O tempo de retenção hidráulica foi de 30 dias. Serão gerados biofertilizante e biogás, esse último sendo canalizado e podendo seguir ou para as campânulas, ou para o motor-gerador que o transformará em energia elétrica para a propriedade. O sistema projeto apresenta melhorias, analisando os aspectos ambientais, econômicos para o agricultor e sociais para a comunidade, além de ser uma forma mais eficiente de utilização dos recursos da propriedade.(AU)

Swine production brings economic development, but causes serious environmental problems, due to the solid residues generated which generally are not adequately treated. The objective of this research is to carry out a technical-economic study of the implantation of biodigestive deposits for the treatment of swine excrements with generation of biogas, which will be transformed in electrical and thermal energy to be supplied to a small rural property. This is intended to reduce the dependence on chemical fertilizers, electrical, and thermal energy for several uses (aviary heaters, lighting, and cooling), reduction of pollution and of emission of greenhouse gases. Two 55m³ biodigestive deposits were projected, each generating 41.8 m³ of biogas per day. The period of hydraulic retention was 30 days. Biofertilizer and biogas will be generated. The biogas will be conducted by pipes either to the heaters or to the generator-motor, which will transform it in electrical energy for the property. Once installed, the system presents improvements, analyzing environmental and economical aspects for the farmer and social aspects for the community. It is a more efficient way to use the resources of the property.(AU)

Crude glycerin in anaerobic co-digestion of dairy cattle manure increases methane production

Anaerobic digestion of crude glycerin (CG) along with animal waste has been an excellent option for increasing the production of biogas and methane to achieve efficiency in the treatment of both residues. This study aimed to evaluate improvements in specific productions of biogas and methane, reductions in solid and fibrous components in substrates prepared with dairy cattle manure and CG (containing 14 % glycerol). With these residues, experimental substrates were prepared and placed in 25 batch digesters. Initial content of the TS in the influent was 4 % and CG was added in increasing doses (0, 5, 10, 15 and 20 % relative to total solids (TS) of the influent). Results were submitted to ANOVA and orthogonal contrasts to assess the effects of linear and quadratic order and thereby estimate the optimal CG doses through the adjusted models. The highest values for specific production of methane (0.19 and 0.26 L g-1 of TS and volatile solids (VS) added, respectively) were reached with the CG inclusions of 6 and 8 %, respectively. Total production of biogas with the inclusion of 6 % CG was 11 % higher when compared to the control treatment. The largest reduction in VS (48 %) was achieved with the addition of 4 % CG. Addition of CG at levels between 3 and 8 % improved the efficiency of the process of anaerobic digestion with dairy cattle manure.

Crude glycerin in anaerobic co-digestion of dairy cattle manure increases methane production

Anaerobic digestion of crude glycerin (CG) along with animal waste has been an excellent option for increasing the production of biogas and methane to achieve efficiency in the treatment of both residues. This study aimed to evaluate improvements in specific productions of biogas and methane, reductions in solid and fibrous components in substrates prepared with dairy cattle manure and CG (containing 14 % glycerol). With these residues, experimental substrates were prepared and placed in 25 batch digesters. Initial content of the TS in the influent was 4 % and CG was added in increasing doses (0, 5, 10, 15 and 20 % relative to total solids (TS) of the influent). Results were submitted to ANOVA and orthogonal contrasts to assess the effects of linear and quadratic order and thereby estimate the optimal CG doses through the adjusted models. The highest values for specific production of methane (0.19 and 0.26 L g-1 of TS and volatile solids (VS) added, respectively) were reached with the CG inclusions of 6 and 8 %, respectively. Total production of biogas with the inclusion of 6 % CG was 11 % higher when compared to the control treatment. The largest reduction in VS (48 %) was achieved with the addition of 4 % CG. Addition of CG at levels between 3 and 8 % improved the efficiency of the process of anaerobic digestion with dairy cattle manure.(AU)

Influence of manure concentration as inoculum in anaerobic digestion of vinasse / Influência da concentração de esterco como inóculo na digestão anaeróbia da vinhaça

Vinasse, main residue of the sugarcane industry, has high pollutant content, being subjected to the use in biogas production due to the high content of organic matter non-toxic to microbial action. For a consolidated process, it is necessary to study parameters that influence the process, in which the amount of inoculum is one of the major factors in the biological process of biogas production. This study investigated the influence of the amount of manure as inoculum (0.5 to 5.5%) during the biodigestion process, evaluating variables such as chemical oxygen demand (COD), pH, biogas production, methane concentration, total solids and total phosphorus and nitrogen contents, as well as microbiological analysis in the sludge remaining in the digester. Biodigestion occurred normally, with hydraulic retention time (HRT) of 20 days, with an acidogenic phase, subsequent stabilization of pH and biogas production. The vinasse had COD and total solids reduced during biodigestion by around 67 and 40%, respectively. Biogas production was increased after the fifth day. Among the three studied conditions, there was no significant increase in efficiency of inoculum use and it can be used the lowest amount, 0.5 % (m v-1). (AU)

A vinhaça, principal resíduo da indústria sucroalcooleira, possui alto teor poluente, sendo passível seu uso na produção de biogás devido ao grande teor de matéria orgânica não tóxica à ação microbiana. Para que haja um processo consolidado, é necessário estudar parâmetros que influem em seu processo, sendo a quantidade de inóculo um dos principais fatores no processo biológico de produção de biogás. Este estudo verificou a influência da quantidade de esterco bovino como inóculo (de 0,5 a 5,5%) durante o processo de biodigestão, avaliando variáveis como demanda química de oxigênio (DQO), pH, produção de biogás, concentração de metano, sólidos totais e teores de fósforo total e de nitrogênio total, além de análises microbiológicas no lodo restante no biodigestor. A biodigestão aconteceu normalmente, com um tempo de retenção hidráulica (TRH) de 20 dias, verificando-se a fase acidogênica, posterior estabilização do pH e produção de biogás. A vinhaça teve seus parâmetros de DQO e de sólidos totais diminuídos durante a biodigestão, em torno de 67 e 40%, respectivamente. Houve crescente produção de biogás após o quinto dia. Percebeu-se que, dentre as três condições estudadas, não houve significativ elevação da eficiência de uso de inóculo, podendo ser usada a menor quantidade, 0,5% (m v-1).(AU)

Influence of manure concentration as inoculum in anaerobic digestion of vinasse / Influência da concentração de esterco como inóculo na digestão anaeróbia da vinhaça

Vinasse, main residue of the sugarcane industry, has high pollutant content, being subjected to the use in biogas production due to the high content of organic matter non-toxic to microbial action. For a consolidated process, it is necessary to study parameters that influence the process, in which the amount of inoculum is one of the major factors in the biological process of biogas production. This study investigated the influence of the amount of manure as inoculum (0.5 to 5.5%) during the biodigestion process, evaluating variables such as chemical oxygen demand (COD), pH, biogas production, methane concentration, total solids and total phosphorus and nitrogen contents, as well as microbiological analysis in the sludge remaining in the digester. Biodigestion occurred normally, with hydraulic retention time (HRT) of 20 days, with an acidogenic phase, subsequent stabilization of pH and biogas production. The vinasse had COD and total solids reduced during biodigestion by around 67 and 40%, respectively. Biogas production was increased after the fifth day. Among the three studied conditions, there was no significant increase in efficiency of inoculum use and it can be used the lowest amount, 0.5 % (m v-1).

A vinhaça, principal resíduo da indústria sucroalcooleira, possui alto teor poluente, sendo passível seu uso na produção de biogás devido ao grande teor de matéria orgânica não tóxica à ação microbiana. Para que haja um processo consolidado, é necessário estudar parâmetros que influem em seu processo, sendo a quantidade de inóculo um dos principais fatores no processo biológico de produção de biogás. Este estudo verificou a influência da quantidade de esterco bovino como inóculo (de 0,5 a 5,5%) durante o processo de biodigestão, avaliando variáveis como demanda química de oxigênio (DQO), pH, produção de biogás, concentração de metano, sólidos totais e teores de fósforo total e de nitrogênio total, além de análises microbiológicas no lodo restante no biodigestor. A biodigestão aconteceu normalmente, com um tempo de retenção hidráulica (TRH) de 20 dias, verificando-se a fase acidogênica, posterior estabilização do pH e produção de biogás. A vinhaça teve seus parâmetros de DQO e de sólidos totais diminuídos durante a biodigestão, em torno de 67 e 40%, respectivamente. Houve crescente produção de biogás após o quinto dia. Percebeu-se que, dentre as três condições estudadas, não houve significativa elevação da eficiência de uso de inóculo, podendo ser usada a menor quantidade, 0,5% (m v-1).

A análise multicritério de tecnologias utilizadas na gestão de resíduos sólidos urbanos

O presente trabalho analisou a aplicação do método de avalia-ção multicritério como ferramenta de auxilio a escolha de tecnologias de tratamentode RSU, considerando as características, vantagens e desvantagensdas tecnologias disponíveis para tratamento dos RSU; assim como critériospara escolha das tecnologias mais adequadas para tratamento de resíduossegundo a Análise Multicritérios (AHP); além disso, analisou as possíveis combinaçõesde tecnologias para tratamento. Como metodologia de pesquisa, aplicou-sea revisão bibliográfica, e para a aplicação do método de analise multicritério,consultaram-se especialistas na área de gestão de resíduos sólidos urbanos.Esta consulta se realizou através do preenchimento de formulários (apêndiceII) por especialistas da área, sem que suas identidades e formações fossemde conhecimento do pesquisador, de modo a evitar que suas respectivasformações pudessem influenciar a interpretação dos dados. Todavia, comoforma de considerar a experiência de cada especialista, houve outra forma deconsultá-los, de modo paralelo a análise AHP. Desta forma, tornou-se comparara aplicação do método AHP com uma consulta direta. As possibilidades detratamento de resíduos sólidos urbanos foram organizadas segundo os custosprincipais envolvidos, que são os custos de coleta (com ou sem segregação deresíduos na fonte geradora), custos internos do empreendimento e custos externos.As tecnologias consideradas foram o uso de aterros sanitários, a incineraçãocombinada com o tratamento biológico dos resíduos e a incineração indissociadadestes mesmos resíduos. Como resultados, evidenciou-se que nãohá um consenso entre os especialistas quanto ao uso de tecnologias de tratamentode resíduos sólidos urbanos.

The present work analyzed the application of the multicriteriaevaluation method as a tool to assist in the selection of MSW treatment technologies,considering the characteristics, advantages and disadvantages of theavailable technologies for MSW treatment; as well as criteria for choosing themost appropriate technologies for waste treatment according to MulticriteriaAnalysis (AHP); in addition, analyzed the possible combinations of technologiesfor treatment. As a research methodology, the literature review was applied,and for the application of the multicriteria analysis method, specialists wereconsulted in the area of urban solid waste management. This consultation wascarried out by filling in forms (appendix II) by experts in the field, without theiridentities and formations being known to the researcher, in order to avoid thattheir respective formations could influence the interpretation of the data. However,as a way of considering the experience of each specialist, there was anotherway of consulting them, in parallel to the AHP analysis. In this way, it becamepossible to compare the application of the AHP method with a directquery. The possibilities of urban solid waste treatment were organized accordingto the main costs involved, which are collection costs (with or without segregationof waste at the generating source), internal costs of the project andexternal costs. The technologies considered were the use of landfills, incinerationcombined with the biological treatment of waste and the incineration withoutthe associated waste. As results, it was evidenced that there is no consensusamong the experts regarding the use of urban solid waste treatment technologies.

Tecnologia Social como facilitadora para tratamento de esgoto em área rural / Social Technology as a facilitator for the sewage treatment in rural área Municipality of Pouso Alegre - MG

O Brasil apresenta um déficit relevante de saneamento em áreas rurais. Segundo dados do último censo brasileiro, de 2010, cerca de 29,9 milhões de pessoas residem em áreas rurais, totalizando aproximadamente 8,1 milhões de domicílios. Como os domicílios rurais costumam ser dispersos, e mesmo nas áreas mais concentradas não há rede coletora de esgotos, as famílias geralmente recorrem a soluções alternativas para o esgotamento sanitário, muitas vezes inadequadas, como o uso de fossas rudimentares, em 49,9 por cento de domicílios rurais, e outras formas em 7,4 por cento de domicílios rurais, totalizando 57 por cento de domicílios rurais. Algumas alternativas para o tratamento de esgoto vêm sendo implantadas em áreas rurais, por meio de tecnologias sociais. Entre elas, podem-se destacar as fossas sépticas biodigestoras, que foram desenvolvidas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA. Tais tecnologias têm sido implementadas em algumas comunidades rurais brasileiras destacando-se o caso das comunidades rurais dos bairros dos Afonsos e do Cantagalo, pertencentes ao município de Pouso Alegre, estado de Minas Gerais, Brasil. Esta pesquisa tem o objetivo de analisar como ocorre o processo de implantação das fossas biodigestores nesses bairros e verificar se elas, de fato, cumprem com o papel de facilitadoras para o tratamento de esgoto em área rural do município de Pouso Alegre MG. Para isso foi realizada pesquisa de caráter qualitativo, por meio de levantamento documental e bibliográfico, entrevistas semiestruturadas, análise das transcrições e categorização dos dados. Para categorização e análise dos dados foi utilizada bibliografia sobre Tecnologia Social (TS). Apesar de os resultados evidenciarem pouca participação dos moradores no processo de tomada de decisão sobre o uso da tecnologia, há grande influência e credibilidade nas propostas feitas por uma organização não governamental local, favorecendo as intervenções atuais o que também possibilitará a inserção da TS como política pública, se aprovado o Plano Municipal de Saneamento Básico

Brazil has a significant sanitation deficit in rural areas. According to data from the last Brazilian census, 2010, about 29.9 million people live in rural areas, totaling approximately 8.1 million households. As rural households are often dispersed, and even in the most concentrated areas there is no sewerage network, households often resort to alternative solutions to sanitary sewage, often inadequate, such as the use of rudimentary septic tanks, at 49.9 per cent of Rural households, and other forms in 7.4 per cent of rural households, totaling 57 per cent of rural households. Some alternatives for the treatment of sewage are seen being implanted in rural areas, through social technologies. Among them, we can highlight the septic tanks biodigestoras, which were developed by EMBRAPA. Such technologies have been implemented in some Brazilian rural communities, highlighting the case of the rural communities of Afonsos and Cantagalo, belonging to the municipality of Pouso Alegre - MG. This research has the objective of analyzing how the process of implantation of the biodigestors in these districts occurs and verify if they, in fact, fulfill the role of facilitators for the treatment of sewage in rural area of the municipality of Pouso Alegre - MG. For this purpose, qualitative research was carried out, through documentary and bibliographic surveys, semi-structured interviews, transcription analysis and data categorization. For data categorization and analysis, a bibliography on Social Technology (TS) was used. Although the results show little participation of the residents in the decision making process on the use of technology, there is great influence and credibility in the proposals made by the local NGO, favoring the current interventions, which also allowed the inclusion of the TS as a public policy, if approved The Municipal Sanitation Basic Plan

Efficiency of biological treatment for the removal of total and thermotolerant coliform bacteria from domestic sewage / Eficiência do tratamento biológico na remoção de coliformes totais e termotolerantes em esgoto humano

Researchers around the world have focused their efforts on devising combinations of technologies that are not only economically feasible but also effective in mitigating the impacts caused by wastes containing pathogens that pose potential risks to human and animal health. The purpose of this study was to evaluate the performance of a biological treatment system for removing total and thermotolerant coliform bacteria with a view to the possible organic recycling of domestic sewage. To this end, a tubular continuous flow anaerobic digester, with hydraulic retention time (HRT) of 25 days and an optional stabilization pond, were used to treat the sewage produced by 150 people in the municipality of Sertãozinho, SP, Brazil. The samples were collected weekly, always on the same day, at three different sampling points (inlet of the treatment system, the outlet of tubular digester, and the optional stabilization pond), totaling 108 samples. The MPN method was employed to determine the total coliform and thermotolerant coliform populations, using multiple series of three tubes (APHA, 2005). The system proved efficient in reducing the number of indicator bacteria of fecal contamination, showing a removal efficiency of 98.76% for total coliforms and of 99.29% for thermotolerant coliforms. However, a third treatment step involving polishing should be included to render the effluent suitable for use in fertigation or discharge into water bodies.

Aliar tecnologias que sejam viáveis e ainda eficientes em mitigar o impacto gerado pelos resíduos, que possuem potencial patogênico à saúde humana e animal, tem sido o propósito das ações de pesquisadores em todo o mundo. Dessa forma, objetivou-se avaliar um sistema de tratamento biológico, quanto a redução de coliformes totais e coliformes termotolerantes, visando a possibilidade de reciclagem orgânica do esgoto doméstico. Para tanto foi utilizado um biodigestor tubular de fluxo contínuo com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 25 dias e uma lagoa de estabilização facultativa, responsável pelo tratamento de esgoto produzido por 150 pessoas, no município de Sertãozinho/SP. As amostras foram colhidas, semanalmente e sempre no mesmo dia, em três pontos distintos de colheita (entrada do sistema de tratamento, saída do biodigestor tubular e na lagoa de estabilização facultativa), totalizando 108 amostras. Para as determinações das populações de coliformes totais e termotolerantes foi utilizada a técnica do NMP em tubos múltiplos série de três tubos (APHA, 2005). O sistema foi eficiente quanto a redução no número de micro-organismos indicadores de poluição fecal atingindo 98,75% para coliformes totais e 99,26% para os termotolerantes. Entretanto, deve ser prevista mais uma etapa para polimento do efluente dando condições para sua utilização na fertirrigação ou lançamento em corpos de água.

Economic feasibility of biogas production in swine farms using time series analysis / Viabilidade econômica da produção de biogás em granjas de suínos, por meio da análise de séries temporais

This study aimed to measure the economic feasibility and the time needed to return capital invested for the installation of a swine manure treatment system, these values originated the sale of carbon credits and/or of compensation of electric energy in swine farms, using the Box-Jenkins forecast models. It was found that the use of biogas is a viable option in a large scale with machines that operate daily for 10h or more, being the return period between 70 to 80 months. Time series analysis models are important to anticipate the series under study behavior, providing the swine breeder/investor means to reduce the financial investment risk as well as helping to decrease the production costs. Moreover, this process can be seen as another source of income and enable the breeder to be self-sufficient in the continuous supply of electric energy, which is very valuable nowadays considering that breeders are now increasingly using various technologies.(AU)

Esta pesquisa tem por objetivo mostrar a viabilidade econômica e o tempo necessário de retorno do capital investido para a instalação de um sistema de tratamento de dejetos suínos, valores estes originados da venda de créditos de carbono e/ou de compensação de energia elétrica em granjas de suínos, utilizando os modelos de previsão de Box e Jenkins. Identificou-se que é viável a utilização do biogás em uma escala de produção com um funcionamento diário dos equipamentos de 10 horas ou mais e o período de retorno entre 70 a 80 meses. O uso de modelos de previsão de séries temporais foi importante, pois antecipou o comportamento da série em estudo, fornecendo ao suinocultor/investidor subsídios para que o investimento seja feito de modo a reduzir o risco, nos aspectos financeiros e na redução dos custos de produção, bem como possibilitando uma outra fonte de renda e a autonomia no fornecimento de energia elétrica ininterruptamente, o que é necessário nos sistemas de criação cada vez mais tecnificados.(AU)

Rock biofertilizer and earthworm compost on sugarcane performance and soil attributes in two consecutive years

The deployment of soluble fertilizers has been one of the most commonly applied agricultural practices in the bid to increase crop yield. However, the production of soluble fertilizers has a considerable economic cost and consumes a substantial amount of energy. In general, soil organic matter provides the nutrients needed for plant growth in organic agriculture. However, these nutrients are not sufficient if the best yield is to be obtained. The aim of our field experiment was to evaluate the effectiveness of phosphate and potassic sources (rocks, bio-fertilizers and soluble fertilizers) based on several sugarcane characteristics and soil attributes. Our experiment was conducted over two consecutive years, and we assessed the effect of using sugarcane filter mud cake (SFMC). In addition, we mixed the phosphate and potassic sources with earthworm compost enriched in N by inoculation with diazotrophic bacteria (OM) and applied at 50, 100 and 150 % of the recommended dosage rate (RDR). The PK biofertilizer with OM enriched in N positively affected sugarcane height, yield, and industrial characteristics. The application of SFMC greatly increased available P and K in the soil and plant characteristics with residual effect in the two consecutive harvests. We conclude that the biofertilizer has the potential to increase sugarcane characteristics and may represent an alternative to soluble fertilizers.