AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA PRÉ-HIDROLISE E DA BIODIGESTÃO

ANAEROBIA SOBRE O TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE

ABATEDOURO DE AVES: PRODUÇÃO E POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE

BIOGÁS.

Arley Borges de Morais Oliveira1; Ana Carolina Amorim Orrico2; Marco Antonio Previdelli Orrico Jr3; Natália da Silva Sunada1; Stanley Ribeiro Centurion4; 

Mauricio Manarelli 4; André Henrique Nucci de Moura4; Romildo Marques Farias

UFGD/FCA – caixa postal 533,79.804-970 – Dourados – MS, E-mail: arleydeoliveira@hotmail.com

1) Aluno do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia da UFGD. Bolsista CAPES e discente pesquisador

da FUNDECT; 2) Professora da UFGD, Faculdade de Ciências Agrárias e pesquisador da FUNDECT - email:

anaorrico@ufgd.edu.br; 3) Aluno do Programa de Pós- Graduação em Zootecnia da Universidade

Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”- Campos de Jaboticabal. Bolsista CNPq. 4) Aluno (a) do Curso de Zootecnia da UFGD

Resumo: Em virtude da necessidade de aumentar sua produção por área ocupada as

atividades agroindustriais têm proporcionado sérios problemas ambientais. Diante disso o

objetivo desse trabalho foi avaliar as produções de biogás e as reduções dos teores de ST e

SV durante a biodigestão anaeróbia da água residuária de abatedouro de aves em

biodigestores semi-contínuos manejados com 7, 14 e 21 dias de TRH e com a adição de

enzima lipolítica aos substratos nas concentrações de 0; 0,05; 0,10 e 0,15% do volume.

Para tanto foi utilizada água residuária de abatedouro avícola (sendo que este opera em

escala comercial), para o preparo dos substratos, adicionando-se doses crescentes de

enzimas lipolíticas (0, 0, 05, 0,1 e 0,15% do volume) e então efetuado o abastecimento de

biodigestores semi-contínuos, que foram manejados por 7, 14 e 21 dias de retenção

hidráulica. A influência dos TRH e da adição de enzima lipolítica aos substratos sobre o

processo de biodigestão anaeróbia foi avaliada por meio da produção de biogás e dos

potenciais de produção (por ST e SV adicionados e reduzidos). Os resultados encontrados

no presente experimento demonstraram que houve influência apenas dos TRHs usados

sobre as produções de biogás sendo que o TRH 7 obteve melhor performance ao atingir

valores médios de 35,7 L-1, porém para os potenciais de produção as diferentes doses de

enzimas usadas, demonstraram influencia sobre o potencial de produção de biogás por ST

e SV adicionados e ST e SV reduzidos. Dentre os tratamentos avaliados o que mostrou

melhor desempenho foi o TRH 14 com 0,10%, que apresentou valores de 1,75 L de biogás

g-1 SV. Dessa forma, o uso de lípase pode ser indicado para situações em que o sistema de

biodigestão se encontra subdimensionado ou em situações nas quais se pretende aumentar

a eficiência do sistema.

Palavras–chave: Avicultura, Tempo de retenção hidráulica, lipase

Introdução

A produção brasileira de frangos de corte tem se desenvolvido de maneira

satisfatória nos últimos anos e isso pode ser comprovado pelos números positivos

apresentados por este setor. De acordo com União Brasileira de Avicultura (2009), a

avicultura brasileira representa hoje 1,5% do PIB, gerando 5 milhões de empregos diretos

e indiretos e mais de US$ 7 bilhões apenas em exportação. Do total de carne de frango

produzida, 70% são destinados ao mercado interno, que atualmente responde por um

consumo médio de 39 kg por habilitante ao ano.

Esse aumento na cadeia produtiva pode vir a contribuir de forma marcante para o

incremento do impacto ambiental, caso não ocorra o interesse em inibir ou de criar

medidas que levem à minimização dos efeitos poluentes da atividade. Para isso, é

necessário, portanto, atentar-se ao correto planejamento e crescimento da atividade, para

que a mesma se desenvolva de forma ordenada, potencializando seus benefícios e

minimizando suas inconveniências.

O termo água residuária de abatedouro se aplica à água resultante dos

procedimentos realizados no processamento das carcaças dos animais, sendo que a

geração de água residuária em uma planta de abate tem inicio já na chegada dos animais

durante a aspersão de água sobre as gaiolas de transporte e lavagem das mesmas, sendo

que o resíduo resultante deste processo, em geral, é encaminhado direto para a rede de

esgoto (Salminen & Rintala, 2002). Durante o abate e o processamento é possível elencar

como principais pontos de geração de água residuária o processo de sangria, escaldagem,

evisceração, resfriamento das carcaças e preparação de produtos. Além disso, não se deve

descartar o uso na lavagem dos equipamentos e das instalações.

Esses efluentes são ricos em conteúdo orgânico, ocasionado principalmente pela

grande presença de lipídeos e proteínas, sendo os primeiros com maior efetividade. Os

lipídeos são compostos que causam grandes danos ao meio ambiente, como a formação de

filmes de óleo nas superfícies aquáticas, impedindo a difusão de oxigênio do ar para esse

meio, promovendo assim a mortandade da vida aquática, além da liberação de subprodutos

da sua degradação em meio anaeróbio como o CO2, CH4 e o N2O.

Desta forma, esse efluente quando submetido ao tratamento em lagoas de

estabilização, tende a gerar gases nocivos ao meio ambiente (de efeito estufa), que trazem

grande preocupação devido ao seu tempo de vida na atmosfera e seu potencial de

aquecimento global com relação ao CO2 Orrico Júnior et al. (2009). De acordo com a

UNFCCC (2006), a vida média desses gases na atmosfera seria de 12 anos para o CH4 e

120 anos para o N2O e os respectivos potenciais de aquecimento global iguais a 21 e 310,

ou seja, 21 e 310 vezes mais potentes que o CO2.

Os sistemas anaeróbios são bem adequados ao tratamento de águas residuais

provenientes de abatedouros, pois alcançam um alto grau de redução de sólidos diluídos e

com um custo significativamente menor quando comparado aos sistemas aeróbios e

químico-físicos. Além disso, substratos que favorecem a formação metano, podem ser

direcionados para a geração de combustível Johns (1995), por meio de sistemas

anaeróbios. O uso de modelos de reatores anaeróbios para fermentação de vários tipos de

resíduos tem sido cada vez mais adotado, sempre visando adaptar alguns modelos

anteriores e desenvolver sistemas mais eficientes para a geração de metano e redução de

DBO (demanda bioquímica de oxigênio) em seus efluentes Montgomery (2004). Todavia,

quando o resíduo se trata de água residuária de abatedouros tem sido relatado a inibição

(e/ou o retardamento) dos processos de digestão anaeróbia devido principalmente à

presença de óleos e gorduras, que podem ser considerados inibitórios por provocarem

mudanças adversas na população microbiana ou causarem a inibição do crescimento

bacteriano Chen et al. 2008; (Cammarota & Freire, 2006).

Estes efeitos têm levado ao surgimento de entraves para o desenvolvimento da

biodigestão anaeróbia da água residuária de abatedouros, como o a predição do adequado

TRH, para que o máximo de energia seja recuperado a partir do substrato em fermentação.

Dentro deste contexto a utilização de lipases no tratamento de efluentes com alto teor

lipídico é uma alternativa para os métodos tradicionais de tratamento.

Valladão et al. (2007) promoveram a biodigestão anaeróbia do efluente de

abatedouro de aves com crescentes níveis de inclusão de lípase (0; 0,1; 0,5 e 1,0% do

volume) na carga inicial e observaram que a eficiência de remoção de DQO (demanda

química de oxigênio), aumentou de 53 para 85%, quando se promoveu a adição de enzima

no nível de 0,1%, em comparação com a carga sem adição de enzima; nesta mesma

condição os autores ainda observaram que a produção de biogás saltou de 37 para 175 ml,

em 4 dias de avaliação. No entanto, os autores relatam que existem poucos estudos na

literatura que analisaram esta aplicação, especialmente em efluentes de abatedouros

Diante disso o objetivo desse trabalho foi avaliar as produções de biogás e as

reduções dos teores de ST e SV durante a biodigestão anaeróbia da água residuária de

abatedouro de aves em biodigestores semi-contínuos manejados com 7, 14 e 21 dias de

TRH e com a adição de enzima lipolítica aos substratos nas concentrações de 0; 0,05; 0,10

e 0,15% do volume.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido no Laboratório de Aproveitamento dos Dejetos

Gerados na Produção Animal, na Faculdade de Ciências Agrárias, na Universidade

Federal da Grande Dourados, durante o segundo trimestre de 2010. Para tanto foi utilizada

água residuária de abatedouro avícola, situado nas dependências do município de

Dourados – MS, sendo que este opera em escala comercial. Para o preparo dos substratos

utilizou-se a água residuária coletada adicionando-se doses crescentes de enzimas

lipolíticas (0, 0, 05, 0,1 e 0,15% do volume) e então efetuado o abastecimento de

biodigestores semi-contínuos, que foram manejados por 7, 14 e 21 dias de retenção

hidráulica.

O abastecimento dos biodigestores semi-contínuos pode ser caracterizado como o

resíduo gerado durante o abate das aves nas etapas de: limpeza das carcaças, embalagem e

lavagem dos equipamentos. O resíduo será constituído por sangue, gordura, excrementos e

substâncias contidas no trato digestivo dos animais, principalmente. Os biodigestores

receberam cargas diárias, sendo que os volumes de carga foram determinados segundo o

tempo de retenção adotado. Os biodigestores foram monitorados durante 21 dias após

ocorrer à estabilização da produção do biogás, considerando-se cada condição de operação

(doses de enzima lipolítica e diferentes tempos de retenção). A influência dos TRH (7, 14

e 21) e da adição de enzima lipolítica (nas concentrações de 0, 0,05, 0,10 e 0,15% do

volume de carga diária) aos substratos sobre o processo de biodigestão anaeróbia foi

avaliada por meio da produção e dos potencial de produção (por ST e SV adicionados e

reduzidos).

As produções de biogás e a quantidade de ST e SV da entrada foram observadas

diariamente, sendo que a avaliação das reduções dos teores de SV e ST foi realizada

semanalmente durante todo experimento, no intuito de se verificar o comportamento de

degradação dos substratos ao longo do período. Os teores de ST e SV foram determinados

segundo metodologia descrita por APHA (1995). Os volumes de biogás produzidos

diariamente foram determinados medindo-se o deslocamento vertical dos gasômetros e

multiplicando-se pela área da seção transversal interna dos gasômetros. Após cada leitura

os gasômetros serão zerados utilizando-se o registro de descarga do biogás. A correção do

volume de biogás para as condições de 1 atm e 20oC foi efetuada com base no trabalho de

Caetano (1985).

Os potenciais de produção de biogás foram calculados utilizando-se os dados de

produção diária e as quantidades de substrato, de ST de SV adicionados nos biodigestores,

além das quantidades de ST e SV reduzidas durante o processo de biodigestão anaeróbia.

Os valores foram expressos em L de biogás por g de substrato, ou de ST e SV.

Os biodigestores utilizados foram do tipo tubular horizontal e de alimentação

semicontínua, pois este é um modelo mais indicado para sistemas onde há a produção

diária de resíduos. O substrato utilizado para o abastecimento dos biodigestores será o

mesmo para todos os tratamentos, alterando-se o nível de adição de enzima lipolítica e o

volume da carga, em função do tempo de retenção, ou seja, considerando-se a capacidade

média de 26,06 litros para os biodigestores e período de retenção de 7 dias, efetuar-se-á

carga diária de 3,7 litros de substrato.

O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado com parcela subdividida

no tempo, sendo que cada repetição foi composta pelos dados médios das semanas após a

estabilização dos biodigestores, ou seja, a primeira repetição foi os dados médios da

primeira semana e assim sucessivamente até a terceira semana. O efeito do período foi

corrigido pelo delineamento de forma que possa ser observada a interferência das enzimas

e do TRH nos resultados. As médias dos tratamentos serão comparadas entre si através do

teste de TUKEY, ao nível de 5% de probabilidade.

Os resultados encontrados no presente experimento demonstraram que houve

influência apenas dos TRHs utilizados sobre as produções de biogás, o que possivelmente

ocorreu em virtude dos volumes de carga adicionados diariamente, que foram menores

conforme se aumentou o TRH, ocasionado assim uma redução proporcional a quantidade

de ST adicionada aos biodigestores. Porém os resultados encontrados para das diferentes

doses de enzimas usadas, demonstraram influencia sobre o potencial de produção de

biogás por ST e SV adicionados e ST e SV reduzidos, esse resultado já era esperado, pois

de acordo com Rosa et al. (2009) e Mendes et al, (2005), o tratamento de efluentes de

abatedouros com a adição de lipases, auxilia na etapa inicial de degradação, aumentando

consideravelmente a eficiência da remoção de matéria orgânica durante o processo de

biodigestão. Sendo assim o nível 0,05% foi o que obteve menor valor (P<0,05) de

produção de biogás quando comparado com os níveis 0,10 e 0,15 que não diferiram entre

si. Estes valores também indicam que a adição de 0,15% de lípase não contribuiu para que

houvesse um incremento da produção alcançada pelos níveis anteriores, que foi de 35,7

para o nível 0,05% sobre o nível 0,0% (testemunha) e 39,2 para o nível de 0,10% sobre o

anterior.

Os resultados encontrados no presente trabalho confirmam sugestões feitas por

Dors (2006) que ao avaliar lípases de duas fontes diferentes, sendo elas lipase pancreatina

(LKM), produzida pela empreza Kin Master / RS e lipase pancreatina (LNU), produzida

pela empresa Nuclear / SP em concentrações de enzimas que foram de 0,10% p/v a 0,35%.

Neste trabalho a autora concluiu que não foi possível observar variação consistente da

velocidade de biodegradação, indicando que a concentração de enzima não interferiu

significativamente na velocidade de remoção da matéria orgânica. Dessa forma, a autora

relata que seriam interessantes novas pesquisas com relação às diferentes concentrações,

pois pode-se, seguir os estudos diminuindo a concentração de enzimas, promovendo a

redução do custo do processo.

Os valores encontrados no presente experimento para o tratamento 0,0% foram

semelhantes aos encontrados por (Ogejo & Li, 2010), ao submeterem água residuária de

abatedouro de perus ao processo de biodigestão anaeróbia com um TRH de 5 dias, onde

verificaram um potencial de produção de 0,8 L g-1 SV. No presente trabalho não houve

diferença significativa entre os TRH 7 e 21, sendo que o TRH de 14 dias foi o que

proporcionou melhores resultados, o que indica que o uso de um TRH acima de 14 dias

seria desnecessário e inviável.

Sendo assim os dados obtidos mostraram que os melhores resultados foram obtidos

no TRH 14 com a adição de 0,10% da carga diária, onde pode se alcançar maior produção

de biogás.

Conclusões

O uso de pré-tratamento através da adição de lipase foi eficiente para aumentar a

produção de biogás dos biodigestores semi-continuos alimentados com água residuária de

abatedouro de aves. Dessa forma, o uso de lípase pode ser indicado para situações em que

o sistema de biodigestão se encontra subdimensionado ou em situações nas quais se

pretende aumentar a eficiência do sistema.