Encontro de Energia no Meio Rural - Distribuição geográfica do potencial energético dos resíduos da avicultura de corte na região Oeste do Paraná: 4º Encontro de Energia no Meio Rural

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An. 4. Enc. Energ. Meio Rural 2002

Distribuição geográfica do potencial energético dos resíduos da avicultura de corte na região Oeste do Paraná - 4º Encontro de Energia no Meio Rural

Sordi, Alexandre^I; Souza, Samuel N.M.^II; Oliveira, Francisco H.^III

Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, Universidade Estadual do Oeste do Paraná UNIOESTE.Cascavel-PR: (045) 2203000
^IMestrando do curso de Engenharia Agrícola da Unioeste - asordi@unioeste.br
^IIProfessor adjunto do curso de Mestrado de Engenharia Agrícola da Unioeste
^IIIProfessor adjunto do curso de Mestrado de Engenharia Agrícola da Unioeste

RESUMO

A avicultura tem vivenciado nos últimos anos um período de franca expansão em virtude de vários fatores, dentre os quais destacam-se a evolução genética e os avanços em relação ao manejo e à nutrição. Uma das maiores preocupações dos diferentes órgãos nacionais e internacionais ligados à saúde e ao bem estar está relacionada ao adequado destino dos resíduos produzidos por essa prática agropecuária. Ao final do ano 2000 no Estado do Paraná, existia cerca de 123.293.408 cabeças de aves de corte. Isto representou um grande potencial de geração de resíduos na forma de cama de aviário, a qual é lançada no solo com a finalidade de adubação orgânica, o que apresentando-se como fator de risco na contaminação do lençol freático.
O presente trabalho mostra o levantamento do potencial energético teórico dos resíduos dos aviários na região Oeste do Paraná, demonstrando sua distribuição geográfica através do uso do Sistema de Informação Geográfica.

Palavras chave: cama de aviário, geração de energia, SIG.

ABSTRACT

The aviculture has experienced in the last years a large expansion period due various factors, among are highlighted the genetics evolution and nutrition and management advance. One of most troubles of the diferent international and national agencies joint to health and welfare is related to adequate destination of the production residues by that poltry practice. In the Parana state to end 2000 year had about 123.293.408 of cut birds dome. This represented an big poltry litter generation potential that organic fertilization purpose is heaved in soil, representing risc of the underground river contamination.
The present work shows theoretical energy potential of poltry litter in Parana west region, showing geographic distribution.

Key words: poltry litter, energy generation, GIS.

INTRODUÇÃO

Na região Oeste do Paraná a principal atividade econômica é a agricultura, com uma das maiores produtividades de grãos do Brasil, os principais produtos são a soja, milho e o trigo. Com o crescimento da produtividade agrícola surgiram as agroindústrias, uma das mais desenvolvidas é a de processamento de carne, de aves e suínos.

As aves antes de serem abatidas são acondicionadas em granjas de engorda, junto a estas construções rurais ocorre a disponibilidade de resíduo, o qual é conhecido como a cama de aviário. Esta é utilizada atualmente como fertilizante, mas esta prática pode ocasionar contaminação do lençol freático.

O objetivo deste trabalho foi fazer um levantamento da quantidade desse resíduo disponível nos municípios da região Oeste do Paraná, e estimar o seu potencial energético. Foi mostrada a distribuição geográfica desse potencial, bem como a sua representatividade no cenário nacional.

A AVICULTURA NACIONAL

O Brasil experimentou um grande crescimento no setor avícola. No início dos anos 90 o país contava com um rebanho estático de 371,7 milhões de cabeças, saltando para 659,2 milhões de cabeças no ano 2000. A avicultura nacional alcançou a 3^ª posição mundial na produção de carne de frango, liderada pelos Estados Unidos e China. O cenário paranaense apresentou crescimento, com um aumento de 287% na produção de carne de frango nos últimos 10 anos, ocupando, em 1999, o segundo lugar no ranking nacional, produzindo 20,85% da produção brasileira. A Figura 1 ilustra o crescimento do rebanho estático paranaense de 1990 a 2000.

O RESÍDUO DA AVICULTURA

Denomina-se cama todo o material distribuído em um galpão ou estábulo para servir de leito aos animais. Mais especificamente chama-se de cama de frango o material que, permanecendo no piso de uma instalação avícola, irá receber excreções, restos de ração e penas, [1].

As aves de corte apresentam peso médio de 2.421g, conversão alimentar de 2,08 e idade de abate de 47 dias, embora o frango tipo exportação, com peso médio na faixa de 1.200g, possa ser abatido com menos de 35 dias. A partir desses valores, estima-se a quantidade de esterco que foi eliminada com valores próximos a 1.080g por kg de ave, ou seja, para aves de 2.421g de peso médio, haveria a produção de 2.615g de esterco/ave sem levar em consideração a cama, que representa algo em torno de 500g/ave, [2].

A cama de aviário representa um tipo de biomassa combustível. Seu poder calorífico varia de 9-13,5 GJ/t. Na combustão desse tipo de resíduo para produção de potência, a quantidade requerida é primeiramente dependente do teor de umidade contido, porque afeta o poder calorífico. Um exemplo é o de que uma planta de potência de 12,6 MW utilizando cama de aviário com um poder calorífico de 9,3 GJ/t, consome cerca de 180.000 toneladas por ano desse combustível, [3].

ESTIMATIVAS DO POTENCIAL DE BIOMASSA

Vários autores realizaram levantamentos de potencial de vários tipos de biomassa energética em diversas localidades. As metodologias utilizadas por eles para a quantificação da energia disponível através da biomassa foram semelhantes.

Em [4] definiu-se o potencial técnico, potencial exeqüível e potencial praticável, respectivamente, o primeiro como quantidade total de energia explorada limitada somente pelas habilidades técnicas em extrair energia das fontes; o segundo como a quantidade de energia que poderia ser explorada limitada tecnicamente e pela disponibilidade das fontes e o terceiro sendo limitado por restrições econômicas e ambientais.

Em [5] caracterizou-se quatro categorias de potencial:

Potencial teórico: a quantidade total de biomassa produzida anualmente na região;
Potencial disponível: biomassa energética que pode ser tecnicamente e economicamente extraída e utilizada para propostas energéticas;
Potencial tecnológico: diz respeito ao tipo de tecnologia empregada na conversão energética da biomassa;
Potencial econômico: estimativas dos custos de produção da energia elétrica.

UTILIZAÇÃO DO SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS

O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é uma ferramenta útil para o contexto do conhecimento geográfico de uma ampla classe de distribuições pertinentes a bioenergia, especialmente demanda de energia e suprimento de biomassa e vem sendo usado em muitos estudos bioenergéticos, [6]. Um desses estudos foi realizado por RANNEY & CUSHMAN citados naquela referência, no qual foi desenvolvido um modelo em que se utilizou os dados produtividade de cultura florestal, disponibilidade de terras e qualidade do solo para produzir mapas de potencial de suprimento de biomassa no Sudoeste dos Estados Unidos. O modelo desenvolvido por [6] analisou a produtividade das culturas energéticas e custos de transporte em onze estados dos Estados Unidos.

Em [5] os autores avaliaram a distribuição espacial de resíduos agrícolas na Ilha de Creta como um exemplo para a tomada de decisão. Utilizando o SIG como uma dinâmica pesquisa de engenharia para seleção dos locais de melhor viabilidade para centrais de potência a base de biomassa, conduziram cálculos de distribuição geográfica do potencial de biomassa e custo de produção de eletricidade. Os principais parâmetros que afetam a localização e número de centrais de conversão bioenergética são a capacidade da planta de geração e a distribuição espacial do potencial de biomassa disponível.

Num trabalho semelhante realizado por [3], em que levantou-se a distribuição geográfica dos resíduos de criação animal na Inglaterra, visando locar centrais de produção de energia com o uso desses resíduos, através da análise do raio de transporte econômico dessa fonte primária de energia. Para resíduos com baixa porcentagem de matéria seca (<10%), tal como o de suinocultura, a tecnologia adotada foi a biodigestão anaeróbia com potencial técnico estimado em 17 MW. Para resíduos com alta porcentagem de matéria seca (70%), tal como a cama de aviário, a tecnologia adotada foi a combustão direta com um potencial técnico da ordem de 32 MW.

Em [7] os autores realizaram para os Estados da Região Nordeste do Brasil, de acordo com as explorações agrícolas, analisou-se a produtividade de biomassa utilizando dados georeferenciados de textura do solo, profundidade, radiação solar, temperatura e precipitação.

MATERIAIS E MÉTODOS

O estudo foi realizado na região Oeste do Paraná (Figura 2). Os dados da avicultura foram cedidos pelo IBGE, o qual em sua pesquisa municipal ao final do ano 2001, concluiu que a região apresentou um rebanho estático de aproximadamente 35.451.083 cabeças. Considerando 6 lotes anuais, isso representou cerca de 212.706.498 frangos abatidos ao final daquele ano. A produção de resíduo foi estimada de acordo com a exposto em [2].

O conteúdo energético da cama de aviário foi determinado pelo Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viçosa MG, com a bomba calorimétrica marca "Parr". Foram enviadas duas amostras de resíduo: uma da primeira cama de aves e a outra da última cama de aves. A Tabela 1 mostra as médias das determinações do Poder Calorífico Superior (PCS) do resíduo.

ESTIMATIVA DO POTENCIAL ENERGÉTICO DOS RESÍDUOS

A estimativa do potencial energético teórico desse resíduo na região Oeste é de acordo com a formulação apresentada abaixo:

em que:

Pta = potencial energético teórico (MJ/ano);

PCIc = poder calorífico inferior do resíduo (MJ/kg);

Pab = produção anual de resíduo (kg/ano)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

PRODUÇÃO ANUAL DE RESÍDUO

Considerando a metodologia vista em [2], para cada frango produzindo 1,796 kg de biomassa (esterco + cama) ao final da criação de cada lote, estimou-se a produção de resíduo no ano de 2001 na região Oeste do Paraná em aproximadamente 382.020,9 toneladas.

O PODER CALORÍFICO INFERIOR (PCI) DO RESÍDUO

Para estimar o PCI da cama de aviário, primeiro verificou-se o comportamento do gráfico da Figura 3. Este demonstrou a influência negativa do teor de umidade sobre o conteúdo energético do cavaco de pinnus. Observou-se que para um teor de umidade de 25% a perda de energia para a evaporação da água contida é de 28%.

O PCS (poder calorífico superior) médio da cama de aviário, de acordo com os dados da Tabela 1, foi calculado em 16,11 MJ/kg. Considerando uma perda de 28% para um teor de umidade de 25%, o PCI médio desse resíduo foi estimado em 11,6 MJ/kg. Este valor, o qual chamamos de PCIc, ficou coerente com a variação de PCI da cama de aviário indicada por [3], a qual foi reportado em uma variante de 9,3 a 13,5 MJ/kg.

O Pta na região Oeste do Paraná, segundo a equação 1, foi estimado em 4.431,4 TJ em 2001. Os dados calculados do Pta por município dessa região foram exportados para o Sistema de Informações Geográficas Arc View versão 3.1. A Figura 4 ilustra o mapa temático da distribuição do Pta por município. O potencial máximo energético foi de 776,3 TJ para o ano de 2001, para os municípios de Toledo e Cascavel (área mais escura do mapa). Para o estudo do potencial técnico e econômico a serem realizados na continuidade do trabalho, esses dois municípios são os locais com a maior probabilidade para a locação de uma central de potência utilizando esses resíduos.

Com base na evolução da avicultura de corte no Brasil nos últimos 10 anos, fez-se a conversão da produção de resíduos, utilizando-se a equação 1, para o potencial energético mostrado na Tabela 2. No ano de 2000, dada a produção de resíduo o potencial energético estimado foi de 68.700 TJ, comparando com o Pta a região Oeste do Paraná, esse representa 6% no cenário Brasileiro.

A ferramenta SIG permite um planejamento otimizado, bem como para executar a tomada de decisão fundamentada na representação espacial. No caso em questão têm-se a distribuição espacial do potencial energético dos resíduos da avicultura, bem como a possibilidade de analisar através do uso dos recursos de análise de rede a coleta/distribuição e processamento desse produto de forma a preservar o meio ambiente e retornar em ganho à sociedade.

CONCLUSÃO

O potencial energético teórico da cama de aviário produzida na região Oeste do Paraná que foi estimado em 4.431,4 TJ, referente ao ano 2001, representa cerca de 6% no cenário brasileiro. Apresenta-se como uma alternativa energética. Os municípios possuidores de maior potencial são Cascavel e Toledo, alcançando até 776,3 TJ. A utilização do Sistema de Informação Geográfica SIG foi fundamental para demonstrar a disponibilidade dessa fonte de energia primária.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos às instituições que forneceram os dados para a realização desse trabalho. O IBGE, a COPEL Companhia Paranaense de Energia Elétrica e ao Departamento de Engenharia Florestal da Universidade Federal de Viçosa.

Ao Laboratório de Topografia e Geoprocessamento da Unioeste e a Capes pela bolsa de mestrado concedida.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] AVILA, Valdir S., MAZZUCO, H., FIGUEIREDO, Elsio A. P., Cama de aviário: materiais, reutilização, uso como alimento e fertilizante. Circular técnica nº 16. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA 38 pg 1992.

[2] OLIVEIRA, Afonso de L., Conseqüências ambientais. Cadastro técnico Escola de veterinária UFMG, nº 17, pg 69-73, 1996.

[3] DAGNALL, Steve; HILL, Jon; PEGG, David. Resourse mapping and analysis of farm livestock manures - assessing the opportunities for biomass-to-energy schemes. Bioresource Technology nº 71 pg 225-234, Elsevier Science B.V 2000.

[4] BROEK, Richard V. D.; TEEUWISSE, S.; HEALION, K.; KENT, T.; WIJK, A. V.; FAAIJ, A.; TURKENBURG, W. Potentials for electricity production from wood in Ireland. Energy nº 26 pg 991-1013, Elsevier Science B.V 2001.

[5]VOIVONTAS,D.,ASSIMACOPOULOS, D., KOUKIOS, E. G. Assessment of biomass potencial of power production: a GIS based method. Biomass and Bioenergy vol 20 pg 101-112, Elsevier Science B.V. 2001.

[6] GRAHAM, Robin L., ENGLISH, Burton C., NOON, Charles E. A geographic information system-based modeling system for evaluating the cost of delivered energy crop feedstock. Biomass and bioenergy 18, pg 309-329 Elsevier Science 2000.

[7] SCHNEIDER, Laura R.; KINZIG, Ann P.; LARSON, Eric D.; SOLÓRZANO, Luiz A. Method for spatially explicit calculations of potential biomass yields and assessment of land availability for biomass energy prodution in Northeastern Brazil. Agriculture Ecosystems & Environment nº 84 pg 207-226. Elsevier Science B.V. 200.