Emissões (II): Como minimizar as emissões de gases de efeito estufa e amônia em granjas de suínos?

A taxa de transferência de gases da fase líquida para a atmosfera é proporcional à diferença entre a concentração na fase líquida e a que teria se estivesse em equilíbrio com a fase gasosa. A concentração de equilíbrio é aquela para a qual não há transferência, ou seja, não há emissões. Um gás pouco solúvel (baixa concentração de equilíbrio, no caso do CH₄) tenderá a escapar rapidamente para a fase gasosa, enquanto do contrário (no caso do NH₃) conseguirá manter altas concentrações no líquido sem causar emissões .

Nem todo nitrogênio amoniacal está na forma de NH₃, mas principalmente na forma de NH₄+ não volatilizável. À medida que o pH ou a temperatura diminuem, mais nitrogênio estará na forma de NH₄+ e mais nitrogênio amoniacal (soma de NH₃ e NH₄+) permanecerá no meio líquido. Se a concentração de NH₃ na fase gasosa no dejeto aumentar, acima dos valores usuais na atmosfera, também aumentará a concentração de equilíbrio no líquido.

Assim, com pH 7, temperatura de 20^oC e concentração de 50 ppm de NH₃ na fase gasosa acima do dejeto, a concentração de equilíbrio no nitrogênio amoniacal líquido é de 5.260 mg N/L, enquanto esta concentração é de 540 mg N/ L para pH 8. Para evitar emissões e manter concentrações mais altas em um meio líquido, pH 7 é melhor que pH 8, e ainda melhor se o pH for menor que 7.

À medida que a concentração de NH₃ diminui na camada de ar acima da superfície do dejeto (concentração média na atmosfera terrestre de 1 - 5 ppb), menor a concentração de equilíbrio e mais rápida a emissão. Seria o caso do vento ou qualquer outro fenômeno de dispersão de gás. Cobrir a lagoa, mesmo que ligeiramente, para protegê-la da dispersão ou para reduzir a superfície de troca de líquido/gás, terá um efeito na redução das emissões de NH₃. Não é assim com o CH₄, que escapará para a atmosfera em qualquer circunstância.

As emissões de CH₄ dependem do tempo durante o qual os microrganismos anaeróbicos decompõem a matéria orgânica, cuja atividade aumenta com a temperatura. A Figura mostra os fatores de emissão de CH₄ de acordo com o manual 2019 do IPCC (Painel Intergovernamental de Especialistas em Mudanças Climáticas) para climas temperados e quentes, sejam úmidos ou secos. O clima temperado corresponde a temperaturas médias anuais entre 15^oC e 25^oC, e o clima quente a temperaturas mais elevadas. O manual do IPCC indica que para estimar as emissões nas fossas, devem ser consideradas as condições ambientais nos habitats dos animais, um ambiente quente e úmido, e não as externas. Este último foi verificado experimentalmente. Somente retirando o dejeto o mais rápido possível, é possível reduzir as emissões, por exemplo, de 57% para 24% no caso de estocagem por 3 meses (ver Figura).

Para evitar as emissões de NH₃, em ordem de prioridade, diferentes técnicas podem ser aplicadas:

1. Melhorar dietas e digestibilidade de proteínas e aminoácidos. Quanto maior a eficiência alimentar, menor a concentração de nitrogênio no dejeto e menores as taxas de transferência.
2. Retirar o dejeto das fossas o mais rápido possível, todos os dias melhor que todas as semanas, e melhor a cada 6 horas do que a cada 24. Embora as estimativas manuais do IPCC signifiquem valores de emissão de nitrogênio de 25% (intervalo 15% - 30%) do nitrogênio excretado para poços sob ripas e 48% (15% - 60%) para lagoas externas sem crosta natural, a lagoa permite cobrir e evitar emissões (até 3% - 12% de acordo com o manual do IPCC) , o que não é praticável em poços. Os animais também são impedidos de respirar amônia, com benefícios para a saúde e a produção.
3. Cubra as lagoas externas com uma lona ou outro material que reduza a área de contato entre a superfície do conteúdo armazenado e a atmosfera. Se a lagoa for coberta com uma membrana impermeável, também será possível evitar a emissão de CH₄, gás que se acumulará sob a membrana e que deve ser queimado periodicamente em maçarico ou caldeira, ou para aproveitamento energético, para evitar a ruptura da membrana devido à sobrepressão. Esta sobrepressão nunca será devida ao NH₃, pois uma vez atingidas as concentrações de equilíbrio entre as fases líquida e gasosa, a sua emissão cessará.
4. Reduzir o pH do dejeto para valores inferiores a 7, adicionando ácido e utilizando equipamento especialmente concebido para o efeito. Há também equipamentos para acidificar o tanque de transporte e aplicação agrícola, evitando assim a perda de NH₃ durante as aplicações.

Para evitar emissões de CH₄, as seguintes técnicas podem ser aplicadas:

1. Melhorar a digestibilidade das dietas e evitar a perda de ração para dejeto. Embora ainda não haja informações confirmadas que comprovem, uma maior eficiência na alimentação animal deve implicar em um menor potencial energético dos sólidos voláteis (SV) do dejeto e, portanto, em um menor valor de seu potencial de emissão B_o.
2. Remova o dejeto dos poços o mais rápido possível. Como mostra a Figura, esta prática tem um efeito significativo na redução das emissões de CH₄.
3. Adote uma separação sólido/líquido o mais rápido possível após a retirada do dejeto. A fração sólida apresenta emissões da ordem de 4% - 5% de B_o segundo o IPCC, para os sólidos voláteis que contém, e a fração líquida emitirá conforme o valor correspondente na Figura, mas para uma concentração menor de SV e, portanto, menores emissões.
4. Cubra a lagoa exterior com uma membrana impermeável, para evitar emissões para a atmosfera. Tal lagoa deve ser projetada de modo que nunca seja totalmente esvaziada, para que não entre ar, e deve incluir mecanismos de segurança para evitar sobrepressão, bem como uma tocha para queimar periodicamente o gás acumulado. Uma alternativa melhor é o uso de gás como combustível para caldeiras.
5. Planeje uma usina de biogás, individual ou coletiva, com aproveitamento energético do gás. O dejeto deve entrar na planta o mais rápido possível para aproveitar todo o seu potencial energético. A lagoa deve ser coberta para evitar emissões de NH₃, pois a concentração de nitrogênio amoniacal é maior que a do dejeto original, devido à decomposição de proteínas.