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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
PROJETO DE PESQUISA
APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS - PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA TORTA DE
MAMONA.
EQUIPE:
LÍDER:
Cecília de Fátima Souza, D.S., Profª. Adjunta, UFV
CO-LÍDERES:
Elton Eduardo Novais Alves, graduando em Agronomia.
Antônio Teixeira de Matos, D. S., Profº. Associado, UFV
Keles Regina Antony Inoue, Mestranda em Engenharia Agrícola
Viçosa-MG
Junho de 2008
1. O PROBLEMA
Com o desenvolvimento de fontes alternativas de energia, a cultura da
mamoneira tem se destacado como matéria prima para a produção do biodiesel.
O beneficiamento de produtos agroindustriais, como a mamona, gera diversos
resíduos cujo impacto pode ser extremamente alto.
A mamona (Ricinus communis, L.) é uma planta de origem afro-asiática,
pertencente às famílias das euforbiáceas, a mesma da mandioca, da
seringueira e do pinhão manso. É de porte e ciclo muito variáveis,
dependendo da cultivar e do ambiente. Possui elevada capacidade de
resistência à seca e com baixa tolerância a salinidade e sodicidade no
ambiente edáfico (Beltrão et al., 2004).
A cultura da mamona é uma das mais tradicionais do semi-árido
brasileiro, sendo de relevante importância econômica e social. É encontrada
de forma espontânea em várias regiões do Brasil, desde o Amazonas ao Rio
Grande do Sul (Costa et al., 2004).
É uma planta rústica, utiliza pouco agrotóxico e adapta-se
perfeitamente à regiões semi-áridas, onde as condições de vida são as mais
precárias, sendo possível extrair de suas sementes um óleo de
características ímpares. Desde tempos primórdios, o óleo de rícino era
utilizado para geração de luz (energia) e para fins medicinais. No entanto,
suas aplicações evoluíram e ganharam novos enfoques, como a fabricação de
cimento ósseo e de próteses para diversas partes do corpo humano. Quanto à
geração de energia, o referido óleo torna-se propício para fazer parte do
Programa Nacional de Biodiesel, que se destaca pelas vantagens sócio-
econômicas (Freitas & Fredo, 2005).
A cada 1330 kg de sementes processada para a extração do óleo, são
produzidos aproximadamente 500 kg de torta e 330 kg de casca (Peres, 2005).
Segundo Severino (2005), são produzidos cerca de 1,2 toneladas de torta de
mamona para cada tonelada de óleo extraído, ou seja, corresponde a 55% do
peso das sementes, valor que pode variar de acordo com o teor de óleo da
semente e do processo industrial de extração do óleo.
O óleo é o principal produto da industrialização da semente da mamona,
o qual serve de matéria prima para uma grande quantidade de aplicações,
tais como: alimentação, química têxtil, papéis, plásticos e borrachas,
perfumaria, cosméticos, farmácia, eletroeletrônicos e telecomunicações,
tintas e adesivos, lubrificantes, etc. (Amorim, 2005).
O principal subproduto do processo de extração do óleo da mamona é a
torta. O aproveitamento desse produto permite o aumento das receitas da
cadeia produtiva e conseqüentemente, a sua rentabilidade (Lima et al.,
2006).
Atualmente, por tradição a torta de mamona é utilizada como
fertilizante, em virtude de seu elevado teor de nitrogênio. A presença de
elementos tóxicos a torna imprópria para o consumo animal, sua utilização
somente é permitida se passar por um processo de desintoxicação complexo e,
muitas vezes, caro. (Pina, et al., 2005).
Além do uso como adubo, a torta de mamona pode ser utilizada como
inseticida e nematicida (Severino, 2005). E ainda como matéria-prima para a
produção de aminoácidos, colas, plásticos (utilizados no interior de
veículos e pára-choque), espumas e vidros à prova de bala e outros produtos
(Carneiro, 2003).
De acordo com Severino (2005), o aumento da produção nacional de
mamona faz crescer a necessidade de agregar maior valor à torta de mamona,
seja como adubo orgânico, controlador de nematóides ou como alimento animal
rico em proteína.
A torta de mamona tem sido motivo de estudo para relacionando-a em
diversas aplicações. No entanto, não há estudos relacionando-a com a
produção de biogás.
Este estudo tem como objetivo analisar o processo de digestão
anaeróbia da torta de mamona, visando a produção do biogás e do
biofertilizante.
2. OBJETIVO
Analisar o processo de digestão anaeróbia da torta de mamona, visando
a produção e caracterização da qualidade do biogás e do biofertilizante
resultante.
3. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento será realizado em biodigestores de bancada (escala
laboratorial) operando em batelada, no Laboratório de Biodigestão Anaeróbia
do Departamento de Engenharia Agrícola - DEA da Universidade Federal de
Viçosa - UFV, Viçosa-MG.
O ensaio de biodigestão anaeróbia utilizando como substrato a torta de
mamona será desenvolvido no período de agosto de 2008 a junho de 2009.
A torta de mamona a ser utilizada no projeto foi produzida a partir
de sementes cultivadas no Estado de São Paulo. Algumas análises serão
realizadas no material antes do inicio do processo de digestão anaeróbia.
As análises serão realizadas no Laboratório de Análise de Solos e
Resíduos Sólidos do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade
Federal de Viçosa. Os dados analisados serão os seguintes: concentração de
sólidos totais (ST), fixos (SF) e voláteis (SV), nitrogênio, fósforo e
potássio, carbono, pH.
No ensaio de digestão anaeróbia, serão utilizados nove (09)
biodigestores de bancada (escala laboratorial) operando em batelada,
instalados no Laboratório de Biodigestão do Departamento de Engenharia
Agrícola da UFV. Serão utilizados três tratamentos. Um somente com torta de
mamona, outro com a mistura torta de mamona e dejeto de suíno e um terceiro
com a mistura de torta de mamona e dejeto de bovino, ambos com a
concentração de 8% de sólidos totais. Os tratamentos possuirão três
repetições.
Serão utilizadas, como câmaras de biodigestão, recipientes de vidro
com capacidade total de 3,1 L e capacidade útil de 2 L com tampa plástica,
aos quais serão adaptadas mangueiras com diâmetro interno de 5/8", que
canalizarão o biogás aos gasômetros.
Os biodigestores serão abastecidos com torta de mamona para o
tratamento 1, torta de mamona e dejeto de suíno para o tratamento 2 e
torta de mamona e dejeto bovino para o tratamento 3.
Cada biodigestor terá um gasômetro independente. Os referidos
gasômetros serão confeccionados com tubos de PVC de 100 mm e com um volume
de 4 L(quatro litros). Réguas graduadas serão afixadas nas superfícies
externas dos gasômetros, para que se possa quantificar o biogás produzido.
Os gasômetros estarão imersos em recipientes de PVC contendo uma fina
camada de óleo, buscando garantir a estanqueidade do sistema.
Para a determinação do volume de biogás produzido será feita
diariamente, no horário das 9:00, a medida do deslocamento da régua. Ao
mesmo tempo será medida a temperatura do ar ambiente, para que se possa
corrigir o volume de biogás para 1atm (uma atmosfera) e 20ºC, de acordo com
a metodologia empregada por Caetano (1985). A temperatura e pressão nos
gasômetros também serão monitoradas.
A avaliação da qualidade do biogás produzido será feita por meio de
análises de sua composição, com base nos teores de metano (CH4) e dióxido
de carbono (CO2), determinados no Laboratório de Pós-colheita do
Departamento de Fitotecnia da UFV, em amostras coletadas semanalmente,
utilizando-se de um cromatógrafo de fase gasosa.
A qualidade do biofertilizante produzido será avaliada por meio de
análises de nitrogênio, fósforo e potássio, realizadas no Laboratório de
Qualidade da Água do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, seguindo a
metodologia descrita por APHA (1995).
A avaliação da eficiência do processo será realizada com
determinações das reduções de sólidos totais, dos sólidos voláteis e a
demanda química de oxigênio, a partir das determinações feitas antes e
depois do processo de biodigestão anaeróbia.
3.6. Análise Estatística
O experimento será montado no Delineamento Inteiramente Casualizado
(DIC), com parcelas subdivididas, tendo nas parcelas os tratamentos, ou
seja, as concentrações de sólidos totais, com três repetições e nas
subparcelas os tempos (dias de produção). Para avaliar o efeito destes
fatores será realizada uma análise de regressão.
5. CRONOGRAMA
"ATIVIDADES "2008 "2009 "
"Ago "Set "Out "Nov "Dez "Jan "Fev "Mar "Abr "Mai "Jun "Jul " "Coleta do
resíduo "X " " " " " " " " " " " " "Análise físico-química do resíduo " "x
" " " " " " " " " " " "Montagem do experimento " " "x "x " " " " " " " " "
"Tomada de Dados " " " " "x "x "x " " " " " " "Análise dos resultados " " "
" " " " "x "x " " " " "Redação dos artigos " " " " " " " " " "x " " "
"Apresentação do Seminário " " " " " " " " " " "x " " "Relatório Final " "
" " " " " " " " " "x " "
4. LITERATURA CITADA
APHA – Standard methods for the examination of water and wastewater. New
York: APHA, WWA, WPCR. 19ª ed. 1995.
AMORIM, P. Q. R. Perspectiva histórica da cadeia da mamona e a introdução
da produção do biodiesel no semi-árido brasileiro sob o enfoque da teoria
dos custos de transação. 2005. 94p. Monografia (Bacharelado em Ciências
Econômicas), Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz". 2005.
BELTRÃO, N. E. M. ; CARDOSO, G. D. ; SEVERINO, L. S. ; PEREIRA, J. R. ;
GONDIM, T. M. S. ; CARTAXO, W. V. Biodiesel do óleo da mamona e a
produção de fitomassa: considerações gerais e singularidades. Campina
Grande, Embrapa, 2004.
CAETANO, L. Proposição de um sistema modificado para quantificação de
biogás. Tese de Mestrado. 75p. Universidade Estadual Paulista, Faculdade
Ciências Agrárias e Veterinárias. Botucatu: UNESP, 1985.
CARNEIRO, R. A. F. A produção de biodiesel na Bahia. Conj. & Planej.,
Salvador: SEI, n.112, p.35-43, Setembro. 2003
COSTA, F. X.; SEVERINO, L. S. BELTRÃO, N. E. M.; FREIRE, R. M. M.; LUCENA,
A. M. A.; GUIMARÃES, M. M. B. Composição química da torta de mamona. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE MAMONA, 1., 2004, Campina Grande. Energia e
sustentabilidade - Anais... Campina Grande: Embrapa Algodão, 2004.
FREITAS, S. M. & FREDO, C. E. Biodiesel à base de óleo de mamona: algumas
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KIEHL, E.D. Fertilizantes orgânicos. Piracicaba: Editora Agronômica Ceres.
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Novas alternativas de valorização para dinamizar a cultura da mamona no
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SEVERINO, L. S. ; COSTA, X. F. BELTRÃO, N. E. M. ; LUCENA, A. A.
Mineralização da torta de mamona, esterco bovino e bagaço de cana
estimada pela respiração microbiana. Revista de Biologia e Ciências da
Terra, v. 5, n.1, 1º Semestre 2004.
