Série Especial Laboratórios de Biogás do Brasil - 4º Episódio Laboratórios da Embrapa - Concórdia/SC

Laboratórios de Biogás da Embrapa Suínos e Aves, Concórdia / SC. Acompanhe o 4º episódio da série de reportagens especiais sobre os principais laboratórios de biogás e digestão anaeróbia em operação no Brasil.

Série Especial Laboratórios de Biogás do Brasil - 4º Episódio Laboratórios da Embrapa - Concórdia/SC
Série Especial

4º Episódio

Laboratório de Biogás da Embrapa

Laboratórios de Biogás do Brasil

Série Especial

Uma série de reportagens especiais com o objetivo de apresentar os principais laboratórios que atuam na área de digestão anaeróbia, caracterização de substratos e produção de biogás, localizados em diferentes regiões do Brasil.

Para trabalhar na área de recuperação energética de resíduos orgânicos por meio da digestão anaeróbia é imprescindível a instalação de um laboratório de biogás e biometano para realização de análises de caracterizações físico-química dos substratos, avaliação e cultivo de inóculos, assim como para a montagem de reatores anaeróbios em escala de bancada ou em escala piloto, com as mais variadas especificações operacionais.

Avaliar diferentes parâmetros bioquímicos possibilitam um controle rígido do bioprocesso, desta forma as plantas de biogás podem alcançar alto desempenho operacionais. Estruturar um laboratório na área de digestão anaeróbia amplia a capacidade de pesquisa e desenvolvimento, proporcionado segurança aos projetos de plantas de biogás e minimizando riscos do processos.

Há uma demanda crescente para analisar diferentes matérias-primas para produção de biogás e identificar o potencial bioquímico de metano, avaliar o desempenho de ensaios de biometanização e identificar os parâmetros operacionais que tornem o processo de produção de biogás mais eficiente, seguros e economicamente viáveis.

Afinal, o que é um Laboratório?

“De acordo com o conceito apresentado na Wikipédia, Laboratório é uma sala ou espaço físico devidamente equipado com instrumentos próprios para a realização de experimentos e pesquisas científicas diversas, dependendo do ramo da ciência para o qual foi planejado.

A importância do laboratório na investigação ou escala industrial em qualquer de suas especialidades, seja química, dimensional, elétrica, biológica, baseia-se no exercício de suas atividades sob condições ambientais controladas e normatizadas, de modo a assegurar que não ocorram influências estranhas que alterem o resultado do experimento ou medição e, ainda, de modo a garantir que o experimento seja repetível em outro laboratório e obtenha o mesmo resultado”.

Neste 4º Episódio da série temos o prazer de apresentar:

Laboratório de Biogás da Embrapa

Embrapa Suínos e Aves, Concórdia - SC


Para iniciarmos com chave de ouro a temporada 2022 da série Laboratórios de Biogás do Brasil vamos apresentar neste 4º episódio o “Laboratório de Biogás da Embrapa Suínos e Aves”.

Antes de falarmos diretamente dos atuais projetos e da atual estrutura localizada na unidade Embrapa Suínos e Aves, vamos destacar alguns pontos que coincidem com mesmo período de introdução do biogás no Brasil e da fundação da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa).

No Brasil, o desenvolvimento dos primeiros projetos de biogás iniciou nos anos de 1970. Essa primeira iniciativa de introdução da tecnologia ocorreu a partir de projetos de extensão rural com a instalação de biodigestores modelos indianos e chinês. Um dos fatores que motivaram esses projetos foram a crise energética da década de 1970 e a necessidade do desenvolvimento de soluções para saneamento rural. No entanto, vários fatores contribuíram para a descontinuidade da operação desses biodigestores, impactando diretamente na viabilidade desse modelo de introdução do processo de produção de biogás em propriedades rurais, durante os anos 1970 e 1980.

A identificação de gargalos do processo, necessidade de dimensionamentos mais precisos, estudos de determinação do potencial bioquímico de metano, desenvolvimento de estratégias para estruturação de uma cadeia do biogás, a mitigação de riscos do processo e o desenvolvimento de inteligência de projetos e desenvolvimento de mercado de biogás são alguns exemplos de ações lideradas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) nesses últimos 40 anos que contribuíram para o atual estágio de desenvolvimento do mercado brasileiro do biogás.

A Embrapa teve e tem um papel de destaque na construção e no fortalecimento do mercado brasileiro do biogás. Para contar um pouco sobre o histórico das contribuições da Embrapa à cadeia do biogás, dos projetos desenvolvidos nos laboratórios, assim como dos processos de operação do laboratório, o Portal Energia e Biogás conversou com o pesquisador da Embrapa Suínos e Aves, Airton Kunz.


ENTREVISTA

Dr. Airton Kunz

Químico industrial, doutor em Química, pesquisador da Embrapa Suínos e  Aves, Concórdia, SC


Portal - Com uma carreira de 20 anos como pesquisador, fale um pouco sobre o histórico dos principais projetos na área de digestão anaeróbia e produção de biogás desenvolvidos pela Embrapa.

Airton Kunz - O início das atividades com biodigestão na Embrapa ocorreram logo após a sua fundação, entre o final da década de 1970 e início da década de 1980. Nessa primeira fase o foco de atuação foram os projetos de extensão rural. Desde o início a Embrapa teve que superar inúmeros desafios para introdução de biodigestores. Algumas publicações desse período destacaram os programas de pesquisa e de divulgação do biogás, como por exemplo:

1980

Biogás: fonte alternativa de energia

FERRAZ, José Maria Gusmann; MARIEL, I. E. Biogás: fonte alternativa de energia. EMBRAPA-CNPMS, 1980.

1981

Construção e funcionamento de biodigestores

SEIXAS, Jorge; FOLLE, Sergio Mauro; MARCHETTI, Delmar. Construção e funcionamento de biodigestores. Embrapa Cerrados-Circular Técnica (INFOTECA-E), 1981.

1981

Biogás: independência energética do Pantanal Mato-Grossense

COMASTRI FILHO, José Anibal. Biogás: independencia energetica do Pantanal Mato-Grossense. Embrapa Pantanal-Circular Técnica (INFOTECA-E), 1981.

1983

Aproveitamento de resíduos orgânicos para produção de biogás e biofertilizante

ALVES, S. de M.; DE MELO, C. F. M.; WISNIEWSKI, A. Aproveitamento de resíduos orgânicos para produção de biogás e biofertilizante. Embrapa Amazônia Oriental-Séries anteriores (INFOTECA-E), 1983.

Obs.: Para acessar as referências citadas na linha do tempo acima, clique no respectivo "ano".

Foto 1: Biodigestor Modelo Indiano, construído na Embrapa Suínos e Aves em 1981. Divulgação: Airton Kunz

Nessa primeira fase as ações concentraram-se em tecnologias rurais de biodigestão como os modelos de biodigestores Chinês, Indiano e modelos de biodigestores em batelada. No entanto, diversos fatores foram responsáveis pelo insucesso dos biodigestores nesse período. Fatores como: a falta de capacitação adequada para desenvolvimento dos projetos, construção e operação dos biodigestores; alto custo para desenvolvimento dos biodigestores; equipamentos inadequados para uso do biogás e do biofertilizante; acesso à energia elétrica e ao gás de cozinha com custos menores; falta de legislação adequada para projetos de biogás e a falta de políticas públicas para o incentivo de novos projetos e assistência aos produtores foram alguns dos principais fatores para o  insucesso.

A partir do final da década de 1990 e início dos anos 2000 houve uma nova fase do desenvolvimento de novos projetos de biogás no Brasil. Essa segunda fase foi impulsionada pelo Protocolo de Kyoto, que foi um acordo firmado entre os países membros da Organização das Nações Unidas (ONU) para mitigar, remediar e reduzir os efeitos das mudanças climáticas, causados pela produção de resíduos e a emissão de Gases do Efeito Estufa (GEEs). 

Para reduzir a emissão de GEEs foi criado o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), que possibilitava que países desenvolvidos pudessem compensar suas emissões de GEEs comprando Certificados de Emissões Reduzidas (Créditos de Carbono) de outros países. No Brasil, esse mecanismo incentivou o desenvolvimento de inúmeros projetos de biogás. Entre eles destacam-se o uso de biodigestores lagoa coberta (inicialmente intitulados como biodigestor modelo canadense) aplicados principalmente na suinocultura. Esse modelo foi bastante difundido na região sul do Brasil, por concentrar a produção de suínos no Brasil durante os anos 2000. 

Nessa segunda fase surgiram novos desafios que contribuíram para que muitos projetos deixassem de ser operados, resultando na descontinuidade de muitos biodigestores. Para superar esse gargalos novas linhas de pesquisas foram desenvolvidas pela Embrapa. Algumas publicações desse período destacam os desafios e os resultados obtidos pela Embrapa para auxiliar os produtores de biogás:

2004

Uma metodologia simples para determinar sulfeto de hidrogênio (H2S) em biogás gerado a partir de dejetos de suínos

KUNZ, A. et al. Uma metodologia simples para determinar sulfeto de hidrogênio (H2S) em biogás gerado a partir de dejetos de suínos. Embrapa Suínos e Aves-Comunicado Técnico (INFOTECA-E), 2004.

2006

Geração e utilização de biogás em unidades de produção de suínos

DE OLIVEIRA, P. A. V.; HIGARASHI, Martha Mayumi. Geração e utilização de biogás em unidades de produção de suínos. Embrapa Suínos e Aves-Documentos (INFOTECA-E), 2006.

2006

Aproveitamento de dejetos de animais para geração de biogás

KUNZ, Airton; OLIVEIRA, Paulo Armando V. de. Aproveitamento de dejetos de animais para geração de biogás. Revista de Política Agrícola, v. 15, n. 3, p. 28-35, 2006.

2007

Aproveitamento energético de biogás: a experiência da suinocultura no tratamento de efluentes

KONZEN, Egídio Arno. Aproveitamento energético de biogás: a experiência da suinocultura no tratamento de efluentes. In: Embrapa Milho e Sorgo-Artigo em anais de congresso (ALICE). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 24., 2007, Belo Horizonte. Saneamento ambiental: compromisso ou discurso?: anais... Belo Horizonte: ABES, 2007., 2007.

Obs.: Para acessar as referências citadas na linha do tempo acima, clique no respectivo "ano".

A partir da década de 2010, a pesquisa, o desenvolvimento e a inovação na segmento de digestão anaeróbia, produção de biogás e digestato na Embrapa Suínos e Aves atingiu um novo nível de maturidade tecnológica com a estruturação de uma nova estrutura de laboratório dedicada aos estudos do biogás e também com o desenvolvimento de novos projetos.

Foi durante esse período que a equipe de pesquisadores da Embrapa auxiliou na instalação do Laboratório de Biogás do Parque Tecnológico de Itaipu (PTI), atualmente CIBiogás. A Embrapa colaborou desde o início quando era apenas um pequeno laboratório. A ideia de criarmos um laboratório de biogás no PTI surgiu com Cícero Bley Jr., ainda quando atuava como Superintendente de Energias Renováveis na Itaipu Binacional. Então essa ideia, começou de um maneira bastante tímida, em uma sala, não tinha equipamentos, não tinha nada. Em um espaço, pensando na importância em ter um laboratório de biogás para o Brasil. Aí depois, o Cícero viajou para BOKU na Áustria para conhecer um laboratório de biogás (na University of Natural Resources and Life Sciences), que eu até tinha conhecido um ano antes em um congresso que participei na Áustria. Lá em Boku, ele conheceu o laboratório de biogás coordenado pelo Prof. Thomas Amon.

Então, isso foi muito legal, pois o Cícero Bley Jr. trouxe as ideias, as metodologias de lá e aqui o pessoal começou a trabalhar e estruturar esse laboratório de biogás no PTI (Fundação Parque Tecnológico de Itaipu).

E aí a Embrapa ajudou desde o princípio nas discussões, para instalação de equipamentos, algumas questões analíticas, assim também com apoio e capacitação de pessoal, da equipe da Embrapa o analista Ricardo Steinmetz teve um papel muito importante na coordenação destas ações. Naquele período houve intercambio, o pessoal do PTI veio aqui na Embrapa, assim como fomos até o PTI também.

Foto 2: Da esquerda para a direita: Airton Kunz (EMBRAPA), Debora Lyson (BOKU), Ricardo Steinmetz (EMBRAPA), Eliza Freiberger (FPTI), Cicero Bley (atrás) (FPTI), Caroliny Matinc (na frente)(FPTI), Ansberto do Passo Neto (FPTI), Marcelo A. de Souza (FPTI), Ramón Enguídanos (BOKU), em agosto de 2011.

Nos anos seguintes, a Embrapa ampliou a sua capacidade de pesquisa sobre biogás, colocando em operação o primeiro Laboratório de Estudos em Biogás de Santa Catarina, entre outros projetos inovadores que desenvolveu destacam-se: Sistrates®, BiogásFORT®, Rede BiogásFert, o estudo Interlaboratorial em Digestão Anaeróbia, entre outros.

Foto 3: Sistrates® - Sistema de Tratamento de Dejetos Suínos. Créditos: Júlio Gomes Filho. Fonte: Embrapa

2011

Embrapa Suínos e Aves auxilia na instalação de laboratório de biogás em Itaipu

Embrapa colaborou desde o princípio nas discussões, instalação de equipamentos, algumas questões analíticas, assim como apoio e capacitação de pessoal.

2011

SISTRATES® - Sistema de Tratamento de Efluentes da Suinocultura

A tecnologia baseia-se na separação física de sólidos, seguida da biodigestão anaeróbia, remoção biológica de nitrogênio por nitrificação e desnitrificação e precipitação química de fósforo.

2012

Chamada nº 14/2012 ANEEL

Participação da Embrapa no projeto: Chamada nº 14/2012 ANEEL – Projeto Biogás Itapiranga P14 “Arranjo técnico e comercial para geração de energia elétrica conectada à rede a partir do biogás oriundo de dejetos de suínos...

2013

Embrapa amplia sua capacidade na pesquisa sobre biogás

A estrutura faz parte do Laboratório de Análises Físico-Químicas da Embrapa Suínos e Aves, localizada em Concórdia - SC.

2013

Rede BiogásFert

O projeto Rede BiogásFert, oferece para a sociedade soluções tecnológicas para a produção e uso integrados de biogás e biofertilizantes orgânicos e organominerais a partir de dejetos animais nos diferentes sistemas de produção agropecuários.

2014

Estudo Interlaboratorial em digestão anaeróbia

O Estudo Interlaboratorial em Digestão Anaeróbia surgiu com o intuito de conhecer a capacidade laboral de laboratórios públicos e privados que realizam ensaios de digestão anaeróbia e que possam vir a contribuir para produzir dados técnicos.

2017

Tecnologias para destinação de animais mortos na granja

A destinação dos animais mortos dentro dos limites do estabelecimento rural envolve a remoção das carcaças dos locais de criação, considerando todo o processo até a disposição final do resíduo tratado.

2018

BiogásFORT®

Processo tecnológico de obtenção e purificação do biogás para uso do biometano. Com a nova Unidade de Produção será possível aproveitar o biogás gerado a partir dos dejetos suínos das granjas como combustível veicular.

Foto 4: BiogásFORT® - Unidade de Produção de Biometano. Créditos: Claudete Hara Klein. Fonte: Embrapa

Portal - A Embrapa é uma instituição pioneira no Brasil na área de biogás. Na década de 1980 já desenvolvia projetos de extensão rural e atualmente tem forte atuação em pesquisa, desenvolvimento e inovação. Ao longo desse tempo acumulou experiência e muita competência. Como a Embrapa Suínos e Aves está preparada para os desafios atuais como: processo de transição energética e descarbonização em setores como a suinocultura e a avicultura?

Airton Kunz - Ao longo das quatro últimas décadas a Embrapa teve muitas oportunidades de atuação no segmento de biogás, buscando sempre soluções para redução dos custos de produção e aumento da competitividade. Evoluímos com pesquisas que contribuíram para gerar mais conhecimento. Um vez que, quanto mais conhecimento, maior será o sucesso e menor serão os riscos dos projetos.

Nesse contexto, a Embrapa se preparou para os novos desafios, focando sempre em inovação. Um exemplo é o Programa Inova, que está alinhado a essas novas demandas e objetiva fomentar soluções que possam impactar as cadeias produtivas e alavancar oportunidades de parcerias.

Outro importante projeto da Embrapa é o Plano ABC+ que tem como objetivo avançar nas soluções tecnológicas sustentáveis para a produção no campo e a melhoria da renda do produtor rural, com foco no enfrentamento da agropecuária às mudanças do clima, possibilitando uma agricultura de baixo carbono.

Para a descarbonização e implantação do processo de transição energética serão necessários mecanismos e estratégias para expandir o uso de resíduos da produção animal visando a geração de energia renovável. Assim como, adoção de tecnologias voltadas à redução das emissões de gases de efeito estufa e aumento da reciclagem dos resíduos da produção animal como fonte de nutrientes para a agricultura.

São propostas que transitam pela área de digestão anaeróbia e produção de biogás, que fortalecem a economia circular, atendem aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) e tornam mais sustentável a suinocultura e a avicultura. Atuar para desenvolvimento da cadeia do biogás é uma forma direta de preparação para processo de transição energética e descarbonização.

A Embrapa Suínos e Aves também é uma das três instituições organizadoras (juntamente com CIBIogás e UCS) do 4º Fórum Sul Brasileiro de Biogás e Biometano (FSBBM) que acontecerá de 12 a 14 de abril de 2022 na cidade de Caxias do Sul em que questões de interesse a cadeia do biogás serão discutidas intensamente.

Portal - Sobre a atuação da Embrapa Suínos e Aves com projetos de pesquisa na área de biogás a mais de 40 anos, foi somente a partir de 2013 que a instituição passou a contar oficialmente com uma estrutura de laboratórios exclusiva para concentrar as atividades de determinação do potencial bioquímico de metano. O que representou para a instituição, em termos de avanços de pesquisa e produção científica, a implantação do laboratório de biogás?

Airton Kunz - Apesar de ampla experiência em campo da Embrapa Suínos e Aves, a lógica de avaliação de biodigestores em escala plena não atendia todas as demandas de pesquisas. A partir da década de 2010 houve a necessidade trazer o processo de digestão anaeróbia de volta para o laboratório, em um ambiente onde era possível ter controle maior do processo e identificar as melhores práticas.

A lógica do laboratório é contribuir com a cadeia do biogás, possibilitando qualidade e  estabilidade do processo, redução de riscos dos projetos, diminuir as incertezas no processo de tomada de decisão. Nesse sentido, o laboratório representou para o nosso trabalho um avanço enorme nos estudos possibilitando uma visão ampla do processo e diminuindo os riscos para tomada de decisão nos projetos de planta de biogás. 

Portal - Na Embrapa Suínos e Aves possui laboratórios que concentram exclusivamente as atividades de pesquisa na área de biogás ou os laboratórios são infraestrutura de acesso multiusuário, atendendo as diferentes demanda dos pesquisadores da instituição?

Airton Kunz - Os laboratórios são multiusuários, atendem todos os pesquisadores da Embrapa, mediante projetos.

Os projetos, de acordo com o novo Marco Legal de Ciência, Tecnologia e Inovação no Brasil, possibilitam a cooperação da Embrapa com diversas instituições e empresas para cocriação e resolução de problemas inserindo inovação técnológica a cadeia do biogás.

Essas parcerias para uso da estrutura de laboratórios (multiusuários) são muito bem-vindas e possibilitam as empresas atuarem em conjunto com a equipe da Embrapa para o desenvolvimento de novos projetos.

Os laboratórios da Embrapa que desenvolvem estudos em biogás e também os ensaios interlaboratoriais em digestão anaeróbia, possibilitam intercâmbio, aprendizado, desenvolvem excelência em qualidade para atender a cadeia do biogás. A Embrapa visa contribuir para a qualificação de laboratórios de biogás no Brasil para uniformização das metodologias de análise e  resultados de qualidade passíveis de serem  comparados nacional e internacionalmente.

Foto 5: Analista Dr. Ricardo Steinmetz, mensurando o volume de biogás em tubos eudiômetros. Divulgação: Airton Kunz

Portal - Na atuação com digestão anaeróbia e biogás, os laboratórios da Embrapa Suínos e Aves atuam em cooperação com a alguma instituição de ensino (por meio de convênio ou parceria institucional) para apoiar as atividades de ensino como estágios, suporte para desenvolvimento de pesquisa de mestrado, doutorado ou pós-doutorado? 

Airton Kunz - Sim, a Embrapa Suínos e Aves atua em parceira  com universidades em uma interessante relação de complementaridade. Aliás, essa pergunta traz uma reflexão sobre “Qual o papel da Embrapa e das Universidades?” e a resposta é a cooperação, o apoio para mutuamente atingir os objetivos das instituições.

A Embrapa apoia o desenvolvimento de projetos e o desenvolvimento de novos negócios para não sucumbirem ao chamado Vale da Morte. Ao apoiar atividades de formação dos estudantes de graduação e pó-graduação (estágios, desenvolvimneto de projetos de pesquisa,etc), possibilitamos um avanço na capacitação. Desta forma, os estudantes  incrementam seu conhecimento e experiência para o seu desenvolvimento profissional, que indiretamente reflete no desenvolvimento regional, quando colaboram com avanço nas empresas ou atuam criando suas próprias empresas (startups).

Com relação aos estágios, há um programa de estágios na Embrapa para graduação, que quando não for na modalidade estágio obrigatório, oferecer bolsas vinculadas aos projetos de pesquisa em desenvolvimento na Embrapa   e do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (Pibic), através de quotas do CNPq/Embrapa. Vale lembrar que estágios obrigatórios de final de curso podem ser realizados na Embrapa em fluxo contínuo.

Com relação aos programas de pós-graduação (mestrado e doutorado), há convénios com várias universidades em que os pesquisadores atuam como orientadores, entre elas:

    • Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Cascavel / PR
    • Universidade Federal do Paraná – Palotina / PR
    • Universidade Federal da Fronteira Sul – Erechim / RS
    • Universidade do Estado de Santa Catarina - Lages / SC

Assim como, para oportunidades de pós-doutorados (pós-doc) a Embrapa recebe doutores para desenvolvimento de projetos de pesquisa.

Foto 6: Laboratório na Embrapa Suínos e Aves. Divulgação: Airton Kunz

Portal - Quantos colaboradores trabalham nos laboratórios de biogás?

Airton Kunz - Está é uma informação de difícil precisão. O laboratório pode ser acessado por todos os empregados públicos da Embrapa, mediante projetos.

O biogás é apenas uma das ações dessa unidade da Embrapa, que conta com um núcleo temático de meio ambiente  em que são desenvolvidos vários projetos e ações envovidas direta ou indiretamente como biogás (ex: mono e codigestão de resíduos , tratamento e uso agrícola do digestato, emissões de gases de efeito estufa, inteligência territorial, etc). Sendo assim, além de nossa equipe de pesquisadores e analístas há uma força tarefa flutuante constituída por estagiários e bolsistas conforme mencionado acima que trabalham e desenvolvem seus projetos nas instalações da Embrapa.

Portal - Qual a infraestrutura disponível no(s) laboratório(s)? Na área de biogás e digestão anaeróbia, quais são as principais análises realizadas na Embrapa Suínos e Aves?

Airton Kunz - Nossos laboratórios contam com uma estrutura ampla capaz de realizar ensaios para uma caracterização completa do substrato e digestato.

Para análise da composição do biogás, possuímos todo aparato instrumental. Destaco que o laboratório possui elevado nível de automação, tanto para realização de análises do potencial bioquímico de metano quanto para simulação de processo em reatores. Da mesma forma, possuímos reatores com controle do processo,  automatizados via sistema Awilab que permite o controle e monitoramento online e simultâneo de até 16 biorreatores. 

A automação desses processos laboratoriais contribui para qualidade, agilidade  e confiabilidade dos resultados. Reduzem as incertezas, aumenta a segurança operacional no laboratório.

A infraestrutura que possuímos no laboratório possibilita o desenvolvimento de estudos complexos, tanto de mono quanto de codigestão, que possibilitam a definição das melhores condições operacionais dos biodigestores gerando informações otimizadas para aplicação em plantas de biogás. Como eu sempre digo uma planta de biogás não tem o propósito de fazer testes, isto é perigoso e pode gerar perdas financeiras enormes.  Se você precisa testar alguma mudança no processo faça isso em uma pequena escala em laboratório (ou unidade piloto) os riscos serão muito menores.

Entre os principais instrumentos que a Embrapa possuí, destaco:

    • 63 Eudiômetros para determinação de Potencial Bioquímico de  substratos;
    • Analisador automático (15 posições) do potencial bioquímico de metano;
    • Fermentador em batelada para simulação de parâmetros de processo de biodigestão  para processamento simultâneo  de até 18 amostras (primeiro equipamento fora da Alemanha);
    • Cromatografia gasosa para análise de graxos voláteis;
    •  Analizador de carbono orgânico total (COT);
    • Analizador elementar CHN;
    • Analizador de Óxido Nitroso, Amônia, Metano e  CO2;
    • Amostrador e analizador automático de biogás;
    • Analizador de nutrientes para a caracterização do digestato.

 

Foto 7: Pesquisadores no laboratório, na Embrapa Suínos e Aves. Divulgação: Airton Kunz

Portal - Quais as atuais pesquisa que estão em desenvolvimento na área de digestão anaeróbia biogás na Embrapa?

Airton Kunz - As principais ações em curso são:

    • Codigestão de resíduos agropecuários e agroindustriais e valoração do digestato;
    • Novas estratégias para remediação de efluentes industriais;
    • Avaliação de ciclo de vida (ACV) envolvendo a contribuição da digestão anaeróbia; 
    • Estudos de impactos ambientais da suinocultura e avicultura.

Os artigos abaixo refletem os resultados das últimas pesquisas desenvolvidas: 

    • CÂNDIDO, DANIELA ; BOLSAN, ALICE CHIAPETTI ; HOLLAS, CAMILA ESTER ; VENTURIN, BRUNO ; TÁPPARO, DEISI CRISTINA ; BONASSA, GABRIELA ; ANTES, FABIANE GOLDSCHMIDT ; STEINMETZ, R. L. R. ; Bortoli, Marcelo ; KUNZ, A. . Integration of swine manure anaerobic digestion and digestate nutrients removal/recovery under a circular economy concept. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT, v. 301, p. 113825, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113825 
    • BONASSA, GABRIELA ; VENTURIN, BRUNO ; BOLSAN, ALICE CHIAPETTI ; HOLLAS, CAMILA ESTER ; CANDIDO, DANIELA; RODRIGUES, HELOISA CAMPEÃO ; CANTÃO, MAURICIO EGIDIO ; IBELLI, ADRIANA MERCIA GUARATINI ; DE PRÁ, MARINA CELANT ; ANTES, FABIANE GOLDSCHMIDT ; Kunz, Airton . Performance and microbial features of Anammox in a single-phase reactor under progressive nitrogen loading rates for wastewater treatment plants. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 10, p. 107028, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.107028 
    • BONASSA, GABRIELA ; CHIAPETTI BOLSAN, ALICE ; VENTURIN, BRUNO ; Celant De Prá, Marina ; Goldschmidt Antes, Fabiane ; ESTER HOLLAS, CAMILA ; JOHANN, GRACIELLE ; Coldebella, Arlei ; Kunz, Airton . A new kinetic model to predict substrate inhibition and better efficiency in an airlift reactor on deammonification process. BIORESOURCE TECHNOLOGY, v. 319, p. 124158, 2021. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124158 
    • CHINI, A. ; HOLLAS, C. E. ; BOLSAN, A. C. ; ANTES, F. G. ; TREICHEL, H. ; KUNZ, A. . Treatment of digestate from swine sludge continuous stirred tank reactor to reduce total carbon and total solids content. ENVIRONMENT, DEVELOPMENT AND SUSTAINABILITY, v. 59, p. 1, 2021. https://doi.org/10.1007/s10668-020-01170-6 
    • CRISTINA FUHRMANN DINNEBIER, HELGA ; MATTHIENSEN, ALEXANDRE ; MICHELON, WILLIAM ; CRISTINA TÁPPARO, DEISI ; GABRIELA FONSECA, TAUANI ; FAVRETTO, RAFAEL ; LUIS RADIS STEINMETZ, RICARDO ; TREICHEL, HELEN ; Goldschmidt Antes, Fabiane ; Kunz, Airton . Phycoremediation and biomass production from high strong swine wastewater for biogas generation improvement: an integrated bioprocess. BIORESOURCE TECHNOLOGY, v. 332, p. 125111, 2021. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125111 
    •  TÁPPARO, DEISI CRISTINA ; CÂNDIDO, DANIELA ; STEINMETZ, RICARDO LUIS RADIS ; ETZKORN, CHRISTIAN ; DO AMARAL, ANDRÉ CESTONARO ; ANTES, FABIANE GOLDSCHMIDT ; Kunz, Airton . Swine manure biogas production improvement using pre-treatment strategies: Lab-scale studies and full-scale application. Bioresource Technology Reports, v. 15, p. 100716, 2021. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2021.100716 
    •  HOLLAS, C. E. ; BOLSAN, A. C. ; CHINI, A. ; VENTURIN, B. ; BONASSA, G. ; CANDIDO, D. ; ANTES, F. G.; STEINMETZ, R.L.R. ; PRADO, N. V. ; KUNZ, A. . Effects of swine manure storage time on solid-liquid separation and biogas production: A life-cycle assessment approach. RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, v. 150, p. 111472, 2021. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111472 
    • LINS, MARCOS A. ; Steinmetz, Ricardo L. R. ; AMARAL, ANDRÉ C. DO ; Kunz, Airton . BIOGAS YIELD AND PRODUCTIVENESS OF SWINE MANURE FOR DIFFERENT REACTOR CONFIGURATIONS. ENG AGR-JABOTICABAL, v. 40, p. 664-673, 2020. https://doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v40n6p664-673/2020 
    • MITO, JY de L. et al. Metodologia para estimar o potencial de biogás e biometano a partir de plantéis suínos e bovinos no Brasil. Embrapa Suínos e Aves-Documentos (INFOTECA-E), 2018. Disponível em: link para download.
    • KUNZ, A.; DO AMARAL, A. C.; STEINMETZ, RLR. Padronização de uso das unidades de medida em processos de produção de biogás. Embrapa Suínos e Aves-Comunicado Técnico (INFOTECA-E), 2016. Disponível em: link para download.
    • MIELE, Marcelo. A Suinocultura no Brasil e as Tecnologias no Âmbito do Plano ABC. Comunicado Técnico, v. 549, p. 1-13, 2017. Disponível em: link para download.
    • SALAZAR,  F.; CHARLON, V.; PALHARES, J. C. P. (Org.)  Glossário  de  termos  associados  ao  manejo  de  resíduos  da  produção  animal —  Concórdia,  SC:  Sbera,  2019. Disponível em: link para download.

Portal - Quais são os principais desafios para a equipe que atua no laboratório com digestão anaeróbia e produção de biogás?

Airton Kunz - Os principais desafios estão relacionados com os trabalhos sobre preparação de substratos, considerando a codigestão, preparação de misturas (blends) de materiais e o seu pré-tratamento visado aumentar a geração de biogás.

Outra questão desafiadora são os estudos de diferentes configurações de biodigestores, com objetivo de torná-los mais robustos. O desenvolvimento de novos equipamentos, como sistemas de agitação e homogeneização mais eficientes.

Também há uma demanda pujante de soluções para o uso do digestato, tratamento e recuperação dos nutrientes do digestatos. Assim como, registrar todos os resultados obtidos, documentar e publicar os resultados em periódicos especializados  e inserir os resultados e inovação gerada na cadeia do biogás

Portal - Qual é a importância estratégica da atuação da Embrapa Suínos e Aves para o desenvolvimento do estado de Santa Catarina, no que diz respeito as atividades desenvolvidas no laboratório e quanto aos  projetos de inteligência de mercado? Assim como para outras regiões do Brasil?

Airton Kunz - As ações da Embrapa Suínos e Aves contribuíram bastante para o desenvolvimento do estado de Santa Catarina. Está ocorrendo um desenvolvimento regional sustentável ao possibilitarmos a expansão de projetos que contribuem com a redução de passivos ambientais e possibilitam a recuperação energética dos resíduos agropecuários.

Com relação a outras regiões do Brasil, os desafios são complexos pois as soluções demandam adequações que atendam as diferentes realidades regionais, levando em consideração arranjos econômicos específicos considerando-se as dimensões continentais de nosso país.

De modo geral, atuamos juntamente com uma rede de parceiros para o fortalecimento de toda a cadeia do biogás. Nosso objetivo é gerar ativos tecnológicos à cadeia do biogás, desenvolver programas de melhoria técnica, colaborar com informações que vão subsidiar a capacitação, padronização de processos. A ideia é atuarmos com nossos parceiros, na formação  de "Clusters de Biogás". Nossa principal contribuição é em P,D&I para que a geração de biogás possa se dar com qualidade e estabilidade.

Portal - Com a demanda crescente por novos projetos de plantas de biogás, quais as principais contribuições que a Embrapa Suínos e Aves pode proporcionar para fortalecimento da cadeia do biogás?

Airton Kunz - Complementando a resposta anterior a Embrapa possui um estrutura física e de capital humano que possibilitam suporte para o desenvolvimento da cadeia do biogás no Brasil, focando em pontos específicos. Esses pontos são gargalos do processo que no passado causaram insucesso de vários projetos.

Hoje trabalhamos para que os novos projetos tenham um grau maior de excelência. O desenvolvimento de projetos com foco em inteligência territorial e estruturando arranjos mais robustos são pontos que a Embrapa contribui para fortalecimento da cadeia do biogás. 

Portal - Fale sobre o diferencial na capacitação dos profissionais que atuam ou tiveram a oportunidade de atuar nos laboratórios da Embrapa Suínos e Aves, assim como da demanda por profissionais egressos dos cursos ofertados pela  Embrapa na área de biogás.

Airton Kunz - A Embrapa oferece capacitação presencial  e mais recentemente, em função da pandemia, criou uma plataforma chamada e-Campo  em que são disponibilizados cursos EAD para capacitação de diferentes segmentos de público. São cursos que possibilitam aos alunos compreender todo panorama e a potencialidade do biogás.

Já para os estudantes que tiveram oportunidade de atuação direta nos laboratórios da Embrapa, seja os estagiários ou pesquisadores de mestrado e doutorado, observamos como o mercado tem absorvido grande parte destes profissionais. 

Foto 8: Infraestrutra do Laboratório, na Embrapa Suínos e Aves. Divulgação: Airton Kunz

Portal - O laboratório de biogás da Embrapa presta serviços diretamente para empresas ou produtores rurais?

Airton Kunz - Em função de sua vocação em pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I),   a prestação direta de serviços de análises não é prioridade da Embrapa (embora em alguns casos possa ser realizada).

Acreditamos que este tipo de serviço possa ser realizado por laboratórios comerciais em nosso país, em que a  Embrapa tem atuado para capacitação.

No entanto, há cooperação da Embrapa com parceiros privados no desenvolvimento de soluções e rotas tecnológicas para o biogás. A cooperação se dá sempre pela identificação do problema e das possíveis soluções para resolução deste mediante projetos de PD&I. Nesse sentido estamos à disposição para colaborar na resolução de problemas.

Portal - O laboratório de biogás na Embrapa realiza parceria e cooperação com outras instituições e empresas para desenvolvimento de projetos em conjunto, para atender demandas específicas de PD&I, estudos de mercado e desenvolvimento da cadeia de biogás?

Airton Kunz - Sim, desenvolvemos projetos em parceria e cooperação e com possibilidade de haver coparticipação financeira da Embrapa nos projetos.

Também é importante ressaltar que temos uma política de confidencialidade, garantindo o sigilo e a proteção dos dados e informações que o parceiro julgar sensível mediante a celebração de um acordo de confidencialidade, não gerando fragilidade ao parceiro.

A relação com a Embrapa começa com a estruturação de um plano de trabalho, com definições claras das responsabilidades e entregas a serem realizadas e que serão firmadas por um contrato de cooperação técnica. São instrumentos que posicionam a respectivas responsabilidades de cada parceiro, garantindo que o processo seja transparente entre as partes e avance para atingir os objetivos do projeto.

Como exemplos recentes envolvendo ações em curso podemos citar  a cooperação técnica com a empresa Kemia Tratamento de Efluentes, no desenvolvimento de novos modelos de biodigestores para o tratamento de resíduos agroindustriais, e a cooperação técnica com a empresa Luming Inteligência Energética, no desenvolvimento de soluções de secagem e recuperação de nutrientes do digestato.

Portanto, procure a Embrapa para entendermos a sua dor e entendermos o seu problema e em conjunto propormos soluções!

Portal - Quais são os canais de contato com a coordenação do laboratório?

  • Ricardo Luís Radis Steinmetz - Químico industrial, doutor em Engenharia Química, analista da Embrapa Suínos e  Aves, Concórdia, SC – E-mail: [email protected]
  • Airton Kunz - Químico industrial, doutor em Química, pesquisador da Embrapa Suínos e  Aves, Concórdia, SC – E-mail: [email protected]

O contato também poderá ser realizado através de nosso SAC: https://www.embrapa.br/fale-conosco

Embrapa Suínos e Aves
Rodovia BR-153, Km 110, Distrito de Tamanduá Caixa Postal: 321 CEP: 89715-899 - Concórdia - SC
Horários de atendimento:  das 8:00 às 12:00; 13:00 às 17:00
Telefone: (49) 3441-0400 - Fax: (49) 3441-0497
https://www.embrapa.br/suinos-e-aves
E-mail: [email protected]

Redes sociais: LinkedIn | YouTube | Twitter | Facebook

Sobre os coordenadores dos laboratórios: 

Prof. Dr. Ricardo Steinmetz

Trabalha no grupo de pesquisa "Núcleo Temático de Meio Ambiente" na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa Suínos e Aves) desde 2006, onde coordena atividades do Laboratório de Estudos de Biogás. Ele obteve seu doutorado em Engenharia Química, com ênfase no desenvolvimento de processos químicos e biotecnológicos, pela Universidade Federal de Santa Catarina (2016) e inclui um período de bolsa sanduíche no Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie na Universidade de Hohenheim/Alemanha (2015). É formado em em Química Industrial (2004) e mestre em Química com ênfase em análises ambientais (2007) pela Universidade Federal de Santa Maria. Atualmente, é membro do Conselho Diretivo da Red de Biodigestores para América Latina y el Caribe (RedBioLAC) e também ocupa o cargo de Presidente da Sociedade Brasileira de Gerenciamento de Resíduos Agrícolas e Agroindustriais (Sbera - Gestão 2021-2023). Possui experiência nas áreas de química analítica ambiental e processos biotecnológicos, atuando principalmente em estratégias de tratamento e uso de resíduos agrícolas e agroindustriais através da digestão anaeróbia e recuperação de energia. Currículo Lattes

Prof. Dr. Airton Kunz

Químico Industrial pela UFSM (1993). Mestre e Doutor em Química pela UNICAMP (1999). Estágio de pós-doutorado na Texas A & M University (2012) e no USDA/ARS (2012). Presidente da Sociedade Brasileira dos Especialistas em Resíduos das produções Agropecuária e Agroindustrial (SBERA) nos exercícios 2009-2011 e 2011-2013, diretor de área de pecuária da SBERA no exercício 2017-2019, chefe adjunto de pesquisa e desenvolvimento da Embrapa Suínos e Aves (2014-2021). Atualmente é pesquisador da Embrapa Suínos e Aves. Professor dos seguintes programas de pós-graduação: Engenharia Agrícola (UNIOESTE, campus Cascavel-PR); Ciência e Tecnologia Ambiental (UFFS, campus Erechim-RS) e Engenharia e Tecnologia Ambiental (UFPR, Campus Palotina-PR). Editor de área das seguintes revistas científicas: Engenharia Agrícola (área Saneamento e Controle Ambiental), Frontiers of Sustainable Food Systems (área Waste Management in Agroecosystems) e Sustainabililty (área Livestock Manure and Waste Treatment).Tem experiência na área de Engenharia Agrícola e Ambiental, com ênfase em tratamentos e aproveitamento de resíduos da produção animal, atuando principalmente nos seguintes temas: digestão anaeróbia, remoção de nitrogênio (via processo Anammox, nitrificação e desnitrificação), remoção de fósforo e reúso de efluentes. Currículo Lattes

Sobre a Embrapa Suínos e Aves

A Embrapa Suínos e Aves é uma unidade descentralizada da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, vinculada ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, e tem como missão "viabilizar soluções de pesquisa, desenvolvimento e inovação para a sustentabilidade da suinocultura e avicultura em benefício da sociedade brasileira".

Dos laboratórios da Embrapa Suínos e Aves surgiram conhecimentos que mudaram a trajetória das duas atividades. A expansão da suinocultura e da avicultura nos anos 1960 e 1970 justificou a criação em 13 de junho de 1975 do Centro Nacional de Pesquisa de Suínos, destinado à pesquisa em suinocultura. Três anos depois, em 1978, o Centro recebeu também a incumbência da pesquisa em aves, passando a se chamar Centro Nacional de Pesquisa de Suínos e Aves, hoje denominado Embrapa Suínos e Aves.

A partir de 1982, ela passou a ocupar a área de 210 hectares no distrito de Tamanduá, que oferece laboratórios de sanidade animal e de análises físico-químicas, sistemas de produção, campos experimentais, estação meteorológica, fábrica de ração, prédio para administração e pesquisa e biblioteca especializada em suínos e aves.

Endereço: BR153, km 110, Concórdia - SC, CEP: 89715-899. Para visualizar a localização, clique aqui.

Para mais informações, acesse: https://www.embrapa.br/suinos-e-aves

AGRADECIMENTOS

O Portal Energia e Biogás agradece em nome do Airton Kunz e do Ricardo Steinmetz, assim como a todos os integrantes da Embrapa Suínos e Aves, pelas valorosas contribuições para desenvolvimento dessa reportagem especial. 

Aguarde!

Em breve novos episódios da série com destaque para laboratórios de digestão anaeróbia e produção de biogás, em diferentes regiões do Brasil.

Gostou do assunto?

Quer saber mais sobre o biogás no Brasil?




Todos os direitos reservados - Portal Energia e Biogás.