Uma nova pesquisa feita por cientistas da Texas A&M AgriLife Research mostra que o biochar tem potencial para tornar a digestão anaeróbia de esterco animal um método mais eficiente para livrar fazendas de resíduos enquanto produz metano para energia.

Biochar é um material de carvão feito pelo homem composto de resíduos agrícolas, incluindo estrume, resíduos de colheita e gramíneas forrageiras. Ele pode ser usado como fertilizante sustentável e para filtrar uma ampla gama de contaminantes, incluindo antibióticos, pesticidas e hormônios em águas residuais e água, bem como para capturar gases de efeito estufa e odoríferos, como dióxido de carbono e amônia.

"Efeitos do biochar derivado de esterco de leite em psicrofílicos, digestões anaeróbicas mesofílicas e termofílicas de esterco de leite "pelo Dr. Hyun Min Jang, Engenheiro ambiental da AgriLife Research, Dr. Yong-Keun Choi, Pesquisador da Tarleton State University e Dr. Eunsung Kan, Engenheiro químico e ambiental da AgriLife Research em Stephenville, foi publicado recentemente em Tecnologia Biosource .

O artigo discute o potencial do uso de biochar como um material acelerador para tornar a digestão anaeróbia de esterco de leite mais eficiente em biorreatores para aumentar a decomposição de resíduos e produzir gás metano.

A gestão atual do esterco da fazenda animal inclui a aplicação de resíduos em terras agrícolas, Kan disse. Os métodos atuais costumam gerar odores e gases de efeito estufa e podem causar problemas ecológicos a jusante, como a proliferação de algas e águas subterrâneas contaminadas.

"O valor da nova pesquisa é que o estrume pode ser uma fonte de problemas, e a digestão anaeróbia usando biochar serve para descartar estrume enquanto produz metano para abastecer a fazenda e possivelmente ser vendido para concessionárias locais, " ele disse.

Kan disse que o estrume é uma fonte muito rica de bactérias envolvidas na digestão anaeróbia, que inclui bactérias fermentativas e produtoras de metano, para converter estrume em metano em biogás e ácidos orgânicos voláteis.

Bactérias metanogênicas são de particular interesse para Kan por causa de seu potencial para produzir gás metano a uma taxa que poderia abastecer uma fazenda. Contudo, Descobriu-se que bactérias metanogênicas são o fator limitante da taxa de digestão anaeróbica devido às suas respostas sensíveis às condições operacionais, como temperatura e níveis de pH.

Kan disse que os biorreatores usados ​​para realizar a digestão anaeróbia dos resíduos - digestores - só funcionam bem quando as condições ambientais são boas para os dois tipos de bactérias.

"Às vezes, as condições ambientais tornam difícil operar a digestão anaeróbia em fazendas de laticínios em áreas como Wisconsin ou Texas, onde as variações climáticas são extremas, "disse ele." Isso tornaria o processo inconsistente e difícil de controlar. "

A digestão anaeróbia de estrume resulta em baixo pH e outras condições indesejáveis ​​no biorreator, que desaceleram ou inibem o crescimento bacteriano metanogênico e o metabolismo quando as condições operacionais não são ideais, Kan disse.

Jang, o autor principal, pesquisou como o uso de biochar poderia superar esses problemas operacionais.

O biochar derivado do estrume é alcalino com um pH de 8-9, Kan disse, e pode atuar como um excelente tampão para manter o pH ideal para bactérias metanogênicas, que está em torno de pH 7. Ele contém altos níveis de nutrientes e minerais para suportar o alto crescimento bacteriano, enquanto seu alto conteúdo de carbono enriquece a comunidade microbiana associada à digestão anaeróbia.

Kan e Jang testaram taxas baixas de biocarvão para esterco até agora com resultados promissores. Estrume de leite misturado sem biochar e 0,1-1 por cento de biochar mostrou que a adição de biochar aumentou a produção de metano em aproximadamente 40 por cento e reduziu o tempo de produção para atingir a produção de biogás desejada em 50-70 por cento.

"Diminuiu a fase de latência, que é o tempo que decorre antes do início da produção, e reduzir o tempo de produção de biogás pela metade cada vez que adicionamos mais biochar, "disse ele." O tempo de produção é um fator significativo para uma indústria de laticínios, digamos 1, 000 vacas que produzem 8, 000 quilos de esterco seco por dia, mas reduzir o tempo de digestão também significa que o tamanho do biorreator anaeróbico é reduzido pela metade. "

Reduzir o tempo de retenção e a pegada dos digestores significaria menor custo de investimento inicial, consumo de água, custos de serviços públicos, custos operacionais e requisitos de terreno, Kan disse.

Mas Kan disse que mais pesquisas são necessárias para entender as mudanças nas comunidades microbianas com o biochar e determinar as condições ideais para a digestão anaeróbia do esterco antes que os pesquisadores possam construir uma versão em escala que possa ser testada e eventualmente aplicada em escala para um laticínio em funcionamento.

Kan acredita que a tecnologia atual - lagoas para manejo de dejetos de leite - poderia ser atualizada para digestores anaeróbicos cobertos e misturados com biochar. O uso de biochar em lagoas anaeróbicas atualizadas aumentaria a produção de biogás e reduziria o tempo de tratamento, enquanto captura gases de efeito estufa e odoríferos.

Ele disse que há bons indícios de que os pesquisadores podem otimizar as condições e então passar para um teste piloto em um laticínio nos próximos anos.

"Há boas indicações de que o biochar tornará a digestão anaeróbia uma solução viável para o manejo mais eficiente de esterco animal com operações mais fáceis do que as digestões anaeróbicas convencionais, "disse ele." Quando otimizarmos as condições e passarmos para a fase de teste em um laticínio, saberemos qual investimento de capital e pegada seriam necessários para construir digestores sustentáveis ​​que possam atender às necessidades de descarte e, em seguida, aplicar isso a outras operações com base em seus capacidade."