Emissões (II): Como minimizar as emissões de gases com efeito de estufa e de amoníaco das explorações de suínos?

A velocidade de transferência dos gases da fase líquida para a atmosfera é proporcional à diferença entre a concentração na fase líquida e a concentração 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, por exemplo, CH4) tende a escapar rapidamente para a fase gasosa, enquanto que os outros (por exemplo, NH3) podem manter concentrações elevadas no líquido sem emissões.

Nem todo o azoto amoniacal se encontra sob a forma de NH3, mas sobretudo sob a forma de NH4+ não volatilizável. Com a diminuição do pH ou da temperatura, mais azoto estará sob a forma de NH4+ e mais azoto amoniacal (soma de NH3 e NH4+) permanecerá no meio líquido. Se a concentração de NH3 na fase gasosa sobre o chorume aumentar acima dos valores habituais na atmosfera, o mesmo acontecerá com a concentração de equilíbrio no líquido. Assim, a um pH 7, a uma temperatura de 20º C e a uma concentração de 50 ppm de NH3 na fase gasosa sobre o chorume, a concentração de equilíbrio do azoto amoniacal no líquido é de 5.260 mg N/L, enquanto que esta concentração é de 540 mg N/L a um pH 8. Para evitar as emissões e manter concentrações mais elevadas no meio líquido, é preferível um pH 7 a um pH 8, e melhor ainda se o pH for inferior a 7. Quanto mais baixa for a concentração de NH3 na camada de ar acima da superfície do chorume (concentração média na atmosfera terrestre 1 - 5 ppb), mais baixa será a concentração de equilíbrio e mais rápida será a emissão. Este seria o caso do vento ou de outros fenómenos de dispersão de gases. Cobrir a lagoa, mesmo que ligeiramente, para a proteger da dispersão ou para diminuir a superfície de troca líquido-gás, terá um efeito na redução das emissões de NH3. O mesmo não acontece com o CH4, que se escapará para a atmosfera em todas as circunstâncias, a menos que a cobertura seja completamente estanque.

As emissões de CH4 dependem do tempo durante o qual os microrganismos anaeróbicos decompõem a matéria orgânica, cuja actividade aumenta com a temperatura. A figura mostra os factores de emissão de CH4 de acordo com o Manual 2019 do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas) para clima temperado e clima quente, húmido ou seco. O clima temperado corresponde a temperaturas médias anuais entre 15º C e 25º C, e o clima quente a temperaturas mais elevadas. O manual do IPCC indica que, para estimar as emissões nas fossas sob grelha, devem ser consideradas as condições ambientais nos alojamentos dos animais, um ambiente quente e húmido, e não as condições exteriores. Este último facto foi comprovado experimentalmente. Basta remover o chorume das instalações o mais rapidamente possível para um tanque com grelha exterior para reduzir as emissões, por exemplo, de 57% para 24% em caso de armazenamento durante 3 meses (ver figura).

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

1. Melhorar as dietas e a digestibilidade das proteínas e dos aminoácidos. Quanto maior for a eficiência alimentar, menor será a concentração de azoto no chorume e menores serão as taxas de transferência.
2. Remover o chorume das fossas dos pavilhões o mais rapidamente possível, todos os dias em vez de todas as semanas, e de 6 em 6 horas em vez de 24 em 24 horas. Embora o manual do IPCC estime valores médios de emissão de azoto de 25% (intervalo 15% - 30%) do azoto excretado para fossas com grelha e de 48% (15% - 60%) para fossas exteriores sem crosta natural, a grelha permite cobrir e evitar a emissão (até 3% - 12% de acordo com o manual do IPCC), o que não é praticável em fossas. Também evita que os animais respirem amoníaco, com benefícios para a saúde e a produção.
3. Cobrir as lagoas exteriores com uma lona ou outro material que reduza a área de contacto entre a superfície do chorume armazenado e a atmosfera. Por exemplo, peças flutuantes sólidas que se combinam umas com as outras para ladrilhar completamente a superfície do chorume. Cobrir a lagoa com uma membrana impermeável também evitará a emissão de CH4, um gás que se acumula sob a membrana e que deve ser queimado periodicamente numa tocha ou caldeira, ou para uso energético, para evitar que a membrana se rompa devido à sobrepressão. Esta sobrepressão nunca será devida ao NH3, uma vez que, uma vez atingidas as concentrações de equilíbrio entre as fases líquida e gasosa, a sua emissão cessará.
4. Reduzir o pH do chorume para valores inferiores a 7 através da adição de ácido e da utilização de equipamento especialmente concebido para o efeito. Existe também equipamento para acidificar o tanque de transporte do chorume e o tanque de aplicação agrícola para evitar a perda de NH3 durante a aplicação.

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

1. Melhorar a digestibilidade das dietas e evitar a perda de ração para o chorume. Embora ainda não haja informações corroborantes, uma maior eficiência alimentar deverá implicar um menor potencial energético dos sólidos voláteis (SV) no chorume e, por conseguinte, um valor inferior do seu potencial de emissão de Bo.
2. Remover o chorume das fossas dos pavilhões o mais rapidamente possível. Como mostra a figura, esta prática tem um efeito significativo na redução das emissões de CH4.
3. Adoptar uma separação sólido/líquido logo que possível após a remoção do chorume dos pavilhões. A fracção sólida empilhada tem emissões na ordem dos 4-5% Bo, segundo o IPCC, para os sólidos voláteis que contém, e a fracção líquida emitirá de acordo com o valor correspondente na Figura, mas para uma menor concentração de SV e, portanto, menores emissões.
4. Cobrir a lagoa exterior com uma membrana impermeável para evitar a emissão para a atmosfera. Esta lagoa deve ser concebida de modo a nunca ser completamente esvaziada, para que o ar não possa entrar, e deve incluir mecanismos de segurança, para evitar a sobrepressão, e um queimador, para queimar periodicamente o gás acumulado. Uma melhor alternativa é a utilização do gás como combustível para caldeiras.
5. Planear uma unidade de biogás, individual ou colectiva, com utilização energética do gás. O chorume deve ser introduzido na unidade o mais rapidamente possível, a fim de explorar todo o seu potencial energético. O tanque de digestores deve ser coberto para evitar emissões de NH3, uma vez que a concentração de azoto amoniacal é superior à do chorume original, devido à decomposição das proteínas.