Modelagem matemática para a cadeia de suprimento de dejetos de suínos para formação de biogás e biofertilizante: uma aplicação em Tupandi/RS

Abstract

O tratamento dos dejetos da suinocultura por meio de biodigestores é extremamente interessante. Além de reduzir o poder poluente dos dejetos, esta tecnologia de tratamento ainda disponibiliza dois subprodutos: biofertilizante e biogás. O primeiro subproduto pode dar suporte a plantações agrícolas, aumentando consideravelmente a produtividade. Já o segundo pode ser convertido em energia renovável através de geradores de combustão interna. A implantação e manutenção de projetos de transformação de biomassa em biogás e biofertilizante tem como pré-requisito a oferta de biomassa uniforme ao longo do ano, e eficiente em termos de custo. Para o alcance de tais pré-requisitos é necessário que decisões nos âmbitos estratégico, tático e operacional sejam tomadas de modo eficiente na cadeia de suprimento de biomassa. Assim, o uso de modelos além de dar suporte aos processos de tomadas de decisões estratégicas, táticas e operacionais, torna possível também compreender melhor o ambiente em questão, levantar problemas, estabelecer estratégias, e visualizar oportunidades. Considerando o contexto exposto anteriormente, o presente trabalho teve como objetivo propor um modelo matemático para avaliar a viabilidade da cadeia de suprimento de dejetos da suinocultura para geração de biogás e biofertilizante. Para o processo de modelagem foram utilizadas equações encontradas em trabalhos que retratavam a fermentação anaeróbia dos dejetos suinícolas, álem de expressões relativas ao transporte. Após construido, o modelo foi aplicado para um estudo de caso. A região do estudo foi Tupandi ? RS, composta por 82 propriedades e um local central, onde os biodigestores seriam supostamente implantados. O modelo indicou que a atividade de transformação dos dejetos em biogás e biofertilizante, para o estudo em questão, é viável. O valor presente líquido (VPL) do projeto ficou em R$ 118.029, e a taxa interna de retorno (TIR) foi de 16,09%, sem considerar os custos de adaptação das granjas para aumentar a concentração de sólidos voláteis dos dejetos. Notou-se que a viabilidade do projeto está estritamente relacionada com a concentração de sólidos voláteis dos dejetos, sendo que a redução desta concentração pode inviabilizar totalmente o projeto. Assim aspectos que diluam os dejetos devem ser evitados. Outra variável que afeta fortemente a viabilidade do projeto é a temperatura interna dos biodigestores.<br>

Abstract : The processing of waste of pig farming for the use of bio digester is extremely interesting. In addition to its potential to reduce pollution, the processing technology offers two by-products: bio fertilizer and biogas. The former could greatly increase productivity of agricultural plantation. The latter can be converted into renewable energies through internal combustion generators. The implementation and maintenance of projects transforming biomass into biogas and bio fertilizer, has the requirement to deliver a constant supply of biomass throughout the year. Further, it needs to be efficient in terms of costs. To achieve these requirements, decisions for the biomass supply-chain should be taken efficiently on strategic, tactic and operational level. Besides supporting the decision process on these levels, the model also contributes to a better understanding of the context of the field under study by raising problems, establishing strategies and visualizing opportunities. Through considering these mentioned aspects, the thesis has the objective to purpose a mathematical model for assess the feasibility of the supply chain of waste of pig farming for the generation of biogas and bio fertilizer. Besides the expressions concerning transpotation, equitations found in articles treating anaerobic fermentation for pig farming waste, were used for the process modelling. After the construction of the model, a case study was applied. The context of the study was Tupandi - RS, which consists of 82 properties and inhabits a central site, where bio digesters were supposed to be deployed. The model indicated, that the activity of transformation of pig waste into biogas and bio digester - for this respective case study - is viable. The net present value (NPV) of the project was 118.029 R$ and the internal rate of return (IRR) was 16,09 percent, without considering the costs for farm adaptation for the increasement of volatile solids concentration in waste. It was found that the feasibility of the project is closely related to the volatile solids concentration of the slurry and that reducing this concentration may totally ruin the project. Hence, aspects that dilute the waste should be avoided. Another variable that strongly affects the feasibility of the project is the internal temperature of digesters.