O que é a recuperação de nutrientes do digestato?

O que é a recuperação de nutrientes do digestato?

Um breve panorama sobre os macro nutrientes NPK, do biodigestor ao solo.

Antes de abordarmos a recuperação de nutrientes do digestato, é importante conceituar dois pontos principais: digestato e NPK.

Afinal, o que é digestato?

Digestato é todo efluente obtido a partir de um reator anaeróbio, oriundo do processo anaeróbio para a produção de biogás. Corresponde ao material que já foi biodigerido¹ no biodigestor, sendo deslocado para fora após o seu período de retenção hidráulica (TRH) no biodigestor. Esse deslocamento ocorre no momento em que o sistema é abastecido com uma nova carga de substrato, por fluxo pistonado, forçando o efluente mais antigo para fora do reator ou então é removido por meio de bombeamento.

Esse efluente (digestato) tem uma quantidade significativa de nutrientes (NPK), que dependendo das características do efluente, das caracteristicas do solo onde será aplicado e da demanda nutricional cultura onde será aplicado, poderá ou não ser utilizado como fertilizante orgânico (biofertilizante) e complementar a aplicação de fertilizante químico (OLIVEIRA, 2004).

Sobre processos anaeróbios para produção de biogás, é importante refletirmos que todo “biofertilizante é um digestato, porém, nem todo digestato poderá ser utilizado como biofertilizante”.

Regulamentação → É importante seguir as normas e regulamentos ambientais vigentes para o uso do digestato na agricultura.
O uso agronômico do digestato como fertilizante deve atender aos requisitos estabelecidos pelas legislações federal e estaduais, como as Resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), com base em Portaria do Ministério do Meio Ambiente, Ministério da Saúde, legislações do Ministério da Agricultura e Pecuária (MAPA) para reconhecimento e adequação do produto junto ao Sistema Integrado de Produtos e Estabelecimentos Agropecuários (SIPEAGRO). Entre os órgãos estaduais, é essencial e necessário atender aos requisitos estabelecidos, por exemplo,  pelas fundações, institutos e companhias de meio ambiente, conforme o órgão ambiental estadual de cada Estado da Federação.

¹ Biodigerido: refere-se a carga orgânica do efluente, no biodigestor, que já foi consumida pelos micro-organismos anaeróbios e convertida em biogás.

O que é NPK?

NPK é uma sigla usada para representar três nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas: Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K). São chamados de macronutrientes primários por serem usados em quantidades maiores pelas plantas em comparação com outros nutrientes.

Cada elemento tem funções específicas:

• • Nitrogênio (N): É crucial para o crescimento vegetativo, pois participa da formação de clorofila, essencial para a fotossíntese. Sua carência pode ser observada em folhas amareladas e crescimento lento.
  • Fósforo (P₂O₅): Auxilia no desenvolvimento das raízes, flores, frutos e sementes. Também participa da transferência de energia dentro da planta. A deficiência de fósforo pode dificultar o enraizamento e a produção.
  • Potássio (K₂O): Atua na regulação da abertura e fechamento dos estomas (pequenas aberturas nas folhas), na fotossíntese e na resistência a doenças. A falta de potássio pode deixar as plantas mais suscetíveis a pragas e doenças e reduzir a qualidade dos frutos.

A proporção ideal de NPK varia de acordo com o tipo de planta, fase de desenvolvimento e condições do solo. Por isso, é importante realizar uma análise do solo antes de aplicar qualquer fertilizante.

Recuperação de Nutrientes do Digestato

A recuperação de nutrientes do digestato é um processo que visa extrair e concentrar os nutrientes presentes no efluente gerado a partir da biodigestão anaeróbica, chamado de digestato. Este efluente é rico em nutrientes como nitrogênio, fósforo e potássio (NPK), essenciais para o crescimento das plantas. O processo de recuperação de nutrientes envolve técnicas como a remoção de sólidos, a concentração de nutrientes, e a produção de fertilizantes orgânicos ou biofertilizantes, que podem ser usados na agricultura como adubos ou corretivos de solo.

Como exemplo de sistema de recuperação de nutrientes podemos citar o Sistema de Tratamento de Efluentes da Suinocultura  (SISTRATES), um arranjo desenvolvido pela Embrapa Suínos e Aves para a remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo.

De acordo com KUNZ et al (2022), a recuperação de nutrientes NPK do digestato é um campo em constante desenvolvimento, com diversos processos em estudo e aplicação. As técnicas mais utilizadas podem ser divididas categorias principais, como a renoão de nitrogênio e fósforo:

• • Remoção de Nitrogênio → Tecnologias consolidadas para remoção biológica de nitrogênio são baseadas em processo de nitrificação, processo de desnitrificação e processo combinado de nitrificação e desnitrificação. Entre as tecnologias recentes para remoção biológica de nitrogênio podemos citar o Processo de nitritação parcial, o Processo Anammox e o Processos combinados de desamonificação.
  • Remoção de Fósforo → Os processos para remoção de fósforo podem ser classificados em químicos, físicos e biológicos. Em quase todos os processos, o fósforo removido é convertido em uma fração sólida, cuja pureza em teor de P depende do processo utilizado e também da composição do efluente que é tratado. Os principais processos utilizados para a remoção de fósforo do digestato são: Cristalização (processo químico), Processos físicos e EBPR (Enhanced Biological Phosphorus Removal). A remoção de fósforo por processos biológicos é feita por micro-organismos ou por alguns tipos de plantas aquáticas. O processo conhecido como EBP, vem sendo utilizando para a recuperação de fósforo, principalmente em efluentes de esgoto sanitário. Este processo consiste da bioacumulação intracelular de polifosfatos por organismos acumuladores de fosfato (processos de assimilação e desassimilação) em condições aeróbias e anaeróbias.

Referências consultadas

• KUNZ, Airton; STEINMETZ, Ricardo Luis Radis; DO AMARAL, André Cestonaro. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. 2. ed. Concórdia: Sbera: Embrapa Suínos e Aves, 2022. Páginas: 214 p. ISBN: 978-65-88155-02-8 Disponível em: Portal Embrapa
• Probiogás (Projeto Brasil-Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil). Caderno 3: Oportunidades de negócio para a comercialização do fertilizante sólido procedente do tratamento de material digerido de uma planta de biogás. Brasil: Ministério das Cidades, 2015. 25 p.
• OLIVEIRA, P.A.V. (Coord.) Tecnologias para o manejo de resíduos na produção de suínos - Manual de boas práticas. 01. ed. Concórdia - SC: Embrapa, 2004. v. 01. 109 p.
• TAVERNARI, F. de C. et al. Fósforo disponível de fosfato extraído de efluentes da suinocultura. Embrapa Suínos e Aves. Comunicado Técnico, 535. Concórdia: 2016.
• CÂNDIDO, D. Partida e operação de um sistema de tratamento de efluentes da suinocultura em escala plena. 156 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Federal Fronteira Sul, Erechim - RS. Orientador: Airton Kunz. 2021.
• HOLLAS, C. E. et al. Swine manure treatment technologies as drivers for circular economy in agribusiness: A techno-economic and life cycle assessment approach. Science of The Total Environment, v. 857, p. 159494, 2023.

Dica de curso

• Curso - Tratamento de digestato para remoção ou recuperação de nutrientes

Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são grânulos?

Sobre processos anaeróbios, em algumas condições há a formação de estruturas constituídas por micro-organismos anaeróbios, os grânulos anaeróbios.

Essas estruturas (aglomerados de diferentes micro-organismos) possibilitam de forma mais eficiente a transferência de nutrientes e favorecem a sobrevivência da comunidade microbiana.

Esses aglomerados de micro-organismos densamente agrupados contribuem para aceleração do processo de digestão anaeróbia, principalmente em lodos de reatores UASB.

Os grânulos anaeróbios são esferas muito pequenas e possuem uma vasta comunidade de seres vivos. Atuam na decomposição da matéria orgânica e possibilitam reciclagem de nutrientes.

Seguindo o conceito sobre “pequenas pérolas com conteúdo adensado” o Portal Energia e Biogás publica uma série de posts “Grânulos do Saber” -  pequenos posts para contribuir com disseminação de informações sobre processo de produção de biogás.

Acompanhe sempre o nosso conteúdo específico sobre a ciência por trás do processo anaeróbio e produção de biogás.

Em breve novos posts “Grânulos do Saber”.
Até logo!

Para explorar outros conceitos, acesse o nosso Glossário.

Acesse também Biogás no Brasil.

Obrigado e boa leitura!

Confira outras matérias do Portal Energia e Biogás, acesse:

• Biogás, Biometano
• Digestão Anaeróbia
• Biodigestor - Reator anaeróbio
• Substratos - a matéria-prima para produção de biogás
• O que é Sulfetogênese?