KELES REGINA ANTONY INOUE PRODUÇÃO DE BIOGÁS, CARACTERIZAÇÃO E APROVEITAMENTO AGRÍCOLA DO BIOFERTILIZANTE OBTIDO NA DIGESTÃO DA MANIPUEIRA Dissertação apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de Magister Scientiae VIÇOSA MINAS GERAIS – BRASIL 2008 Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e Classificação da Biblioteca Central da UFV T Inoue, Keles Regina Antony, 1975- I58p Produção de biogás, caracterização e aproveitamento 2008 agrícola do biofertilizante obtido na digestão da manipueira / Keles Regina Antony Inoue. – Viçosa, MG, 2008. xiv, 76f. : il. (col.) ; 29cm. Orientador: Cecília de Fátima Souza. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Viçosa. Referências bibliográficas: f. 65-76. 1. Biogás. 2. Digestão anaeróbia. 3. Fertilizantes orgânicos. 4. Resíduos agrícolas - Processamento. I. Universidade Federal de Viçosa. II.Título. CDD 22.ed. 665.776 KELES REGINA ANTONY INOUE PRODUÇÃO DE BIOGÁS, CARACTERIZAÇÃO E APROVEITAMENTO AGRÍCOLA DO BIOFERTILIZANTE OBTIDO NA DIGESTÃO DA MANIPUEIRA Dissertação apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de Magister Scientiae APROVADA: 25 de março de 2008. _______________________________ _______________________________ Profª. Mônica Ribeiro Pirozi Profª. Ilda de Fátima Ferreira Tinôco _______________________________ _______________________________ Prof. Alisson Carraro Borges Prof. Antonio Teixeira de Matos (Co-orientador) ___________________________________________ Profª. Cecília de Fátima Souza (Orientadora) ii A Deus. A meu esposo Gerson, meu filho Igor e meus pais João e Lilce. iii AGRADECIMENTOS A Deus, pela vida! Ao meu esposo Gerson, pelo amor, carinho e paciência nos momentos difíceis e ao meu filho Igor pelos momentos de felicidade. Aos meus pais João e Lilce, pelo amor, dedicação e ensinamentos. Às minhas irmãs Gleycia, Neila, Ilma e Débora, pelo amor, carinho, incentivo e amizade. À minha prima Nádia, pela força, carinho e amizade. À Universidade Federal de Viçosa, em especial ao Departamento de Engenharia Agrícola, pela oportunidade de realização deste trabalho. À CAPES, pela concessão da bolsa de estudo. À Professora Cecília de Fátima, pela confiança, orientação e pelo exemplo de profissionalismo. Aos meus co-orientadores, professores Antônio Teixeira de Matos e Nerilson Terra Santos, pela paciência, disponibilidade e pelas valiosas sugestões. Aos professores Ilda de Fátima Ferreira Tinôco, Mônica Ribeiro Pirozi e Alisson Carraro Borges, pelas sugestões que contribuíram para a melhoria deste trabalho. Aos amigos do AMBIAGRO, Irene, Maria Clara, Cinara, Akemi, Cláudia, Déborah, Josiane, Maíra, Marcos, Neiton, Humberto, Zé Francisco e Pedro Jovem, pela amizade, companheirismo e apoio em todos os momentos. Aos amigos Débora, Denise, Fátima, Ronaldo, Flávia, Renata, Fernanda, Roberta, Helder, Ed Carlo, Rubens e Ana Maria, pelos momentos que passamos juntos, pelo apoio e contribuição no desenvolvimento desse trabalho. Ao laboratorista Simão, por sua colaboração na realização das análises. iv Aos estagiários Múcio, Elton, Bernardo, Mateus e Fabiana, pela dedicação e colaboração durante a montagem, coleta de dados e análises em laboratório. A todos os meus amigos, pelo apoio, carinho e incentivo, em especial, Alcir, Soelene, Stela, Edney, Marcos, Cristine, Joseane, Ricardo “Cacaio”, Cleber, Silmara, Fabiane, Sarita, Onília, Ruth, Andrea e Marjose. Aos amigos da mecanização, pelo apoio e convivência. Aos funcionários do Departamento de Engenharia Agrícola, em especial ao Marcos, Edna, Renato, Claudenilson, Galinari, D. Maria, Fátima e Jurandir, pela atenção e extraordinária disponibilidade. Aos funcionários da biblioteca pela confecção da ficha catalográfica, em especial a Leiva. Enfim, a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho. v BIOGRAFIA KELES REGINA ANTONY INOUE, filha de João José Candeira Antony e Lilce de Aguiar Antony, nasceu em Boa Vista, Roraima, em 26 de maio de 1975. Em março de 1994, iniciou o Curso de Agronomia na Universidade Federal de Roraima (UFRR), em Boa Vista, RR, diplomando-se em março de 2000. Em maio de 2006, iniciou o Curso de em Mestrado em Engenharia Agrícola na Universidade Federal de Viçosa, na área de Construções Rurais e Ambiência, submetendo-se à defesa da dissertação em março de 2008. vi SUMÁRIO Página LISTA DE TABELAS..................................................................................................vii LISTA DE FIGURAS....................................................................................................ix RESUMO........................................................................................................................xi ABSTRACT.................................................................................................................xiii 1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................1 2. REVISÃO DE LITERATURA..................................................................................3 2.1. A cultura da mandioca.................................................................................3 2.1.1. Importância econômica da mandioca..............................................4 2.1.2. A industrialização da mandioca e os resíduos gerados................6 2.2. Digestão anaeróbia.........................................................................................9 2.2.1. Fatores que influenciam na digestão anaeróbia............................14 2.2.2. Biodigestores..........................................................................................16 2.2.3. Biogás........................................................................................................16 2.2.4. Biofertilizante...........................................................................................18 2.2.5. O tratamento anaeróbio da manipueira............................................20 3. MATERIAL E MÉTODOS..................................................................................23 3.1. Sistema de digestão anaeróbia...............................................................24 3.1.1. Ensaio de biodigestão........................................................................24 3.1.2. O efluente gerado no processo - biofertilizante..........................26 3.2. Metodologia analítica – substrato e efluente......................................26 3.3. Análises feitas no biogás produzido.....................................................28 3.3.1. Volume produzido...............................................................................28 3.4. Aplicação do biofertilizante.....................................................................30 3.4.1. Semeadura...............................................................................................31 3.4.2. Tratamentos.............................................................................................31 3.5. Análise estatística.........................................................................................33 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................34 4.1. Ensaio de digestão anaeróbia....................................................................34 4.1.1. Teores de sólidos totais e voláteis....................................................34 4.1.2. Produção do biogás...............................................................................35 4.2. Avaliação do biofertilizante.........................................................................38 4.2.1. Composição do biofertilizante............................................................38 4.2.3 Características da planta (milho) após a aplicação do biofertilizante......................................................................................................57 5. CONCLUSÕES.......................................................................................................64 6. LITERATURA CITADA..........................................................................................65 vii LISTA DE TABELAS Páginas 1 Caracterização da manipueira gerada pelo processamento do 8 amido de mandioca. 2 Equivalência energética entre o biogás e outros combustíveis. 17 3 Valores médios (3 amostras) das principais características da 28 água residuária de fecularia de mandioca e da casca de mandioca, utilizadas como substrato para os biodigestores. 4 Características químicas iniciais do solo utilizado no 30 experimento 5 Características químicas do solo após a calagem. 31 6 Distribuição granulométrica e resultado das análises físico- 31 hídricas do solo utilizado no experimento. 7 Teores médios de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e 34 suas reduções, para as três concentrações avaliadas. 8 Potenciais médios de produção de biogás para as três 37 concentrações avaliadas no processo de digestão anaeróbia. 9 Caracterização dos biofertilizantes utilizados no experimento. 48 10 Fontes de variação, quadrados médios e respectivas 40 significâncias para os componentes avaliados no solo. 11 Valores médios de pH no tratamento testemunha e nos demais 41 tratamentos que receberam adubação com diferentes doses e tipos de biofertilizante após o cultivo do milho. 12 Média dos valores obtidos para a condutividade elétrica (CE 43 es em µS cm-1) no solo do tratamento testemunha e nos demais tratamentos que receberam o biofertilizante após o cultivo do milho. 13 Média da concentração da acidez potencial (cmol dm-3) no 45 c tratamento testemunha e nos demais tratamentos que viii receberam adubação com biofertilizante após o cultivo do milho. 14 Média da concentração de cálcio mais magnésio (Ca2++Mg2+) 47 (cmol dm-3) no tratamento testemunha e nos demais c tratamentos após a aplicação do biofertilizante o cultivo do milho. 15 Médias das concentrações de potássio total (mg kg-1) e 49 potássio trocável (mg dm-3) no tratamento testemunha e nos demais tratamentos após a aplicação do biofertilizante o cultivo do milho. 16 Médias das concentrações de sódio total (mg kg-1) e sódio 51 trocável (mg dm-3) no tratamento testemunha e nos demais tratamentos que receberam biofertilizante após o cultivo do milho. 17 Média da concentração de fósforo total (mg kg-1) no 54 tratamento testemunha e nos demais tratamentos que receberam biofertilizante após o cultivo do milho. 18 Fontes de variação, quadrados médios e respectivas 58 significâncias para os componentes avaliados na planta.