Emissões de Gases Estufa Vacaria

INSTITUTO POLITÉCNICO DE SANTARÉM
ESCOLA SUPERIOR AGRÁRIA DE SANTARÉM
CURSO DE LICENCIATURA EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO ANIMAL

Emissões de CH4 e de
N2O de uma vacaria, de
1m2 à totalidade da
exploração
Unidade Curricular de Ecologia

Santarém
2008

Ecologia – Emissões de CH4 e de N2O de uma vacaria elaborado por: David Quintino EPA#2439

Introdução
• Emissões de metano e óxido nitroso vs.
Orçamentos de estado na Europa
• Técnicas que possam identificar e
quantificar emissões de gases vs.
Processo selecção de opções com menos
emissões
• Métodos:
– Técnica de medição rápida de gases em caixa
– Método de medição em pluma gaussiana
• Comparação das emissões de CH4 com
estimativas teóricas


Metano (CH4)
Imagem adaptada de: www.windows.ucar.edu, 2008

• Gás de efeito estufa
• Carbohidratos em condições anaeróbias
• Fermentação entérica
– No rúmen dos animais
– Armazenagem das excreções
– Fossas
– Armazenagem dos alimentos para animais


Óxido Nitroso (N2O)

Imagem adaptada de: en.wikipedia.org, 2008

• Gás de efeito estufa
• Materiais orgânicos com azoto em
condições anaeróbias
• Vários pontos do ciclo do azoto
– Transformações feitas pelas bactérias:
Aminoácidos → Amónio → Nitrito → Nitrato
– Transformações por ausência de oxigénio (desnitrificação)
Nitrato → Nitrito → Monóxido de Azoto → Óxido Nitroso


Duas regiões para as medições principais

Holanda do Norte

Onde foram realizadas as
medições?
Brabant


Três regiões para medições rápidas em caixa e em pluma fixa

Holanda do Norte

Lelystad

Onde foram realizadas as
Wageningen
Hardinxveld
medições?
Brabant


Medição das concentrações de
metano e óxido nitroso

• Espectrofotometro de absorção TDL
(Tuneable Diode Laser)
– Define-se um λ no espectro da radiação I.V.
para cada um dos gases
– A radiação com o λ definido vai atravessar o ar
“alvo” e indicar a sua concentração do gás
correspondente


Método de medição em pluma gaussiana
(margem de erro 20-30%)
GPS: [CH4] → (1º2’N, 3º4’E)

Pluma Gaussiana

Utilizaram-se 3 a 5 plumas por exploração
Só se calculou a [CH4] porque [N2O] muito baixas para medir em pluma

Ar recolhido
a 3m de
altura
TDL móvel

Técnica de medição rápida de gases em caixa

4L/ar.min-1 → 60m de tubo PTFE ¼”
Duas ventoinhas
para misturar o ar

Gases de superfícies
emissoras captados
com a caixa


Técnica de medição rápida de gases em caixa

↑[CH4]: 0,5/1min

Quando a concentração dos gases varia muito, é sinal de que existem fugas
Ao pousar a caixa no solo…
Nesta experiência esta técnica não foi eficaz e por isso os dados não foram utilizados

Calcula o tempo de
atraso e detecta
possíveis fugas


Medições “interiores”

• Medição da [N2O]interior e da [CH4]interior
• []s elevadas e fáceis de medir
• Instrumento opto acustico (Bruel & Kjaer
1304)
• Margem de erro 2-5%


[N2O]exterior?

• Calculo indirecto da [N2O] apartir da [CH4]
• Q = [interior] – [exterior] x k
– Se k é identico para N2O e CH4, conclui-se que:

[N2O]interior - [N2O]exterior
Q(N2O) =
{[CH4]interior - [CH4]exterior} x Q(CH4)pluma


Cálculo teórico de emissões

• FarmGHG é um modelo de cálculo,
também disponível em software, para as
entradas, saídas e movimentos de gases
de efeito estufa
– Produtos existentes na exploração
– Actividades realizadas na exploração

• Emissões de CH4 de cada exploração
calculadas com o modelo FarmGHG


Cálculo teórico de emissões

• FarmGHG é um modelo de cálculo,
também disponível em software, para as
entradas, saídas e movimentos de gases
de efeito estufa
– Produtos existentes na exploração
– Actividades realizadas na exploração

• Emissões de CH4 de cada exploração
calculadas com o modelo FarmGHG
Q = (NºVacas) x Ed + (NºNovilhas) x Ey + (NºBezerros) x Ec +
(m3Estrume) x Es + (m3FYM) x FYM


Medição rápida em caixa nas
explorações
• Outubro
• Lelystad → exploração experimental com
150 Vacas
• Duas manhãs
• Fossa perto das instalações emite muito
mais metano e óxido nitroso do que numa
fossa entre o pasto
• Silagem de milho fresca com emissões
bem mais nítidas que a velha
• Fossas libertam um equivalente a 10%
dos gases emitidos pelos animais

Medição rápida em caixa nas
explorações


Medições nas nitreiras

• Fevereiro
• Wageningen → 8 plumas a 50m da nitreira
• [CO2], [CH4] e [N2O] do interior da nitreira
calculado com um instrumento opto
acústico (Bruel & Kjaer 1305)
• 1200m3 de estrume
– 11 5 g CH4 m-3 estrume dia-1
– 14 8 mg N2O m-3 estrume dia-1


Experiências à totalidade das
explorações

• Janeiro
• Hardinxveld → 7 explorações com dados
sobre o efectivo, mas não sobre a
quantidade de estrume
• Estimados 12 m3 estrume vaca-1 para
todas as explorações apartir de medições
feitas na exploração 1
• Plumas ao longo de uma estrada a 40-
100m das explorações


explorações

• Junho
• Holanda do Norte e Brabant
• Dados de gestão de estrume, nº de
animais e ingestão de alimentos
• Plumas para 20 explorações
• Emissões no verão são maiores
• Emissões de estábulos com camas de
palha são o dobro das emissões de
estábulos convencionais
• Comparação dos dados com o modelo
FarmGHG


explorações

verão

inverno

600 bezerros


Conclusões
• Método de medição rápida em caixa → emissões
de vários locais em poucas horas
• Silos e fossas devem ser mais estudadas
• Medições em plumas
– dentro da exploração são muito eficazes quando não
há interferência de outras fontes emissoras
– mais eficazes em distâncias entre os 30 e os 300m
• Cooperação dos produtores é essencial para os
cálculos teóricos
• Emissões medidas em explorações de menores
dimensões diferem mais em relação às estimativas
• O modelo FarmGHG subestimou as emissões
feitas por bezerros
• A temperatura do estrume influencia muito na
emissão de metano e óxido nitroso


• Apresentação do artigo:
– A. Hensen et al. Agriculture, Ecosystems and
Environment 112 (2006) 146–152. – Dairy farm
CH4 and N2O emissions, from one square
FIM
metre to the full farm scale. t. Disponível em:
www.sciencedirect.com.


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