Economic feasibility of biogas production in swine farms using time series analysis / Viabilidade econômica da produção de biogás em granjas de suínos, por meio da análise de séries temporais

ABSTRACT: This study aimed to measure the economic feasibility and the time needed to return capital invested for the installation of a swine manure treatment system, these values originated the sale of carbon credits and/or of compensation of electric energy in swine farms, using the Box-Jenkins forecast models. It was found that the use of biogas is a viable option in a large scale with machines that operate daily for 10h or more, being the return period between 70 to 80 months. Time series analysis models are important to anticipate the series under study behavior, providing the swine breeder/investor means to reduce the financial investment risk as well as helping to decrease the production costs. Moreover, this process can be seen as another source of income and enable the breeder to be self-sufficient in the continuous supply of electric energy, which is very valuable nowadays considering that breeders are now increasingly using various technologies.

RESUMO: Esta pesquisa tem por objetivo mostrar a viabilidade econômica e o tempo necessário de retorno do capital investido para a instalação de um sistema de tratamento de dejetos suínos, valores estes originados da venda de créditos de carbono e/ou de compensação de energia elétrica em granjas de suínos, utilizando os modelos de previsão de Box e Jenkins. Identificou-se que é viável a utilização do biogás em uma escala de produção com um funcionamento diário dos equipamentos de 10 horas ou mais e o período de retorno entre 70 a 80 meses. O uso de modelos de previsão de séries temporais foi importante, pois antecipou o comportamento da série em estudo, fornecendo ao suinocultor/investidor subsídios para que o investimento seja feito de modo a reduzir o risco, nos aspectos financeiros e na redução dos custos de produção, bem como possibilitando uma outra fonte de renda e a autonomia no fornecimento de energia elétrica ininterruptamente, o que é necessário nos sistemas de criação cada vez mais tecnificados.

Evaluación inicial de parámetros de campo en un biodigestor anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales / Preliminary evaluation of field parameters at an anaerobic biodigester designed for the treatment of wastewater

El biodigestor anaerobio utilizado en este estudio, se diseñó para tratar agua residual doméstica en un sanitario de prueba, y se caracteriza por ser de: flujo continuo, baja carga orgánica y tener cuatro etapas de proceso. La importancia del prototipo estudiado radicó en las condiciones reales en que se probó. La primera etapa consistió en la selección del sitio, construcción del prototipo en ferrocemento con capacidad de 1m³, impermeabilización y carga. En esta etapa se inoculó el reactor con materia orgánica procedente de las descargas del sanitario, durante el periodo de agosto a diciembre de 2011. La evaluación de este periodo consistió en la medición de parámetros de campo: pH, conductividad eléctrica, sólidos sedimentables, temperatura del influente - efluente y oxígeno disuelto del sistema que permitieron verificar el comportamiento del proceso del digestor durante la fase de arranque. Los resultados obtenidos para estas determinaciones a la entrada y salida del biodigestor respectivamente son los siguientes: pH (8.03; 8.43), conductividad eléctrica (1510.83 µS/cm; 1207.00 µS/cm), temperatura del proceso (19.2°C; 20.1°C), sólidos sedimentables (144.5mL/L; 0.02mL/L), oxígeno disuelto (4.5992 mg/L; 0.1924 mg/L) estos datos proporcionaron un punto de partida para el tratamiento de aguas residuales de tipo doméstica.

The anaerobic biodigester analyzed in the present study was designed for the treatment of domestic wastewater in a test restroom, characterized by its continuous flow, low organic load and a four-stage processing system. The value of the prototype under research consists in the real daily conditions under which it was tested. The first stage consisted of the site selection, and the manufacture of a waterproof iron reinforced cement prototype, with a 1m³ loading capacity. At this stage, during the period from august to december 2011, the reactor was inoculated with organic matter originating from the aforementioned restroom discharges. The evaluation of this stage consisted in taking measurements of the following field parameters: pH, electrical conductivity, sedimentable solids, and inflow and outflow temperature along the system. These records substantiated the behaviour of the processes within the digester during the starting phase. The results obtained through these determinations at both the biodigester entry and exit points are respectively: pH (8.03; 8.43), electrical conductivity (1510.83 µS/cm; 1207.00 µS/cm), inflow and outflow temperatures (19.2°C; 20.1°C), sedimentable solids (144.5mL/L; 0.02mL/L) and dissolved oxygen (4.5992 mg/L; 0.1924 g/L). These data provided a starting point for the treatment of domestic wastewater.