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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8729
Tipo do documento: Tese
Title: Análise do ciclo de vida e da viabilidade econômica de diferentes cenários de manejo de digestatos de efluentes da suinocultura
Other Titles: Life cycle assessment and economic viability of different swine effluent digestate management scenarios
Autor: Vaz, Victor  ORCID
Primeiro orientador: Gomes, Simone Damasceno  ORCID
Primeiro coorientador: Kunz, Airton  ORCID
Primeiro membro da banca: Gomes, Simone Damasceno  ORCID
Segundo membro da banca: Kunz, Airton  ORCID
Terceiro membro da banca: Costa, Monica Sarolli Silva de Mendonça  ORCID
Quarto membro da banca: Amaral, Karina Guedes Cubas Do  ORCID
Quinto membro da banca: Hollas, Camila Ester  ORCID
Sexto membro da banca: Edwiges, Thiago  ORCID
Resumo: Diante do cenário de insuficiência da produção nacional de fertilizantes minerais, os biofertilizantes estabilizados por digestão anaeróbia emergem como alternativa estratégica para a fertilização de solos brasileiros, bem como para a redução da dependência de insumos importados. No entanto, este potencial permanece limitado devido a desafios associados a logística e viabilidade de tratamento, transporte e distribuição. Nesse contexto, realiza-se uma análise a respeito dos aspectos econômicos e ambientais de distintos arranjos de plantas de biogás integradas a tecnologias de valorização do digestato de efluentes da suinocultura, incluindo fertirrigação, secagem, precipitação química, remoção de nitrogênio e recuperação de amônia por air stripping. Como objetivo, identifica-se tecnologias capazes de agregar valor aos subprodutos do reator anaeróbio, minimizando custos e impactos ambientais. Dessa forma, avalia-se os impactos usando a avaliação do ciclo de vida, enquanto a avaliação econômica é determinada com base em indicadores como valor presente líquido, taxa interna de retorno, período de retorno e retorno sobre o investimento. Os resultados demonstram que o modelo de gestão de digestato analisado constitui um elemento central para a viabilidade ambiental e econômica das plantas de biometano, sendo o nitrogênio o principal fator determinante tanto para desempenho ambiental quanto para viabilidade econômica. Do ponto de vista ambiental, constata-se que cenários baseados em recuperação avançada de nutrientes reduziram significativamente as principais categorias de impacto. A precipitação de estruvita resultou em reduções de 6,69 kg CO₂ eq, em aquecimento global, e 0,003 kg P eq, em perdas de fósforo, enquanto a recuperação de amônia por air stripping apresentou reduções mais expressivas, alcançando 17,18 kg CO₂ eq, em aquecimento global, e 496,4 kg 1,4-DCB eq, em ecotoxicidade terrestre. Já do ponto de vista econômico, observa-se que a internalização dos custos logísticos inviabilizou o cenário base de fertirrigação direta, a qual apresentou VPL médio de –3,22 milhões USD, TIR média de –1% e 99,9% de probabilidade de inexistência de payback, sendo os custos de transporte do digestato responsáveis por aproximadamente 86± 4% dos custos anuais. Em contraste, o cenário baseado na produção de fertilizante organomineral apresentou o melhor desempenho econômico, com VPL médio de 3,09 milhões USD e TIR média de 53%, enquanto os cenários ambientalmente superiores apresentaram menor atratividade econômica. Evidencia-se, portanto, um contraste estrutural entre desempenho ambiental e competitividade econômica.
Abstract: Given the scenario of insufficient domestic production of mineral fertilizers, biofertilizers stabilized through anaerobic digestion emerge as a strategic alternative for fertilizing Brazilian soils, as well as for reducing dependence on imported inputs. However, this potential remains limited due to challenges associated with the logistics and viability of treatment, transport, and distribution. In this context, an analysis is conducted regarding the economic and environmental aspects of different arrangements of biogas plants integrated with technologies for the valorization of swine effluent digestate, including fertigation, drying, chemical precipitation, nitrogen removal, and ammonia recovery via air stripping. The objective is to identify technologies capable of adding value to the anaerobic reactor by-products, minimizing costs and environmental impacts. Thus, the impacts are evaluated using life cycle assessment, while the economic evaluation is determined based on indicators such as net present value (NPV), internal rate of return (IRR), payback period, and return on investment (ROI). The results demonstrate that the analyzed digestate management model constitutes a central element for the environmental and economic viability of biomethane plants, with nitrogen being the main determining factor for both environmental performance and economic viability. From an environmental perspective, scenarios based on advanced nutrient recovery significantly reduced the main impact categories. Struvite precipitation resulted in reductions of 6.69 kg CO₂ eq in global warming and 0.003 kg P eq in phosphorus losses, while ammonia recovery via air stripping presented more substantial reductions, reaching 17.18 kg CO₂ eq in global warming and 496.4 kg 1,4-DCB eq in terrestrial ecotoxicity. From an economic perspective, the internalization of logistics costs made the baseline scenario of direct fertigation unfeasible, which presented an average NPV of –3.22 million USD, an average IRR of –1%, and a 99.9% probability of no payback, with digestate transport costs accounting for approximately 86.4% of the annual costs. In contrast, the scenario based on the production of organomineral fertilizer presented the best economic performance, with an average NPV of 3.09 million USD and an average IRR of 53%, whereas the environmentally superior scenarios presented lower economic attractiveness. Therefore, a structural trade-off between environmental performance and economic competitiveness is evident.
Keywords: Recuperação de nutrientes
Análise de incerteza
Economia circular
Digestão anaeróbia
Planta de biogás
Nutrient recovery
Uncertainty analysis
Circular economy
Anaerobic digestion
Biogas plant
CNPq areas: Engenharia Agrícola
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: VAZ, Victor. Análise do ciclo de vida e da viabilidade econômica de diferentes cenários de manejo de digestatos de efluentes da suinocultura. 2026. 224 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/8729
Issue Date: 5-Mar-2026
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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