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Diretrizes Gerais do Livro de Descarbonização das Indústrias Abate de Aves
A perspectiva para os mercados globais de aves este ano é otimista. Dado que o crescimento do consumo está acelerando na Europa, China, Oriente Médio, Sul da Ásia e Sudeste Asiático, o crescimento do consumo global para 2024 é previsto em 2,5% a 3%, em comparação com 1,1% em 2023 e 0,6% em 2022. Isso marca um retorno aos níveis históricos após vários anos de crescimento lento. 
. O tamanho do mercado de aves cresceu fortemente nos últimos anos. Ele crescerá de US$ 360,5 bilhões em 2023 para US$ 385,37 bilhões em 2024 a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 6,9%. 
As granjas avícolas têm sido implicadas como tendo um impacto negativo na qualidade do ar e no meio ambiente devido às grandes quantidades de amônia atmosférica (NH 3) emitidas pela cama de aves (combinação de material de cama, fezes e urina; durante a produção. 
Acredita-se que as emissões de NH3 da cama de aves sejam responsáveis por 27% do total de emissões atmosféricas de NH3. Embora o NH 3 seja o maior contaminante atmosférico em relação à produção avícola, as granjas avícolas também são uma fonte de emissões de gases de efeito estufa (GEE), como óxido nitroso (N 2 O), dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ), que contribuem para as mudanças climáticas globais.
De acordo com o último relatório da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (USEPA), o setor agrícola é responsável por 9,3% das emissões totais de GEE nos EUA. Os gases de efeito estufa na agricultura são emitidos principalmente por resíduos animais, em instalações habitacionais, em instalações de armazenamento, durante o pastoreio animal por fermentação entérica ou durante a distribuição de esterco. O metano e o N 2 O têm altos potenciais de aquecimento global, que são 28 e 265 vezes maiores que o CO 2 , respectivamente. 
De acordo com a USEPA , as emissões de CH 4 do manejo de esterco e da fermentação entérica representam aproximadamente 10 e 28% do total de atividades antropogênicas, respectivamente. Os maiores contribuintes das emissões de N 2 O no setor agrícola são o esterco do gado, a aplicação de fertilizantes sintéticos e orgânicos e o cultivo de plantas fixadoras.
Na indústria avícola, o manejo da cama durante e após a produção contribui para as emissões de GEE. Dada a suposição de que 1,05 kg de cama é produzido por ave, quase 13 milhões de Mg (14 milhões de toneladas) de cama de frango são produzidos em granjas avícolas dos EUA. 
Em contraste com as emissões de NH 3 , menos estudos pesquisaram as emissões de GEE de aviários. Os dados desses estudos mostram que a produção avícola é responsável por uma porcentagem relativamente pequena das emissões de GEE. Os frangos de corte têm sistemas digestivos monogástricos e, portanto, não produzem uma quantidade significativa de CH 4 por fermentação entérica em comparação ao gado; em vez disso, a principal fonte de CH 4 emitida é por meio da cama de frango. 
A formação de CH 4 ocorre por meio da decomposição anaeróbica da cama de frango, onde oxigênio, conteúdo de água, níveis de pH e disponibilidade de nutrientes desempenham um papel fundamental na produção de CH4 . A emissão de metano da superfície da cama de aves é frequentemente relatada como sendo muito mínima. Como a maioria da cama de aves dentro dos aviários está em estado sólido, as condições aeróbicas levam a apenas emissões mínimas de CH 4 sendo formadas a partir da superfície da cama. As emissões de óxido nitroso ocorrem principalmente após a produção de aves, durante o armazenamento e aplicação em campo, através do processo de nitrificação e desnitrificação. 
O armazenamento de cama de aves em condições aeróbicas com bolsões de condições anaeróbicas leva à volatilização de N 2 O, enquanto a cama de aves armazenada em condições predominantemente anaeróbicas leva à produção de metano, causando uma compensação entre as duas emissões de GEE. 
As emissões de dióxido de carbono da cama de aves ocorrem a partir da decomposição aeróbica do ácido úrico, bem como de outros compostos orgânicos 
A produção sustentável de carne é essencial para enfrentar os desafios ambientais impostos pela indústria convencional de carne. Uma das principais preocupações são as emissões significativas de gases de efeito estufa associadas à produção de carne, que levam às mudanças climáticas. A presença de gases de efeito estufa na atmosfera leva ao aquecimento global, que por sua vez desencadeia as mudanças climáticas. As ações humanas aumentaram os níveis de dióxido de carbono atmosférico em 50% em menos de dois séculos (NASA, 2024). 
A produção de carne sozinha emite 15,6% dos gases de efeito estufa globalmente. A produção de carne aumentou mais de quatro vezes desde 1961, atingindo aproximadamente 357 milhões de toneladas métricas. A indústria avícola sozinha produziu 137,98 milhões de toneladas métricas de carne (Global Meat Production, 2024). 
Como a indústria avícola desempenha um grande papel na produção de carne, o gerenciamento inteligente dessa indústria em termos de custo e tempo é muito importante para atender à crescente demanda por carne. 
Grande parte do CO2 e gerado pela indústria avícola é principalmente da utilização de combustíveis fósseis. Isso pode ser de eletricidade comprada, uso de propano em unidades de combustão estacionárias (como fornalhas ou incineradores) e uso de diesel em unidades de combustão móveis, como caminhões, tratores e geradores que são usados na fazenda. 
Na indústria animal, o consumo de plantas (ração) pelos animais eventualmente resulta na divisão do carbono em proteina animal (carne e ovos), CO 2 respirado pelos animais e deposição fecal de carbono em coprodutos não utilizados (esterco).
Além das emissões de combustíveis fósseis usados em granjas avícolas, esses gases de óxido nitroso e metano também são emitidos do esterco durante o manuseio e armazenamento. As emissões de óxido nitroso e metano dependem de decisões de gestão sobre o descarte e armazenamento do esterco, pois esses gases são formados em estercos em decomposição como um subproduto da nitrificação/desnitrificação e metanogênese, respectivamente. O esterco armazenado só emitirá óxido nitroso se ocorrer nitrificação, o que provavelmente ocorrerá desde que haja suprimento adequado de oxigênio. Além disso, as emissões indiretas de GEE de amônia e outros compostos de nitrogênio ocorrem a partir de sistemas de gestão de esterco e solos.

Atualmente, mais de 80% do consumo global de energia é baseado em fontes de energia convencionais para atender às necessidades básicas dos setores doméstico, industrial, agrícola e de serviços. Consequentemente, um aumento de dois terços nas emissões de GEE foi registrado. Existem três maneiras possíveis de atingir uma produção ambientalmente sustentável. 
A primeira é uma ênfase na produção tecnológica com eficiência energética, o que significa reduzir o consumo de energia por meio do avanço tecnológico. A segunda maneira é focar em fontes de energia renováveis em vez de fontes de energia não renováveis. A terceira é um ajuste nos parâmetros gerenciais do processo de produção, que também é conhecido como EEPP. O EEPP tem recebido cada vez mais atenção para reduzir o consumo de energia, as emissões ambientais e o custo de produção. Em última análise, o planejamento da produção contribui para um processo de produção mais eficiente em termos de energia. 
A crescente demanda por carne de frango levou ao uso excessivo de insumos energéticos em granjas avícolas, resultando em produção ineficiente. O uso excessivo de insumos energéticos não só resulta no uso desperdiçado de recursos agrícolas, mas também causa poluição ambiental. As granjas avícolas consomem energia na forma de DOCs, mão de obra, maquinário, óleo diesel, eletricidade, ração e água. O uso eficaz e adequado de insumos energéticos em granjas avícolas é um pré-requisito para a produção sustentável, economia de custos e redução da poluição ambiental. Em comparação com as granjas avícolas, as condições ambientais e as taxas de alimentação são controladas para melhor produção. 
As granjas avícolas são intensivamente alojadas para produção de frangos de corte e são mais populares do que as granjas. Nas granjas avícola, os DOCs são criados com ração por 6 semanas, além dos 10 dias necessários para limpar e fumigar o galpão antes que o próximo lote. A cada ano, a produção de uma fazenda é de seis bandos de galinhas, o que significa que para produzir os seis bandos de galinhas, são necessárias cerca de 36 semanas, mais 8 semanas para limpeza e fumigação da casa, e a cada ano, as fazendas permanecem inoperantes por 4 semanas. A ventilação em túnel e o sistema de resfriamento evaporativo das fazendas melhoram significativamente o bem-estar das aves e a produtividade da fazenda
A taxa de mortalidade em granjas avícolas é menor  porque os bandos são mantidos em ambientes controlados, particularmente em relação aos sistemas automáticos de alimentação, aquecimento e ventilação. Embora a taxa de mortalidade seja comparativamente menor em granjas avícolas controladas do que em granjas abertas, uma leve negligência na alimentação ou no gerenciamento dos sistemas de aquecimento ou ventilação pode destruir um bando inteiro de galinhas. 
Portanto, é imperativo estudar a eficiência energética das granjas avícolas investigando a relação energética entre a produção de energia e os insumos energéticos. Tal investigação também ajudaria a compreender a participação dos insumos energéticos na produção total de energia e a otimizar os insumos energéticos num determinado nível de produção de energia.
O uso técnico de insumos energéticos é um pré-requisito para a produção sustentável nos setores industrial e agrícola. A indústria de manufatura é a maior emissora de emissões de GEE, produzindo mais de um terço do CO2 global. Políticas e regulamentações ambientais, particularmente certificados verdes, impostos, licenças de emissão negociáveis e subsídios, reduziram significativamente as emissões de GEE. 
O uso de energia renovável (biomassa e biogás), a instalação de equipamentos de manufatura com eficiência energética e a implementação de abordagens de planejamento de produção podem reduzir as pegadas de emissão do processo de manufatura e produção. 
Como o setor industrial, o uso técnico de insumos energéticos no setor agrícola é um pré-requisito para a produção sustentável. O uso de tecnologia de produção apropriada nas fazendas aumenta a eficiência da fazenda e reduz os insumos energéticos. 
Para melhorar a eficiência energética, várias técnicas de otimização foram usadas em estudos anteriores para determinar o fluxo de energia do setor agrícola. 
A produção avícola é um setor importante da indústria agrícola do Brasil.  
Os custos de energia para operar os estábulos de frangos de corte (eletricidade e gás) representam o maior custo de produção variável, em cerca de 57% das despesas totais em dinheiro, e também foram estimados em cerca de 25% da renda bruta da fazenda. A maior parte da energia usada nos estábulos de frangos de corte é dedicada à modificação ambiental, que inclui ventilação, aquecimento de ambientes e iluminação. Uma melhor quantificação de como e quando a energia é usada nos estábulos de frangos de corte é crítica para avaliar as melhorias nas instalações de economia de energia. 
A produção de frangos de corte ocorre em três tipos de edifícios (celeiros de matrizes, celeiros de frangos de corte e celeiros de frangas) que correspondem às três fases da produção. A primeira fase é a produção de ovos fertilizados em celeiros de matrizes que são projetados para fornecer áreas de alimentação, reprodução, poleiro e nidificação para galinhas e galos. Aqui, os principais usos de energia são ventilação mecânica, iluminação, manuseio de ração e transporte de ovos para a área de triagem de ovos. Uma pequena quantidade de energia também é necessária para controlar a temperatura e a umidade na sala onde os ovos fertilizados são mantidos antes de serem transportados para o incubatório. 
Quando os pintinhos têm cerca de um dia de idade, eles são colocados em um celeiro de frangos de corte que foi projetado para fornecer a modificação ambiental necessária para o estágio de incubação seguido pelo estágio de crescimento. Durante a incubação, sistemas de ventilação e aquecimento são necessários para fornecer temperaturas do ar tão altas quanto 32 °C quando os pintinhos são colocados pela primeira vez. 
À medida que as aves crescem e conseguem manter melhor a temperatura corporal, a necessidade de temperatura diminui gradualmente para cerca de 21 °C quando os filhotes atingem cerca de 4 a 6 semanas de idade. As aves permanecem no celeiro até atingirem o peso de mercado, que varia de 1,8 a 4,5 kg por ave, dependendo das necessidades do mercado. O tempo total necessário para criar um bando de frangos de corte pode variar de 38 a 84 dias, dependendo do peso do mercado-alvo. 
À medida que as aves aumentam em massa corporal, a quantidade de energia necessária para aquecimento suplementar diminui para zero e a energia necessária para ventilação aumenta por um fator de 10 ou mais. As necessidades de iluminação também mudam à medida que as aves crescem, com os níveis mais altos de luz necessários durante a criação. O número de bandos produzidos em um galpão de frangos de corte a cada ano pode variar de aproximadamente quatro bandos para aves pesadas (3,6 a 4,5 kg/ave) a seis bandos para aves pequenas (2,3 kg/ave).
O terceiro tipo de galpão de frangos de corte usado em uma operação comercial é o galpão de frangas, que é usado para criar galinhas e galos de reposição para os galpões de chocadeiras. 
Esses galpões são projetados para fornecer os mesmos tipos de modificações ambientais internas que os galpões de frangos de corte e, como resultado, são equipados com equipamentos semelhantes de aquecimento, ventilação e iluminação. A principal diferença é que menos aves são criadas por unidade de área de piso e geralmente apenas dois bandos são chocados por ano com 4–6 semanas entre os bandos, resultando em menos energia usada para aquecimento. 
Os programas de iluminação (intensidade e duração do dia) em galpões de frangas são controlados de forma mais rigorosa em comparação com os galpões de frangos de corte. Armadilhas de luz são usadas em ventiladores e entradas para praticamente eliminar a luz natural de entrar nos galpões. O uso de armadilhas de luz aumenta a queda de pressão estática contra a qual os ventiladores de ventilação devem trabalhar, resultando em um aumento no uso elétrico para ventilação em comparação com os galpões de frangos de corte ou reprodutores.
Em um cenário de escassez hídrica, com bandeiras tarifárias mais caras e o fim de subsídios federais, a eletricidade chegou a corresponder a cerca de 20% dos custos de produção. 
Os equipamentos elétricos, que constituem os sistemas operacionais na produção agrícola, incluem principalmente sistemas de iluminação, sistemas de ventilação e sistemas de apoio e refrigeração, por exemplo, bebedouros, alimentadores ou sistemas de limpeza.Um galpão padrão de frangos de corte de 73m x 18m para 27.000 aves (sem energia renovável instalada) consome em média 240-270 megawatts-hora (MWh) de energia térmica/ano. Isso é o mesmo que 36.000-40.000 litros de gás liquefeito de petróleo (GLP) ou 23.000-26.000 litros de óleo de aquecimento de querosene, juntamente com 35.000 kWh de eletricidade.
A indústria é aquecida principalmente por lenha e energia, com um custo médio de 8 centavos por ave. Isso equivale a 1,43 kWh por ave.
A produção de frangos de corte vem crescendo significativamente em todo o mundo, e por isso a alta geração de resíduos se torna uma preocupação para o setor agrícola que busca cada vez mais alternativas sustentáveis para o aproveitamento dos resíduos gerados. 
Os resíduos avícolas podem ser utilizados para geração sustentável de energia renovável, e métodos devem ser explorados devido ao seu potencial como combustível e não simplesmente como um resíduo a ser eliminado, uma vez que seu caráter heterogêneo pode causar problemas quando descartado indiscriminadamente no meio ambiente. Nesse sentido, é necessário buscar medidas para o aproveitamento adequado da cama de frango para fins energéticos.
A utilização da cama de frango como combustível sustentável vem sendo estudada há alguns anos para utilização em conversões termoquímicas como a queima direta, ou por meio de gaseificação e pirólise. Tem sido observado que os processos de gaseificação e pirólise da cama de frango apresentam resultados de alta qualidade para a produção de gás combustível, reduzindo emissões e geração de biochar.
A cama de frango se apresenta como um resíduo extremamente valioso e é gerado em grandes quantidades na produção avícola devido à expansão significativa da indústria avícola mundial. Quando utilizado como fertilizante orgânico tem-se observado danos do ponto de vista ambiental e social, devido ao seu uso indiscriminado e excessivo. Neste sentido, os processos disponíveis para aproveitamento energético da cama de frango se apresentam como uma alternativa viável ao setor avícola.
Com pintinhos entregues diretamente do incubatório para a granja para criação em galpão inteiro, a temperatura crítica necessária de cerca de 32 °C requer uma entrada de calor constante. O resultado é o consumo de grandes quantidades de combustíveis fósseis necessários para aquecer todo o ar e o espaço do piso (normalmente por meio de aquecedores internos a GLP) que podem ser substituídos pela biomassa..
Além da demanda financeira dos fazendeiros, outro fator de aquecimento direto são os subprodutos da combustão que são colocados dentro do galpão, criando um ambiente menos que perfeito para os pintinhos e para o criador. Quando o propano (GLP) sofre combustão, tanto o dióxido de carbono quanto a água . Depois de alguns dias, os galpões avícolas precisarão ser ventilados regularmente para remover o CO₂, necessitando de mais aquecimento e de refrigeração. A água aumenta os níveis de umidade, deteriorando a qualidade da cama se não for gerenciada corretamente.
Uma caldeira de biomassa (normalmente alimentada por cavacos ou pellets de madeira) aquece água remotamente, que é então canalizada para o subsolo em galpões avícolas para ser convertida em ar quente por meio de trocadores de calor. O calor seco e indireto tem enormes benefícios para o ambiente dentro do galpão avícola e, finalmente, para o bem-estar das aves. A produção de CO₂, monóxido de carbono e água é eliminada do aquecimento, então a qualidade do ar e da cama é muito melhorada. A ventilação é mais administrável e um ambiente ideal para o galpão pode ser facilmente alcançado ao longo do ano. 
Níveis mais baixos de umidade podem ser alcançados durante todo o ciclo das aves para manter uma qualidade de cama mais alta. Isso tem benefícios tanto financeiros (reduzindo o custo da cama ao eliminar recargas) quanto para o bem-estar das aves.
Com o setor varejista cada vez mais comprometido com a redução da pegada de carbono na cadeia de fornecimento de alimentos, a economia de CO₂ de até 97% da biomassa em comparação ao GLP ou gás natural é outro benefício importante..
A descarbonização industrial no Brasil poderá ocorrer de forma diferente em diferentes setores industriais, dependendo das características locais, da viabilidade das opções de descarbonização pode ser fortemente influenciada pelo preço e disponibilidade de biomassa, eletricidade renovável e locais de armazenamento de carbono. Portanto, diferentes estratégias e caminhos para reduzir as emissões em todos os setores devem ser explorados.  E no Livro avaliamos os tipos de biomassa de origem florestal e do processo industrial da madeira, da biomassa da agricultura e do beneficiamento agroindustrial e da cana-de-açúcar para suprimento energético do setor  produtivo.
Finalmente, o Livro avalia as principais tecnologia para a descarbonização as indústrias. Enumeramos  as tecnologias que contribuem para uma indústria verde.   
E embora a intensidade das emissões da produção de amônia esteja diminuindo, ela precisa cair muito mais rápido se quisermos atingir emissões líquidas zero até 2050. Assim como acontece com muitas iniciativas de descarbonização, a colaboração desempenha um papel importante na facilitação da mudança. Vejamos as tecnologias que avaliamos com requinte de detalhes no Livro: 

1.  Tecnologia Bioenergia com Captura e Armazenamento de Carbono  é uma tecnologia essencial para reduzir as emissões globais de gases de efeito estufa (GEE). 
No Livro avaliamos os detalhes desta tecnologia como uma cadeia de suprimentos multifacetada que tem a vantagem de permitir emissões negativas enquanto gera energia.  Sua versatilidade é ilustrada pela possibilidade de usar toda a gama de matérias-primas de biomassa e muitas vias de conversão. 
É uma tecnologia altamente adaptável, pois pode ser aplicada a uma variedade de indústrias como a do setor.   Uma vez que o dióxido de carbono (CO2) tenha sido capturado, ele deve ser transportado e armazenado, ou mesmo reutilizado. No entanto, a reutilização pode às vezes resultar em nenhuma emissão negativa, pois o CO2 é liberado na atmosfera em curto prazo.  
Num contexto em que limitar o aquecimento global se tornou uma questão urgente, os projetos  de captura de carbono ao setor industrial precisam de ser encorajados e apoiados para garantir que podem continuar a enfrentar os desafios do futuro
A captura pós-combustão opera em baixas pressões e é adequada para gases de combustão de baixas concentrações de CO2 , mostrando altas eficiências de laboratório a escala comercial.  
Essa tecnologia pode reduzir significativamente as emissões de CO2 das plantas. Para esse propósito, um caso de uso está sendo investigado para avaliar a maneira mais econômica de capturar carbono. O projeto está focado na tecnologia de captura baseada em amina para determinar a viabilidade de capturar gases de combustão diretamente versus a necessidade de concentrar o CO 2 para melhor captura.
No setor  captura, utilização e armazenamento de carbono se destaca como uma solução intermediária potencialmente prática. Isso é particularmente verdadeiro para instalações que podem acessar facilmente combustíveis fósseis econômicos, não têm acesso conveniente a fontes de energia renováveis acessíveis, estão distantes do fim de sua vida operacional e a infraestrutura de transporte e armazenamento necessária está disponível

 

2. Tecnologia Biocarvão/Biocarbono Bio-óleo e Gás sintético para descarbonização das indústrias.  O biocarvão ou biocarbono recentemente ganhou atenção como um substituto potencial para o carvão devido ao seu potencial de captura de carbono. 
Os biocombustíveis produzidos a partir de biomassa residual, como biocarvão, bio-óleo ou gás de síntese, podem ser uma substituição propícia para combustíveis fósseis. O biocarvão recebeu muito interesse como um substituto potencial devido à sua alta combustibilidade, alto conteúdo energético, melhor moabilidade e capacidade reduzida. Além disso, a principal vantagem de usar biomassa ou biocarvão como combustível é sua neutralidade de carbono. No Livro avaliamos os detalhes de produção de biocarvão/biocarbono, bio-óleo e gás sintético para descarbonização das indústrias.
 
3. Tecnologia de produção de biometano como substituto ao gás natural.O biometano, uma forma purificada de biogás produzida pela digestão anaeróbica de matéria orgânica, pode ser integrado em vários estágios da produção como um substituto para o gás natural reduzindo assim a pegada de carbono. Ele também pode servir como um combustível alternativo em fornos de aquecimento, que exigem quantidades substanciais de gás natural para atingir as altas temperaturas necessárias para o processamento, reduzindo assim as emissões de CO2. Além disso, as plantas com suas próprias unidades de geração de energia podem mudar para o biometano para gerar eletricidade com menos emissões de gases de efeito estufa.  
 
4. Tecnologia de Hidrogênio Verde produzido por fontes de energia renováveis.  Combustíveis alternativos de baixas ou zero emissões de CO 2 são uma solução viável para substituir combustíveis fósseis usados pelo setor industrial. 
A combustão de Hidrogênio é responsável por zero emissões de CO2. O Hidrogênio verde é um substituto ao gás natural como retratamos no Livro.  Para este propósito, dois casos de uso são apresentados indicativamente sobre a produção e o uso do hidrogênio verde pelo setor industrial.  Um projeto que esta sendo avaliado de forma técnica e econômica do uso do hidrogênio para substituir o gás natural.  
Além disso, outra empresa do setor industrial pretende investigar o potencial de operar Hidrogênio como uma alternativa ao gás natural para suas próprias operações, enquanto explora um fluxo de receita adicional, já que o Hidrogênio desempenha um papel cada vez maior na economia verde. Estima-se que esta transição reduza as emissões de CO 2 em até 30% até 2030.
O objetivo final do Livro é descrever as abordagens mais comuns de uso da biomassa como fonte de bioeletricidade  com opção de mitigação relevantes para indústrias.  Essas opções variam do aumento da eficiência energética e do uso da biomassa como fonte de geração de energia térmica (aquecimento, calor e vapor) ao desenvolvimento e implantação de novas tecnologias de emissões negativas ou zero carbono.
A coalimentação de hidrogênio junto com biomassa para aquecimento industrial é uma abordagem emergente que está sendo explorada por várias indústrias como parte dos esforços para reduzir as emissões de carbono e fazer a transição para fontes de energia mais sustentáveis. 
Essa abordagem tem sido amplamente testada em operações e tem potencial para reduzir a pegada de carbono.   Isso permite a redução sem a produção de quaisquer gases de efeito estufa.  Uma grande quantidade de hidrogênio precisa ser adicionada à reação a uma taxa estável, enquanto a água produzida pela reação deve ser constantemente removida.