A relação do biodigestor com a qualidade do ar: revisão bibliométrica qualitativa

 

Luciana Velasques Cervo1

Carla de Abreu D'Aquino2

Willian Cezar Nadaleti3

Paulo Belli Filho4

 

Resumo

O setor da produção animal pode contribuir para a produção de energia renovável e diminuição da emissão de poluentes a partir de biodigestores utilizando dejetos de aves, suínos e bovinos na produção de biogás e biofertilizante. Este estudo visa conhecer a relação do biodigestor com a qualidade do ar através de uma análise bibliométrica qualitativa. Para tal, foi utilizada a base de pesquisa: Science Direct; open acces & open archive; e research article, considerando os termos descritores: air quality AND biodigester. A pesquisa resultou em 87 artigos. A análise de co-ocorrência de termos e criação do mapa bibliométrico foi realizada utilizando o VOSviewer. Para análise bibliométrica foram selecionadas 14 palavras-chave relacionadas com o objetivo dessa revisão: carbon credit, ecosystem service, renewable resource, biomass bioenergy, áfrica biogas partner shipprog, air quality, mitigation, energy transition, responsibility, local community, emission reduction, energy self sufficiency, biodigestate e electricity demand. Os termos air quality e energy transition apresentaram 8,9% e 16,8% das ocorrências, respectivamente, considerando o total das ocorrências das palavras-chave selecionadas (524).Foram encontrados 8 artigos brasileiros. Portanto, a tecnologia do biodigestor viabiliza a recuperação da qualidade do ar e o acesso à energia elétrica no meio rural promovendo melhoria na condição de vida, saúde e bem-estar dos produtores rurais. Embora a associação direta entre biodigestores e qualidade do ar ainda seja pouco explorada na literatura científica, há evidências consistentes de que essa tecnologia contribui de forma significativa para a redução da emissão de gases poluentes e odoríferos, promovendo melhorias na saúde ambiental.

 

Palavras-chave:Conexão; Biodigestão; Destino de Dejetos Animais; Poluição do Ar.

 

 

The relationship between biodigesters and air quality: a qualitative bibliometric review

 

 

Abstract

The live stock production sector can contributetorenew able energy generation and the reduction of pollutant emissions through the use of biodigesters that process poultry, swine, and cattlemanureinto biogas and biofertilizer. This study aims to explore the relationship between biodigestersand air quality through a qualitative bibliometric analysis. For this purpose, the research databases used were: ScienceDirect; open access & open archive; and research article, applying the search descriptors: air quality AND biodigester. The searchresulted in 87 articles. Co-occurrenceanalysisandtheconstructionofthebibliometricmapwereconductedusingthe software VOS viewer. Fourteen keywords related to the study objective were selected for the bibliometric analysis: carbon credit, ecosystemservice, renewableresource, biomassbioenergy, AfricaBiogasPartnershipProgram, airquality, mitigation, energy transition, responsibility, local community, emission reduction, energy self-sufficiency, biodigestate, and electricity demand. The terms air quality and energy transition accounted for 8.9% and 16.8% ofoccurrences, respectively, based on the total of 524 keyword occurrences. Eight Brazilian articles were identified. Therefore, biodigestertechnologyenablesboththerecoveryofairqualityandaccesstoelectricity in rural areas, promoting improved living conditions, health, andwell-being for rural producers. Although the direct association between biodigesters and air quality remains under explored in the scientific literature, there is consistent evidence that this technology significantly contributes to the reduction of pollutingandodorous gas emissions, there by enhancing environmental health.

 

Keywords:Connection; Biodigestion; Destination of Animal Waste; Air Polution.

 

Recebido em: 01/04/2025

Aceito em: 10/05/2025

Publicado em: 15/06/2025

 

 

1 Introdução

 O setor da produção animal pode contribuir para a produção de energia renovável a partir de biodigestores utilizando dejetos de aves, suínos e bovinos, incluindo o setor agropecuário no processo de transição energética. Pracianoet al. (2025) destacam que o gerenciamento adequado de resíduos é uma grande preocupação mundial; os resíduos são descartados diretamente no meio ambiente, afetando a qualidade da água, do solo e do ar.  Dessa maneira, a integração de um biodigestor em uma propriedade rural representa uma solução multifacetada, desempenhando um papel crucial na promoção da sustentabilidade ambiental, econômica e energética.

A utilização de biodigestores no processo de transição energética contribui significativamente para a descarbonização ou mitigação dos impactos ambientais da produção animal nas propriedades rurais. Visto que esses podem afetar o bem-estar único de animais humanos, não humanos e meio-ambiente (Onewelfare, 2024) alterando especialmente o segundo domínio do bem-estar que compreende o ambiente físico e os desafios atmosféricos (Mellor et al., 2020). Ao processar resíduos orgânicos, como dejetos animais, eles reduzem a emissão de gases de efeito estufa (GEE), especialmente o metano (CH₄), um gás com potencial de aquecimento global 25 vezes maior que o dióxido de carbono (CO₂) (Siatkowskiet al., 2022). Além disso, segundo Barichello (2015) o uso de biodigestores pode evitar a contaminação do solo, do ar e dos recursos hídricos, promovendo um ambiente mais saudável e sustentável (Barbosa e Langer, 2011).

Contudo, as propriedades rurais encontram ainda o problema da produção de componentes odorantes no ar provenientes dos dejetos de animais (esterco), entre eles, o sulfeto de hidrogênio que é um gás tóxico cujas fontes naturais incluem gás natural e esterco (Jones, 2014).  Segundo Silva e Marques (2004), a respeito do impacto dos maus odores decorrentes da suinocultura no município de Concórdia, o índice de incômodo foi de 72,3%, variando de desagradável até muito desagradável. Alterações no comportamento e na saúde dos entrevistados, caracterizados por sensação de intranquilidade, irritação, mal-estar, náusea, dor de cabeça, dor de estômago, alteração no apetite, sono e respiração e necessidade de fechar as janelas foram identificados como decorrentes da emissão de odores das criações de suínos.

O IQAir (2024), plataforma com mais de 30.000 estações de monitoramento da qualidade do ar e sensores de qualidade do ar, menciona que o principal poluente do ar de Concórdia é o PM2.5. Segundo a WHO (2021), o PM2.5 trata-se de material particulado, onde as partículas têm um diâmetro aerodinâmico igual ou inferior a 2,5 μm. Matéria particulada fina (MP) em galpões de porcos, tem recebido cada vez mais atenção devido aos potenciais riscos à saúde associados às MP (Puet al., 2022), uma vez que a relação entre o poluente do ar PM2.5 e o odor proveniente da suinocultura ocorre devido à emissão de compostos orgânicos voláteis (COVs), amônia (NH₃), sulfetos e outras partículas que se originam do manejo inadequado de resíduos e dejetos animais.

O PM2.5 é perigoso para a saúde humana, pois penetra profundamente nos pulmões e pode carregar substâncias tóxicas associadas a odores. O desconforto causado por odores também está relacionado a reações psicológicas e fisiológicas, como dores de cabeça, náusea e estresse, especialmente em populações expostas constantemente (Schiffman, Williams, 2005). Assim, fica estabelecida a relação negativa dos odores dos dejetos animais. No entanto, falta verificar na comunidade científica se há uma relação entre o biodigestor e a qualidade do ar.

Esta pesquisa focou em conhecer a relação do biodigestor com a qualidade do ar através de uma análise bibliométrica qualitativa. A pesquisa contribui em estabelecer uma relação ainda não explorada entre a percepção da comunidade, a sensação de bem-estar ou não devido aos odores e contribuição do biodigestor para a transição energética. Abrangendo os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável 3 (saúde e bem estar) e 7 (energia limpa e acessível), (ABCDUSP, 2020).

 

2 Material e Métodos

O estudo incluiu pesquisas publicadas na base de dados bibliográfica ScienceDirect Buscamos pelos seguintes termos descritores:airqualityebiodigester, conectados pelo operador booleano AND. Os critérios de elegibilidade foram tipo de artigo researcharticle e tipo de acesso open acces& open archive.

Foram incluídos na revisão bibliométrica todos os 87 artigos que se enquadraram nos critérios de inclusão (período de 2010 até 2024). Dentre esses, os artigos Integratedproductionofbioethanolandbiomethanefrom rice wasteusing superior amylolyticrecombinantyeast e WinTogetherorLoseAlone: Circular EconomyandHybrid Governance for Natural Resource Commons foram aceitos para publicação em 3 e em 16 de dezembro de 2024, respectivamente. E, já apareciam na base de dados ScienceDirect em 19 de dezembro de 2024 quando a busca foi realizada. Enquanto o artigo Policyoptions in addressinglivestock’scontributiontoclimatechange foi aceito para publicação em 22 de dezembro de 2009 e aparece com ano de publicação 2010.

Foram excluídos da revisão 633 artigos classificados pela ScienceDirect no momento da busca como Review Articles, Encyclopedia, Book Chapters, Conference Abstracts, Case Reports, Correspondence, Data Articles, Editorials, Short Communications e Other e com closedacces ou subscription-basedaccess.

A análise de co-ocorrência de termos de todos os 87 artigos e a criação do mapa bibliométrico foi realizada utilizando o VOSviewer. Para análise bibliométrica foram selecionadas 14 palavras-chave dos autores relacionadas com o foco principal deste artigo: carboncredit, ecosystemservice, renewableresource, biomassbioenergy, africabiogaspartnershipprog, airquality, mitigation, energytransition, responsibility, local community, emissionreduction, energy self sufficiency, biodigestate e electricitydemand.

 

3 Resultados e Discussão

A análise bibliométrica dos oitenta e sete artigos selecionados resultou em 168 itens, 660 links, 2289 total link strenghte 13 clusters ou grupos (Figura 1). A partir dos termos gerados pelo VOSviewer foram selecionadas 14 palavras-chave relacionadas com o objetivo dessa revisão conforme a Tabela 1. Entre os oitenta e sete artigos incluídos na revisão bibliométrica, 13,79% (12) deles eram artigos de revisão (Tabela 2).

No contexto da pesquisa bibliométrica os estudos foram realizados com dejetos das seguintes espécies ou grupos de animais: aves, bovinos, suínos e peixes, sendo, 67,81% (59) foram realizados nos anos de 2021 a 2024, indicando o crescente interesse por essa temática devido à necessidade urgente de descarbonização.

O termo airquality apresenta 8,96% (47) das ocorrências, enquanto o termo energytransition possui 16,79% (88) das ocorrências, considerando o total das ocorrências (524) para as palavras-chave selecionadas. Isso indica uma associação baixa entre o biodigestor e a qualidade do ar. No entanto, a pesquisa de Sardáet al., (2010) demonstrou que o tratamento de dejetos suínos por meio de biodigestores anaeróbios resulta na decomposição controlada da matéria orgânica, promovendo a captura e o aproveitamento de gases como o metano (CH₄) e o dióxido de carbono (CO₂), que, seriam liberados diretamente na atmosfera. Além disso, esse processo reduz a emissão de gases odoríferos, como o gás sulfídrico (H₂S) e a amônia (NH₃), responsáveis por odores desagradáveis e potenciais riscos à saúde humana.

O termo biodigestate encontra-se conectado com airquality através de energytransition. Gerber et al., 2010 mencionam essa relação: a) sequestro de carbono em pastagens; b) mitigação de perdas de carbono de solos usados na produção de ração; c) redução de fermentação entérica em ruminantes; d) captura e queima de metano do armazenamento de esterco.

 

Figura 1: Mapa bibliométrico do estudo: A relação do biodigestor com a qualidade do ar: revisão bibliométrica qualitativa. Acesse em: https://tinyurl.com/24sgrx7q



Os biodigestores não apenas reduzem as emissões de gases poluentes, mas também permitem o aproveitamento energético do biogás produzido, composto principalmente por metano. Esse biogás pode ser utilizado para geração de energia elétrica e térmica, substituindo fontes fósseis e contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Angonese, Campos e Welter (2007) avaliaram o potencial de redução de emissões de carbono em uma unidade suinícola com biodigestor, estimando uma redução de 325,16 toneladas de CO₂ equivalente por ano. Além dos benefícios ambientais, essa redução pode ser convertida em créditos de carbono, gerando receita adicional para os produtores.

 

Tabela 1: Palavras-chave e as suas ocorrências por grupo ou cluster.

Grupo

Termo nº

Palavra-chave por clusters

Link

Total link strength

Occurrences

Relevance score

1

1

2

3

carboncredit

ecosystemservice

renewableresource

6

12

12

7

25

15

18

41

32

1.0699

0.9381

0.6588

2

4

biomassbioenergy

5

5

40

0.8059

4

5

africabiogaspartnershipprog

3

7

13

1.8926

6

6

7

airquality

mitigation

11

13

40

27

47

61

0.8739

0.6123

7

8

9

10

energytransition

responsibility

local community

10

12

9

22

14

18

88

35

20

1.0319

0.7255

1.1912

8

11

12

emissionreduction

energy self sufficiency

22

14

84

59

56

30

0.3685

0.4324

9

13

biodigestate

4

9

22

1.2738

11

14

electricitydemand

19

92

21

0.3873

Total

 

 

 

 

524

 


Tabela 2: Artigos de revisão incluídos na revisão bibliométrica.

Artigo nº

Título

1

A systematic review ofthe design considerations for theoperationandmaintenanceofsmall-scalebiogasdigesters

2

AfricaBiogasPartnershipProgram: A review of clean cookingimplementationthroughmarketdevelopment in East Africa

3

The presentandproposedsustainable food wastetreatmenttechnology in Indonesia: A review

4

Barrierstobiogasdissemination in India: A review

5

Removalof heavy metal fromelectroplatingwastewaterusingelectrocoagulation: a review

6

Not quite cookingongas: Understandingbiogasplantfailureandabandonment in Northern Tanzania

7

Nitrous oxide emissionfactors for cattledungand urine depositedonto tropical pastures: A review offield-basedstudies

8

Implementationofanaerobicdigestion for valorizingtheorganicfractionof municipal solidwaste in developingcountries:Technical insights from a

systematic review

9

Techniques for waterdisinfection, decontaminationanddesalinization: a review

10

Transportation in a 100% renewableenergy system

11

Marine Renewable Energy Seascape

12

InvestmentMotivation in Renewable Energy: A PPP Approach

 

Quanto à nacionalidade (Figura 2) , o Reino Unido, em azul, aparece na liderança com 10 artigos sobre o tema biodigestor e qualidade do ar. O Brasil, em laranja, vem em segundo lugar com 8 artigos. E a Itália, em verde escuro, aparece em terceiro com 6 artigos. Na sequência, em quarto lugar temos Colômbia e Espanha, em azul claro, com 4 artigos.  E em quinto lugar, em rosa, encontramos Áustria, China, Gana, Holanda, Índia, Indonésia, México, Nigéria, Noruega e Suécia, cada um desse com 3 artigos. No sexto lugar, em verde claro, temos Alemanha, Canadá e Quênia, com 2 artigos cada.  Em sétima posição, em azul escuro, aparecem Arábia Saudita, Argélia, Austrália, Bangladesh, Dinamarca, Estados Unidos, França, Irã, Iraque, Irlanda, Israel, Malásia, Marrocos, Peru, Polônia, Portugal, Suíça, Tailândia e Turquia, com 1 artigo cada, totalizando 87 artigos.

Os  8 artigos brasileiros  destacam os seguintes temas: protótipo de motor para produção de energia elétrica a partir do biogás proveniente de dejetos animal; biodigestor usando esterco suíno e bovino; biodigestor usando cama de aviário; modelo de localização dos biodigestores; uso de biodigestor para destinação de dejetos de produção comercial de tilápias; uso de biodigestor para destinação de dejetos de produção de peixes e verduras; plantas de biodigestor para os setores agrícola e pecuário brasileiro e uso de biodigestor para destinação de dejetos de suínos.  

O Brasil possui grande potencial de produção de energia elétrica a partir de biodigestores que utilizam dejetos de animais e, consequentemente, de diminuição dos gases de efeito estufa. Segundo Ribeiro et al. (2018), somente a partir da destinação dos dejetos de aviários brasileiros para a produção de energia usando biodigestores existe um potencial de redução de cerca de 9% das emissões de GEE na matriz energética brasileira. Possui grande potencial de produção de energia elétrica a partir de biodigestores que utilizam dejetos de animais e, consequentemente, de diminuição dos gases de efeito estufa. Segundo Ribeiro et al. (2018), somente a partir da destinação dos dejetos de aviários brasileiros para a produção de energia usando biodigestores existe um potencial de redução de cerca de 9% das emissões de GEE na matriz energética brasileira.

O número de artigos do Reino Unido (10), da Colômbia (4) e do México (3) indicam que esses países estão mais avançados nas políticas de Carbono Neutro (CN) Conforme André, Valenciano-Salazar, (2022) os países: Argentina, Reino Unido, Chile, Costa Rica, México e Colômbia possuem programas voltados ao CN. Os autores citam ainda que a Austrália tem perspectiva de aplicação de tecnologias para reduzir as emissões entéricas de metano do gado em pastagem, e se tornar um país com CN.  

 

Figura 2: Quantidade de artigos incluídos no estudo de acordo com a nacionalidade.



Enquanto no Cambodja, o CambodianNationalBiodigesterProgram envolve fazendas que possuem pelo menos duas vacas ou cinco porcos para produzir esterco suficiente para alimentar o processo de biodigestão (Hyman, Bailis, 2018), enfatizando que tecnologia de biodigestor a partir de dejetos de animais para produção de energia elétrica na propriedade rural pode ser considerada inclusiva até mesmo para pequenos produtores. 

Foram observados 9 artigos de países africanos onde a tecnologia de biodigestor para produção de energia elétrica limpa e renovável consiste numa importante forma de inclusão energética. Visto que a África, diferentemente das nações desenvolvidas, têm maior urgência na demanda de produção de energia elétrica do que de redução dos GHG. Conforme Clemens et al., 2018, as famílias com biodigestores usam de 2,1 a 3,3 toneladas a menos de madeira por ano do que famílias sem biodigestores.

            A análise bibliométrica realizada destaca que a relação do biodigestor com a qualidade do ar está associada principalmente com a produção de energia elétrica limpa e renovável, visto que o uso do biodigestor nas propriedades rurais constitui uma forma de destinação de dejetos que causariam poluição, no entanto, são convertidos em biogás e biofertilizante. 

Além disso, a tecnologia do biodigestor viabiliza o acesso à energia elétrica no meio rural promovendo melhoria na qualidade de vida, saúde e bem-estar dos produtores rurais tanto pela inclusão energética como pela melhora na qualidade do ar. E o Brasil está na vanguarda da produção de energia limpa e renovável e em função disso lidera as pesquisas nessa área dentro da América Latina.

 

4 Considerações finais

A adoção de biodigestores na suinocultura representa uma estratégia eficaz para melhorar a qualidade do ar, ao reduzir a emissão de gases poluentes e odores desagradáveis. Além disso, promove o aproveitamento energético dos dejetos, contribuindo para a sustentabilidade ambiental e econômica das propriedades rurais. Embora a associação direta entre biodigestores e qualidade do ar ainda seja pouco explorada na literatura científica, há evidências consistentes de que essa tecnologia contribui de forma significativa para a redução da emissão de gases poluentes e odoríferos, promovendo melhorias na saúde ambiental.

Estudos demonstram que os biodigestores reduzem substancialmente as emissões de metano, amônia e gás sulfídrico, além de possibilitarem o aproveitamento energético do biogás, com benefícios ambientais e econômicos. Países como Brasil, Reino Unido e Colômbia têm demonstrado avanços na pesquisa e implementação de biodigestores, tanto em larga escala quanto como solução inclusiva para pequenos produtores. Portanto, os biodigestores representam uma ferramenta estratégica na transição energética e na mitigação das mudanças climáticas, com potencial para alavancar políticas de carbono neutro e inclusão energética, especialmente em países em desenvolvimento. Representando ainda soluções para a redução dos odores e melhoria da qualidade do ar nas propriedades rurais.

Foi possível observar que a relação entre percepção da comunidade, a sensação de bem-estar ou não devido aos odores e contribuição positiva do biodigestor para a transição energética pode ser mais bem explorada, sendo ainda uma lacuna de pesquisa a ser desbravada.

 

5 Agradecimentos

Agradecemos à colega Elaine Ribeiro Grassi por sua contribuição a essa pesquisa.

 

6 Declaração de conflito de interesse

Todos os autores declaram que não possuem conflito de interesse.

 

Referências bibliográficas

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