Analysis of systems for cooling milk on dairy farms using the biogas generated in CDM projects.

O setor leiteiro brasileiro caracterizado por um grande número de produtores, que, porém, apresentam baixos índices de produtividade e qualidade. Em relação à qualidade, necessária a implantação de sistemas de resfriamento e conservação do leite na fazenda. Contudo, o investimento nesse tipo de equipamento muitas vezes inviabilizado pelos baixos volumes de produção, bem como pela não disponibilidade de energia elétrica na área rural. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho determinar qual a configuração ótima para o sistema de resfriamento de leite de uma fazenda leiteira de pequeno ou médio porte, que será inserida em um projeto de digestão anaeróbica no âmbito do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo do Protocolo de Kyoto, implementado por uma empresa interessada na comercialização dos créditos de carbono. Como esse projeto disponibilizará ao produtor um insumo energético renovável e de baixo custo (o biogás resultante da digestão), a determinação da configuração ótima considerou dois possíveis cenários: o de um produtor que ainda não conta com um sistema para resfriamento de leite in loco, e o de um produtor que já conta com esse sistema, acionado por energia elétrica, e estuda a viabilidade de investir na geração de energia usando o biogás na substituição da energia elétrica adquirida da rede pública de distribuição. Foram analisados os aspectos técnicos ligados ao dimensionamento das configurações, avaliação do consumo dos diferentes insumos energéticos e quantificação dos créditos de carbono, bem como os aspectos econômicos envolvidos (investimentos, custos operacionais e de manutenção, recursos advindos da comercialização dos créditos de carbono). Foi também avaliado o impacto da introdução do sistema de refrigeração nos custos de produção do litro do leite e nos valores recebidos pelo produtor na venda do produto. A análise mostra que a utilização de um gerador acionado por um motor de combustão interna de ciclo Otto movido a biogás a melhor configuração para um novo sistema. Para sistemas já existentes, a substituição da compra de energia elétrica por geração in loco também uma alternativa interessante, ainda que apresente um tempo de retorno de investimento relativamente elevado para os padrões brasileiros.The Brazilian dairy sector is characterized by a great number of producers, presenting low productivity and product quality. Concerning to quality, it is necessary the implantation of cooling systems for milk and conservation on farm. However, a low milk production level and the electric power availability on rural areas sometimes make unfeasible investments on these types of coolers. In this context, the goal of this work is to determine the best configuration of a milk cooling system for small and medium-scale dairy farms to be included in an anaerobic digestion project based on the Clean Development Mechanism of the Protocol of Kyoto. Such project is to be implemented by a company interested in commercialize the carbon credits generated. Once the project will provide to the farmer a renewable and low-cost energy resource (the biogas resulting of the anaerobic digestion), it was considered two possible sceneries: a producer that does not count on a cooling system, and a producer that may want to replace purchased electricity by a generation system based on a biogas-fueled engine to power an already existing system for milk cooling. The work analyzed several technical aspects connected to cooling system sizing, feasible configurations for supplying the cooling demand, evaluation of the consumption of the different energy inputs (electricity and biogas) of considered configurations. It was evaluated the carbon credits generation, as well as the involved economical aspects (investments, operational and maintenance costs, earnings from commercialization of carbon credits). It was also evaluated the impact of introducing the cooling system on milk production costs and values received by the producer. The analysis shows that a biogas-fueled Otto-engine electrical generator is the best configuration for a new system, and that the replacement of the electric power purchase for generation on farm is also an interesting alternative, although its payback time is relatively high for Brazilian standards