ELIMINAÇÃO DE DEJETOS SUÍNOS: AVALIAÇÃO DE MATERIAIS UTILIZADOS NO SISTEMA DE CAMAS

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1 ELIMINAÇÃO DE DEJETOS SUÍNOS: AVALIAÇÃO DE MATERIAIS UTILIZADOS NO SISTEMA DE CAMAS Sebastião Roberto Soares (1) Engenheiro Sanitarista. Doutor em Gestão e Tratamento de Resíduos pelo Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (França). Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Ivone Lopes Tumelero Engenheira Sanitarista. Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina. Carlos Cláudio Perdomo Engenheiro Agrônomo. Doutor em Agronomia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa em Suínos e Aves da Empresa Brasileira de Pesquisa Agro-Pecuária - CNPSA/EMBRAPA. Endereço (1) : UFSC/Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - Caixa Postal Campus universitário - Florianópolis - SC - CEP: Brasil - Tel. (048) Fax (048) soares@ens.ufsc.br RESUMO Este trabalho tem por objetivo estudar a aplicação da técnica de camas como uma solução aos problemas causados por dejetos suínos. Considerou-se a viabilidade de aplicação dos materiais, bem como o ganho ambiental (tratamento ambientalmente correto, com adequada metodologia de verificação). Os seguintes materiais foram utilizados: maravalha, serragem, sabugo de milho moído e casca de arroz. O sistema foi analisado com suínos na fase de crescimento (± 25 kg) à terminação (± 5 kg), tendo duração de nove meses (3 lotes). Os materiais apresentaram boa capacidade de absorção, exceto a casca de arroz. Com relação à temperatura no sistema, a casca de arroz e o sabugo de milho apresentaram os maiores valores médios, seguidos pela maravalha e a serragem. O comportamento da temperatura no sistema foi semelhante ao da compostagem de resíduos domésticos em leira aeradas. A relação carbono/nitrogênio e a umidade apresentaram respectivamente os seguintes resultados finais: maravalha: 19,50 e 47,99%; serragem: 22,40 e 49,83 %; sabugo de milho: 12,26 e 38,37% e a casca de arroz: 16,49 40,61 %. Um acompanhamento de nutrientes também foi realizado. Levando-se em conta a disponibilidade na região, custo de aquisição, capacidade de absorção e tempo de permanência no sistema, a cama de sabugo de milho apresenta vantagens em relação as demais. Os resultados obtidos indicam ainda que o sistema poderia comportar mais um lote de animais. PALAVRAS-CHAVE: Dejetos Suínos, Camas, Compostagem. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1839

2 INTRODUÇÃO A região Oeste Catarinense têm na agroindústria sua principal base econômica, envolvendo um considerável contigente humano. O sistema de integração promovido pelas agroindústrias induziu à intensificação da suinocultura no Oeste Catarinenses a partir da década de 80, com isto, os dejetos suínos passaram a representar um grave problema devido ao grande volume gerado e ao tratamento e manejo inadequados. O atual quadro de degradação ambiental e o advento da série de normas ISO têm induzido as empresas a atuarem junto aos suinocultores no sentido de uma adequação às exigências legais e a procedimentos ambientalmente aceitáveis. O sistema de criação de suínos em camas é uma técnica de origem japonesa que consiste em promover o auto-tratamento dos dejetos no local onde são gerados (baia suína) por meio de processo de compostagem (reações aeróbias com produção de calor). Este sistema requer instalações adequadas que proporcionem boa ventilação ao ambiente, com solo escavado e devidamente compactado, onde é disposto o material a ser utilizado como cama. A profundidade da cama pode variar de 0,2 a 1,00 metro dependendo do tempo que se deseja utilizar a cama (podendo ser superior a 1 ano). Este sistema elimina os problemas de estocagem, fermentação, transporte e riscos ambientais diversos. Para o bom desempenho do sistema faz-se necessário reviras periódicas no material que ajudam na absorção dos dejetos e aceleram o processo de estabilização. A cama deve ser removida quando da estabilização do material. Caso contrário, faz-se necessário tratamento complementar. O sistema oferece vantagens econômicas com relação ao sistema convencional de criação, tais como: não necessidade procedimentos de estocagem ou tratamento dos dejetos; eliminação completa dos dejetos líquidos, retendo os sólidos no material da cama; não produção de maus odores e nem proliferação de moscas visto que o processo é aeróbio, caracterizado por altas temperaturas (podendo ser superiores a 60 o C); menor área de edificação do que no sistema convencional de criação; produção de um composto orgânico, aplicável à lavoura. Os materiais freqüentemente utilizados no sistema são a maravalha 1, a serragem 2 e a palha de trigo (moída ou não). O estudo abrange os aspectos físico-químicos do sistema de camas visando o acompanhamento da degradação dos materiais. Estudos referentes à saúde dos animais no sistema foram realizados paralelamente pelo CNPSA 3. Os resultados deste trabalho poderão colaborar com a redução do custo na aquisição e manuseio do material da cama, além do benefício advindo do composto e dos ganhos na qualidade ambiental. 1 resíduo do beneficiamento da madeira (raspa de madeira) 2 resíduo do fio de serra da madeira 3 Centro Nacional de Pesquisa em Suínos e Aves da Empresa Brasileira de Pesquisa Agro-Pecuária - EMBRAPA o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1840

3 O trabalho é resultado de uma parceria entre a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e EMBRAPA/CNPSA, sendo realizado neste último, localizado no Município de Concórdia, SC. OBJETIVOS Geral Verificar a eficiência do sistema de criação de suínos sobre cama utilizando serragem, maravalha, casca de arroz 4 e sabugo de milho 5 como materiais suporte. Específicos Verificar a capacidade de absorção de dejetos de cada material utilizado; Avaliar o processo de degradação de cada um dos materiais. METODOLOGIA Para a concretização dos objetivos estabelecidos foi utilizado o seguinte procedimento metodológico: Montagem do experimento Utilizou-se como materiais de estudo a casca de arroz, maravalha, sabugo de milho moído e serragem, em duas instalações, de 5 metros de comprimento e 5 metros de largura (25m 2 ), contendo quatro baias cada uma. Os materiais foram obtidos gratuitamente, com exceção da maravalha que teve o custo de R$ 7,00/m 3. Cada instalação apresentava altura de telhado de aproximadamente 3 metros e continha beiral para evitar que os materiais ficassem expostos à insolação e à umidade proveniente de precipitações. Além disso eram divididas internamente por estruturas metálicas (grades) com aproximadamente 1 metro de altura, formando assim as baias. A profundidade da cama foi de 50 centímetros, com reviras semanais, as quais foram realizadas manualmente (com auxílio de um garfo). A escolha dos materiais baseou-se na disponibilidade dos mesmos, que podem ser facilmente encontrados em quase todo o Estado. Foram introduzidos suínos/lote em cada baia (perfazendo um total de 480 animais no estudo), com peso médio de 25 kg (aproximadamente 60 dias), permanecendo na cama até o final da fase de terminação, quando atingem o peso de abate (aproximadamente 5 kg). Após o final de cada lote, a cama permaneceu sem animais por uma semana, visto que neste sistema não existe desinfecção da instalação entre lotes. Realizou-se a caracterização inicial dos materiais com o objetivo de verificar as mudanças ocorridas durante o processo. 4 resíduo em moinhos beneficiadores de arroz 5 resíduo da colheita e debulha do milho o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1841

4 Coleta de amostras As amostras do experimento foram coletadas semanalmente durante 9 meses nas oito baias, em 5 pontos aleatórios de profundidades diferentes de cada baia, que variavam desde a superfície até aproximadamente 0,50 metros. Nas camadas superiores, os materiais foram coletados com as mãos e nas mais profundas, utilizou-se o auxílio de uma pá. As amostras foram homogeneizadas e introduzidas em bandejas previamente pesadas e identificadas. Os conjuntos (amostras + bandejas) após pesagem foram encaminhados à estufa a o C para a pré-secagem. Preparo de amostras Após a pré-secagem durante 24 horas, as amostras foram deixadas para esfriar ao ar ambiente e em seguida pesadas. Feito isto, encaminhou-se à sala de entrada de amostras para protocolar. Realizado o protocolo, as amostras foram encaminhadas à sala de preparo onde foram moídas e acondicionadas em sacos plásticos. Estes recipientes foram devidamente identificados com etiquetas contendo o número do protocolo, tipo de amostra, data de coleta, responsável pelo experimento e as análises a serem realizadas. Determinações analíticas - Temperatura ( o C) parâmetro indicativo do equilíbrio biológico do sistema - Umidade a o C (%) relação com o processo fermentativo das amostras - Matéria orgânica total (%) indispensável à manutenção microbiológica - Carbono total (%) utilizado como fonte de energia para os microorganismos - Nitrogênio Total (%) utilizado na síntese de proteína pelos microorganismos - Fósforo e potássio (%) para o conhecimento do teor no composto final da cama - Relação carbono/nitrogênio indicador da degradação de cada material RESULTADOS Os dados obtidos no experimento foram submetidos à análise de variância através do procedimento GLM (Modelo Linear Generalizado) do Statistical Analysis System (SAS, 1994 R6.12), adotou-se o teste de Tukey ao nível de significância de 5%. Estatisticamente não houve diferença significativa (p > 0,05), entre as instalações 1 e 2, portanto os resultados apresentados referem-se a média entre as duas instalações. Todos os resultados estão expressos em teor de matéria natural. Em teste de absorção realizado, os materiais apresentaram aproximadamente os seguintes valores: sabugo de milho 375 litros/m 3 ; maravalha 280 litros/m 3 e casca de arroz 160 litros/m 3. O teste não foi realizado com a serragem por esta apresentar-se excessivamente úmida quando de sua aquisição. A tabela 1 representa as características dos materiais antes do experimento e ao final do mesmo, para os parâmetros umidade, matéria orgânica, carbono total, nitrogênio total, relação C/N, potássio, fósforo e massa específica. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1842

5 Tabela 1- Características inicial e final dos materiais utilizados no experimento. Material U i (%) U f (%) Mo i (%) Mo f (%) C i (%) C f (%) N i (%) N f (%) Casca de 9,97 40,61 70,87,31 39,37 16,84 0,46 1,02 arroz Maravalha,51 47,99 83,11 32,12 46,17 17,85 0,09 0,93 Sabugo de 7, 38,38 85,16 40, 47,31 22,34 0,54 1,84 milho Serragem 54,80 49,83 42,03 32,28 23,35 17,93 0,13 0,80 Material C/N i C/N f K i (%) K f (%) P i (%) Pf (%) D i (kg/m 3 ) D f (kg/m 3 ) Casca de 85,59 16,49 0, 1,32 0,083 0,82 125,18 622,60 arroz Maravalha 513,00 19,50 0,06 1,49 0,005 0,88 111,00 507,40 Sabugo de 87,61 12,26 0,58 1,71 0,053 0,91 271,00 483,50 milho Serragem 179,6 22,41 0,06 1,26 0,005 0,67 338,00 424, Observa-se na tabela 1 que os materiais sofreram modificações em suas características com a introdução diária de dejetos, ou seja, a cama acumula os nutrientes contidos nos dejetos ao longo do período de utilização. Temperatura Durante o experimento foi registrada temperatura média mínima de 18,77 o C na cama de serragem, e média máxima de 52,58 o C na cama de casca de arroz. O comportamento da temperatura no sistema foi semelhante para os diferentes materiais, ou seja, no início do experimento os materiais apresentavam temperatura próxima à ambiente. À medida que dejetos eram acrescentados ao sistema, aumentava a atuação microbiológica e conseqüentemente a temperatura (Figura 1). Os maiores valores de temperatura foram registrados durante o segundo lote do experimento, quando a atividade microbiológica encontra-se em plena atuação. É neste período que ocorre a maior eliminação de microorganismos patogênicos, pois temperaturas de 55 a 60 o C mantidas por um período médio de 1 hora são suficientes para eliminar organismos patogênicos como bactérias, vírus fungos, protozoários etc. Durante o terceiro lote, a temperatura decresce, mesmo mantendo-se a aeração do sistema, isto significa que grande parte da fonte de carbono já foi degradada. Ao final do experimento, os materiais apresentavam os seguintes valores médios de temperatura: casca de arroz 31,58 o C; maravalha 28,72 o C; sabugo de milho 28,63 o C e serragem,94 o C. Como era esperado, independente do tipo de material, o comportamento da temperatura no sistema de camas foi semelhante ao da temperatura no processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos em leiras estáticas aeradas, visto que os fatores que norteiam o tratamento dos dejetos no sistema de camas são similares aos da compostagem tradicional. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1843

6 o lote 2 o lote 3 o lote 40 MToC Semana Casca arroz Maravalha Sabugo milho Serragem Figura 1 - Variação da temperatura de cada material durante os 3 lotes. Umidade A umidade é essencial à atividade microbiológica, pois os microorganismos necessitam de água para assimilação dos nutrientes contidos nas camas. A tendência da umidade no sistema é crescer ao decorrer do tempo, pois dejetos estão sendo acrescentados. A umidade no experimento apresentou valores entre,51% na cama de casca de arroz e 55,74% na de maravalha (Figura 2). Durante o primeiro lote, a degradação dos materiais aconteceu de forma mais lenta que nos demais devido ao baixo teor de umidade (teores de umidade (< 40%) inibem a atividade microbiológica, aumentando o tempo para estabilização dos materiais. Por sua vez, altos teores (> 65%) fazem com que a umidade ocupe os espaços vazios dos materiais, impedindo a livre passagem do oxigênio, o que causará anaerobiose ao meio) o lote 2 o lote 3 o lote MU % Semana Casca arroz Maravalha Sabugo milho Serragem Figura 2 - Variação da umidade de cada material durante os 3 lotes. Em média, as camas de maravalha e serragem apresentaram os maiores valores de umidade, seguidas das casca de arroz e sabugo de milho, as quais também não o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1844

7 apresentaram diferença significativa entre si (p > 0,05). A diferença existente no primeiro lote (p 0,05) da serragem em relação aos demais materiais ocorreu devido ao excesso de umidade do material quando adquirido. Estatisticamente não houve diferença significativa (p > 0,05) entre o segundo e terceiro lote do experimento. O teor de umidade nos materiais pode ser influenciado pela aeração, porosidade e estrutura dos mesmos, ou seja, uma maior aeração do material poderá reduzir seu teor de umidade. Carbono O carbono é um dos principais elementos no processo de degradação biológica. O crescimento e a diversificação da colônia microbiológica no material a ser degradado depende também da concentração deste elemento. De acordo com a figura 3, no início do experimento, o carbono foi consumido lentamente, pois os microorganismos desenvolvem-se gradativamente à medida que dejetos são acrescentados ao sistema. Com a introdução contínua de nutrientes por meio dos dejetos, o consumo de carbono aumentou rapidamente, provocando uma queda acentuada durante o primeiro lote. Neste lote, não houve diferença significativa (p > 0,05) entre as camas de maravalha e sabugo de milho, bem como entre as de casca de arroz e serragem MC % o lote 2 o lote 3 o lote Semana Casca arroz Maravalha Sabugo milho Serragem Figura 3 - Variação do carbono total de cada material durante os 3 lotes. Durante o segundo e terceiro lotes, as camas de casca de arroz, maravalha e serragem não apresentaram diferença significativa (p > 0,05) entre si, diferenciando-se da cama de sabugo de milho a qual apresentou o maior valor médio de carbono. Observa-se na figura 3 que a partir do segundo lote o decréscimo de carbono na cama de sabugo de milho é inferior ao das demais camas. Isto ocorreu devido a característica inicial do material que apresenta um elevado teor de nitrogênio em relação aos demais materiais, o qual aumenta com a introdução diária de dejetos. Há portanto necessidade de os microorganismos realizarem um equilíbrio entre os dois elementos, isto faz com que o consumo de carbono aconteça de forma mais lenta. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1845

8 Os menores valores do desvio padrão foram obtidos durante o segundo lote do experimento, pois é neste período que o sistema apresenta-se mais homogêneo no que refere-se à distribuição de nutrientes. Nitrogênio Os valores médios de nitrogênio foram crescentes ao longo do estudo para todos os materiais. A média geral passou de 0,72% no primeiro lote para 1,% no terceiro. Observa-se na figura 4 que no primeiro lote ocorreu um grande aumento no valor do nitrogênio das camas devido sua introdução diária (através dos dejetos) e seu reduzido consumo. Durante este lote, todos os materiais diferenciaram-se estatisticamente (p 0,05), sendo que a cama de sabugo de milho apresentou o maior valor médio de nitrogênio, seguida da casca de arroz, maravalha e serragem. 2,5 2 1 o lote 2 o lote 3 o lote MN % 1,5 1 0, Semana Casca arroz Maravalha Sabugo milho Serragem Figura 4 - Variação do nitrogênio total de cada material durante os 3 lotes. No segundo e terceiro lotes os materiais apresentaram comportamento semelhante, ou seja, não houve diferença significativa (p > 0,05) entre as camas de maravalha e serragem, as quais diferenciaram-se (p 0,05) das camas de casca de arroz e sabugo de milho. Esta última cama, a partir do segundo lote apresentou um crescimento no teor de nitrogênio superior ao das demais, devido ao acúmulo deste elemento no material. Isto justifica-se, pois a quantidade de carbono no material era inferior a de nitrogênio. Com efeito, durante o processo de degradação, os microorganismos absorvem partes de carbono para 1 de nitrogênio, sendo que o excesso deste último vai sendo eliminado através da volatilização da amônia, até que seja estabelecido o equilíbrio entre os dois elementos. Relação Carbono/Nitrogênio A relação C/N indica a quantidade de carbono que já foi ou ainda está para ser degradada, bem como o nível de desenvolvimento microbiológico. Na tabela 2 pode-se observar que em média a relação carbono/nitrogênio apresentou diferença significativa (p 0,05) entre lotes, ou seja, ocorreu decréscimo ao longo do estudo. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1846

9 Tabela 2- Média ± desvio padrão (σ) da Relação Carbono/Nitrogênio. Material Relação Carbono/Nitrogênio Lote 1 Lote 2 Lote 3 Média ± σ Média ± σ Média ± σ Média geral ± σ 1 Casca de arroz 42,59± 14,21 ba 22,92± 3,43 abb 19,84± 2,78 abb 29,05± 13,62 b Maravalha 60,40± 27,38 aa 28,36± 5,06 ab 23,98± 2,98 ab 38,23± 23,37 a Sabugo de milho 35,56± 14,04 ba 19,24± 2,50 bb 15,44± 2,24 bb 23,91± 12,42 c Serragem 61,32± 25,93 aa 29,04± 3,79 ab 23,77± 2,47 ab 39,02± 23,18 a Média geral ± σ 2 49,87± 23,76 A 24,89± 5,52 B,76± 4,36 C 32,53± 19,78 1 a, b, c, = Letras minúsculas distintas na coluna indicam diferença significativa pelo teste de Tukey (p 0,05). 2 A, B, C = Letras maiúsculas distintas na linha indicam diferença significativa pelo teste de Tukey (p 0,05). No primeiro lote não houve diferença significativa (p > 0,05) entre as camas de casca de arroz e sabugo de milho, bem como entre as de maravalha e serragem. No segundo e terceiro lotes, o comportamento dos materiais foi semelhante, isto é, estatisticamente não houve diferença (p > 0,05) entre as camas de maravalha e serragem, as quais diferenciaram-se (p 0,05) das demais. Os maiores valores de desvio padrão foram obtidos no primeiro lote, devido à maior variação da relação C/N neste período. Isto ocorreu devido a não-uniformidade de distribuição de nutrientes e consequentemente de microorganismos nos materiais. A figura 5 mostra que o comportamento da relação C/N foi semelhante para os diferentes materiais. A partir do segundo lote os materiais apresentavam-se mais homogêneos, com isso a relação C/N diminui sensível e progressivamente o lote 2 o lote 3 o lote 0 MC/N Sem ana Casca arroz Maravalha Sabugo milho Serragem Figura 5 - Variação da relação C/N de cada material durante os 3 lotes. A cama de sabugo de milho apresentou o menor valor de C/N, porém isto não significa que estava mais degradada que as demais, apenas sua C/N foi reduzida devido ao excesso de nitrogênio. A degradação desta cama torna-se mais lenta até que todo o nitrogênio em excesso seja eliminado. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1847

10 CONCLUSÕES O sistema de camas funciona como um acumulador de nutrientes. O experimento apresentou dificuldades na revira manual do material, devido a profundidade da cama (o ideal para esta profundidade seria revira mecânica). Segundo os resultados, os materiais analisados apresentam boa capacidade de absorção - exceto a casca de arroz que apresentou resultado inferior aos demais. Todos os materiais são recomendados para uso em camas, com relação ao desempenho dos animais. Do ponto de vista ambiental, é necessário que seja feito boa compactação no solo da cama de casca de arroz, para evitar possível infiltração dos dejetos líquidos no solo. Os resultados de temperatura, umidade, carbono, nitrogênio e relação carbono/nitrogênio ao final do experimento mostraram que os materiais não apresentavam-se estabilizados. Deste modo, o sistema poderia comportar mais 1 lote de animais. O tempo de permanência no sistema para os diferentes materiais é praticamente o mesmo. Levando-se em conta a disponibilidade na região, custo de aquisição, capacidade de absorção e tempo de permanência no sistema, a cama de sabugo de milho apresenta vantagens em relação as demais. O sistema de camas quando comparado à outros sistemas de criação de suínos, mostrou-se eficiente no tratamento dos dejetos. De acordo com a produção média diária de dejetos na fase de crescimento/terminação (8 a 5% do peso vivo), durante o período de estudo (9 meses), o experimento absorveu aproximadamente 176 mil kg de dejetos (fezes + urina), os quais deixaram de ser estocados, tratados em outros sistemas ou ainda, de serem lançados no meio ambiente, evitando deste modo problemas ambientais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. TUMELERO, I. L. Avaliação de materiais para o sistema de criação de suínos sobre cama. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal de Santa Catarina, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1848