FATORES QUE INFLUÊNCIAM O PROCESSO DE COMPOSTAGEM

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1 FATORES QUE INFLUÊNCIAM O PROCESSO DE COMPOSTAGEM Guilherme Farias Tavares UFMT Universidade Federal de Mato Grosso Estudante de Engenharia Agrícola e Ambiental INTRODUÇÃO O processo de compostagem, provavelmente, surgiu a partir dos primeiros cultivos agrícolas, pois se tem registros de operações similares realizadas há 2000 anos na China. Todavia, a partir do século X o agrônomo sir Albert Howard sistematizou e apresentou o processo, que ele observou e adquiriu conhecimento quando trabalhou na Índia, nas décadas de 20 e 30. Assim, com a expansão das áreas urbanas e o aumento populacional, os métodos de depósito dos resíduos sólidos urbanos se tornaram inadequados, rapidamente. Simultaneamente, com a intensificação da produção agrícola e animal, aumentou-se o volume de dejetos orgânicos produzidos. Do total do lixo orgânico, 60% são formados por resíduos orgânicos que podem ser excelentes fontes de nutriente para as plantas (OLIVEIRA, A.M. et al. 2005). Dessa maneira, a compostagem se torna indispensável para o desenvolvimento sustentável, representando a reciclagem dos nutrientes, da matéria orgânica, de maneira ampla e benéfica, como enfatiza INÁCIO, C. et al (2009), tornando o processo de compostagem como uma questão de eficiência ecológica, não só pelos benefícios do uso agrícola do fertilizante orgânico, mas também pela diminuição de lixo enviados diariamente para aterros sanitários e lixões, conseqüentemente liberando metano, efluentes poluentes e atraindo vetores de doenças. A compostagem trata-se de uma técnica para obter a estabilização ou humificação da matéria orgânica, segundo NUNES, M. (2009) e é realizada através da transformação do resíduo orgânico numa matéria estável (composto), resistente à ação fermentativa de microrganismos, sendo que esta transformação ocorre pela ação destes. O funcionamento desta é dado em duas etapas, a decomposição aeróbia, na qual ocorre digestão da matéria orgânica e microrganismos termofilícos, que matam os agentes patógenos presentes, assim como ovos de parasitas e/ou vermes. A segunda etapa é anaeróbica, sendo dividida em três períodos principais, liquefação da matéria orgânica, produzindo ácidos orgânicos, cetonas e alcoóis; gaseificação, ocorrendo formação de gases tóxicos como metano e dióxido de carbono; e estabilização da matéria orgânica, na qual ocorre a diminuição da temperatura, formando um material estável, escuro amórfico, com aspecto de húmus e um cheiro de terra (WITTER, E. et al. 1987). Entretanto, para que o resultado objetivado seja alcançado, alguns fatores são necessários, durante o processo de compostagem para a formação do fertilizante orgânico, sendo estes principalmente, aeração, umidade, temperatura, granulometria, ph e proporção

2 carbono/nitrogênio (C/N). Portanto, esta revisão será feita sob tais influências ao longo da transformação do lixo orgânico em fertilizante, para análise dos valores ideais destes. COMPOSTO O produto obtido através do método da compostagem denomina-se composto, caracterizado como um fertilizante orgânico obtido a partir de processos microbiológicos, na qual uma mistura de resíduos crus é transformada em massa escura, rica em substâncias húmicas e possuindo propriedades úteis à agricultura (ARNOST JÚNIOR, S. 2002). Este estará pronto para uso, no momento em que sua temperatura se mantém constante durante a movimentação do material (JIMENEZ, E. I. et al. 1989), possuindo algumas particularidades importantes para a saúde do solo, como nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre, os quais são assimilados em maior quantidade pelas raízes, além de ferro, zinco, cobre, manganês, boro e outros micronutrientes, auxiliando no aumento da CTC (capacidade de troca catiônica) do solo. Os nutrientes do composto são liberados lentamente, realizando a adubação de disponibilidade controlada, ou seja, permite que os vegetais retirem os nutrientes que precisam, de acordo com suas necessidades ao longo de um tempo maior. O fertilizante orgânico se liga as partículas do solo (areia, silte e argila), formando pequenos grânulos que ajudam na retenção e drenagem da água e melhora a aeração, além do aumento do número de minhocas, insetos e microrganismos desejáveis, o que reduz a incidência de doenças nas plantas. Portanto, o composto é a melhor fonte de matéria orgânica humificada, substituindo o húmus natural do solo, melhorando as condições físicas, químicas e biológicas deste; aumentando a porosidade do solo, tornando-o mais arável e assegurando a conservação da umidade e protegendo-o da evaporação, o frio e o calor. Assumindo fatores básicos para sua formação, como citado por KIEHL, E. J. (1985), nos quais os principais fatores que governam a compostagem são: umidade, aeração, temperatura, relação C/N e granulometria, além do ph. AERAÇÃO A aeração é bem discutida e utilizada por vários autores (KIEHL, E. J. 1985; PEREIRA NETO, 1996), os quais sugerem que ela favorece a oxigenação, secagem e diminuição do volume do material a ser compostado, a partir do fornecimento de oxigênio para atividade microbiológica (energia), remoção da umidade da massa em compostagem e remoção do calor, diminuindo a temperatura da massa. A presença de oxigênio confere duas principais características no ponto de vista da biossegurança, a elevação da temperatura e a aceleração do processo. Na primeira etapa da compostagem, como os materiais estão sobrepostos, ocorre a compactação natural, provocando a expulsão do oxigênio existente entre as camadas, conseqüentemente, as

3 temperaturas tendem a ser mais baixas, devido ao caráter aeróbio dos microrganismos (KIEHL, E. J e PEREIRA NETO, 1996). Já na segunda fase, o revolvimento freqüente promove uma aeração mais uniforme, promovendo o aumento da temperatura (PEREIRA NETO, 1994). A taxa de aeração deve ser totalmente controlada, de maneira que proporcione uma distribuição adequada desta, em toda massa a ser compostada, pois se houver fermentação na ausência de oxigênio, haverá perda de nitrogênio, odores desagradáveis e presença de insetos, como moscas (OLIVEIRA, F. et al. 2004), pois a atividade anaeróbica será intensificada. Para evitar a proliferação de problemas e fabricar um produto próprio para uso, o desejado é que o revolvimento do material a ser compostado seja realizado a partir do vigésimo dia, se a temperatura estiver baixa, para que ocorra a entrada de ar no interior dos resíduos, aumentando a atividade microbiana e a temperatura, segundo NUNES, M. (2009). TEMPERATURA Em geral, quando a matéria orgânica é decomposta o calor criado pelo metabolismo dos microrganismos é dissipado e o material, normalmente não se aquece. Porém, no processo de compostagem, o calor desenvolvido se acumula e a temperatura alcança valores altos (NOGUEIRA, W. A. et al. 2011), sendo o principal indicador de fermentação. Seu desenvolvimento está relacionado a diversos fatores, como nutrientes dos materiais a serem utilizados, relação carbono/nitrogênio, umidade e granulometria (pois condiciona maior homogeneidade). Além disso, ocasiona a desnaturação das proteínas e perdas essenciais na decomposição como nitrogênio, além de interferir nas atividades de patógenos. A temperatura acelera o processo da biodigestão, sendo que sua faixa, geralmente aplicável à compostagem, seja entre 23 C e 70 C. Entretanto, temperaturas abaixo de 60 C não eliminam microrganismos, ovos de patógenos, larvas e sementes de ervas daninhas. Durante os primeiros 15 a 20 dias, os valores atingidos são de 60 C a 70 C, o que é importante e necessário para eliminação dos possíveis problemas. Na segunda etapa, a massa em compostagem atinge faixas de 45 C a 55 C, decrescendo conforme a humificação do material. Sua faixa de variação ao longo de todo o processo define principalmente, o tipo de microrganismos predominantes e sua eficiência em termos agrícolas e sanitários. STENTIFORD et al. (1996), considera que temperaturas superiores a 55 C, por três dias, são suficientes para sanitizar o composto, já que a máxima diversidade microbiana ocorre para temperaturas entre 35 C e 45 C. Todavia, MUKHTAR et al. (2004), recomenda que a temperatura adequada para que ocorra a morte dos patógenos seja de 65 C, pois temperaturas acima destas, segundo (KIEHL, E. J. 2005), retardam ou encerram o processo. Para medir a temperatura do processo, utilizam-se dois métodos, o termômetro e a barra de ferro. O termômetro deve suportar faixas de temperatura superiores a 80 C e ser colocado no meio do material que está sofrendo a compostagem, deixando-o agir por alguns minutos, já a barra de ferro, também deve ser introduzida na metade do material, observando com a palma

4 da mão se a temperatura está adequada, assim, se a temperatura for tolerável, significa que a compostagem está ocorrendo normalmente. Se estiver com baixos valores, há necessidade do aumento da temperatura por revolvimento. GRANULOMETRIA Materiais moídos e peneirados, com granulometria fina e maior homogeneidade, formam montes com melhor distribuição de temperatura e menor perda de calor (NOGUEIRA, W. A. et al.2011). Afetando, também, a questão da aeração, pois pequenas partículas alteram a densidade do material (KIEHL, E. J. 2005) e conseqüentemente, aumenta a velocidade do processo. O ideal é que as partículas a serem compostadas não possuam tamanho maior que 3 cm de diâmetro, pois quanto menor a partícula, maior a superfície especifica de contato, facilitando o ataque microbiano ou disponibilidade biológica. Porém, tamanhos menores que 1,3 cm podem ocasionar compactação e falta de oxigênio, sendo necessário um sistema de ar forçado. Em caso de granulometria alta, pode-se fragmentar o material, desde que o gasto de energia envolvido se justifique economicamente, já em grânulos menores, a adição de matéria rica em carbono, auxilia no menor consumo de oxigênio. UMIDADE A umidade é importante para o processo de decomposição. O valor ideal para a compostagem é de 50% a 60%, pois quando o índice for baixo, a decomposição da matéria orgânica é reduzida, podendo ser interrompida (para valores menores que 20%), impedindo a fermentação. Entretanto, para valores superiores a 60% ocorre a expulsão de oxigênio, produzindo maus odores em zonas de anaerobiose, permitindo ainda, a lixiviação dos nutrientes e, segundo REIS, M. F.(2011) aglutinação e diminuição da estrutura de resistência estrutural da leira. Para baixas umidades, deve-se realizar a irrigação e para altos teores, o reviramento (ARNOSTI JUNIOR, S. 2002). A mistura deve ser realizada a partir das partes externas mais secas com as partes internas, no caso de excesso de água, e revirar molhar a leira, ao mesmo tempo, para teores baixos. Como a compostagem tende a evaporar a água, devido ao calor produzido, o ideal é que o valor de umidade inicial seja de (50% a 60% p/p). Podendo, assim, ser feita uma análise (Tabela 1), indicando os valores (20% a 70%) de umidade ideais durante o processo, até sua conclusão. Tabela1. Influência da umidade no processo de compostagem Umidades Durante a compostagem No produto final 20% Péssima Excelente 30% Péssima Ótima 40% Boa Boa 50% Ótima Tolerável 60% Tolerável Excessiva 70% Excessiva Excessiva Fonte: Tabela adaptada de REIS, M. F. (2011)

5 POTÊNCIAL HIDROGÊNIONICO (ph) Mesmo o ph não sendo um fator crítico na compostagem, seu valor indica o estágio que o material se encontra dentro do processo, segundo JIMENEZ, E. I. (1989), já que afeta o metabolismo, a permeabilidade da membrana e a absorção dos microrganismos diretamente, além da interferência na disponibilidade de nutrientes, solubilização de elementos tóxicos (FERNANDES, F. et al. 2005; KIEHL, E. J. 2005; TRAUTMANN, N.M. et al. 1997). O ph, no inicio do processo apresenta valor ácido (próximo a 5,0), devido a formação de ácidos orgânicos ou acumulo de ácidos intermediários, indicando também, falta de maturação no processo ou ocorrência de anaerobiose no interior da pilha. Após certo período, este se eleva, à medida que os ácidos são metabolizados, tendendo à alcalinidade ao fim do processo ( 7,5 a 9,0). Segundo PEREIRA NETO (2004), a faixa ótima para a maioria das bactérias de ph, está entre 6 e 7,5 e para os fungos entre 5,5 e 8,0. De maneira que, a faixa idealizada por GRAVES et al. (2000), para a atividade microbiana (6,5 a 8,0), seja aceita. Durante o processo, pode haver a adição de calcário para elevação do ph, mas este aumento pode ocasionar a volatilização do nitrogênio na forma de amoníaco, gerando odores desagradáveis, formação de gás do efeito estufa e diminuição do nutriente para o solo. PMRC = (30.Nn) Cn/ Cc (30 Nc) (1) PROPORÇÃO CARBONO/NITROGÊNIO (C/N) Esta proporção está relacionada na regulação dos microrganismos para a transformação do lixo orgânico em adubo. O carbono, além de fonte de energia para atividade microbiana através da respiração, representa também 50% da massa das células dos microrganismos. Já o nitrogênio é essencial para a composição das proteínas, que representam metade da biomassa microbiana, ou seja, é o material construtivo para o crescimento celular. Para CHANYASAK, V. et al. (1981); TAUK, S. M. et al. (1982) e PEREIRA NETO, J. T. et al (1992), a relação C/N ideal está entre 30 e 40 partes de carbono por parte de nitrogênio, proporcionando intensificação da atividade microbiana e diminuição no tempo de compostagem. Para obtenção do valor C/N de cada partícula, pode ser feita a análise laboratorial ou a utilização da equação (1) citada por GOMES, T. C. et al. (2001), pesquisadora da Embrapa. Onde, PMRC é a parte do material rico em carbono; Nn é o teor do material rico em nitrogênio; Cn, o teor de carbono do material rico em nitrogênio; Cc, o teor de carbono do material rico em carbono e Nc, o teor de nitrogênio do material rico em carbono. Assim, quando obtiver uma alta proporção C/N, será possível o retardamento do processo, já que os microrganismos não serão capazes de digerir todo carbono presente; e no caso de baixo C/N, ocorre anaerobiose, pois o oxigênio é consumido rapidamente.

6 CONCLUSÃO A compostagem se torna um dos meios mais alternativos e ecologicamente corretos de reciclagem de resíduos sólidos orgânicos, pois diminui a carga poluente e ajuda a melhoria agrícola Para que ela ocorra de forma correta, resultando num fertilizante orgânico de qualidade alguns fatores são essenciais, como a aeração, temperatura, umidade, potencial hidrogeniônico (ph), granulometria das particulares a serem compostadas e proporção carbono/nitrogênio (C/N). Muitos autores escreveram a respeito destes fatores desde a década de 70, e muitas pesquisas foram feitas. Podendo ser observado que, os valores calculados para cada fator não tiveram grande alteração ao longo do tempo. Portanto, o uso do composto, quando produzido dentro destes fatores ideais, é de grande auxilio para diminuição da poluição, através da menor quantidade de lixo jogado em aterros sanitários e lixões, e melhoria da saúde do solo, aumentando seus nutrientes, CTC e, conseqüentemente, a produção. BIBLIOGRAFIA ARNOST JÚNIOR, S. Tratamento de resíduos sólidos e efluentes gasosos. Piracicaba: EAP, BUDZIAK, Cristiane. R.; MAIA, Claudia M. B. F.; MANGRICH, Antonio S. Transformações químicas da matéria orgânica durante a compostagem de resíduos da indústria madeireira. Paraná: UFPR, acessado em CHANYASAK, V.; KUBOTA, H. Carbon/organic nitrogen ratio in water extract as measure of composting degradation. Journal of Fermentation Technology, COSTA, Mônica S.S.; COSTA, Luiz A.; OLIBONE, Dácio; RÖDER et al. Efeito da aeração no primeiro estágio da compostagem de carcaça de aves. Jaboticabal: Revista de Engenharia Agrícola, FERNANDES, F.; SILVA, S. M. C. P. Manual prático de compostagem de biossólidos. Londrina: UEL, GRAVES, R.E.; HATTEMER, G.M.; STETTLER, D.; KRIDER, J.N.; CHAPMAN, D. Composting. Washington: EUA, INÁCIO, Caio T.; MILLER, Paul Richard M. Compostagem: ciência e prática para a gestão de resíduos orgânicos. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, JAHNEL, Marcelo C.; MELLONI, Rogério; CARDOSO, Elke J. B. N. Maturidade de composto de lixo urbano. Piracicaba, JIMENEZ, E. I.; GARCIA, V. P. Evaluation of city refuse compost maturity: a review KIEHL, E. J. Fertilizantes orgânicos. São Paulo: Ceres, KIEHL, E. J. Como compostar resíduos sustentávelmente. Piracicaba: ESALQ/USP, MANO, ELOISA B.; PACHECO, ÉLEN B. et al. Meio Ambiente, poluição e reciclagem. Ed. Edgard Blücher. Rio de Janeiro, MUKHTAR, S; KALBASI, A; AHMED, A. Carcass disposal: A comprehensive review. Kansas: EUA, NOGUEIRA, Wanderley Antonio; COSTA, Devens Damião. Variação da temperatura na compostagem de resíduos sólidos orgânicos. Espírito Santo: UFES, acessado em NUNES, Maria U. C. Compostagem de resíduos para a produção de adubo orgânico na pequena propriedade. Circular Técnica 59. Embrapa, OLIVEIRA, A. M. G.; AQUINO, Adriana Maria; NETO, Manoel Teixeira C. Compostagem Caseira de Lixo Orgânico Doméstico. Circular Técnica 76. Embrapa, Bahia, OLIVEIRA, Francisco N. S.; LIMA, Hermínio José M.;

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