UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS NO PROCESSO DE COMPOSTAGEM

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1 UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS NO PROCESSO DE COMPOSTAGEM Sérgio Maurício Pinheiro Malheiros (1) Engenheiro Agrônomo, Formado pela Escola Superior de Agricultura Luíz de Queiroz, da Universidade de São Paulo, ESALQ - USP.Mestre em Engenharia Agrícola pela Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, FEAGRI-UNICAMP. Durval Rodrigues de Paula Junior Professor Assistente Doutor do Departamento de Água e Solo da FEAGRI-UNICAMP Professor convidado do Programa de Pós- Graduação da Escola de Engenharia de São Carlos - USP, EESC-USP. Desenvolve atividades de ensino e pesquisa na graduação e Pós-graduação nas áreas de Saneamento Rural, Tratamento de Águas Residuárias, Digestão Anaeróbia e Manejo de Resíduos Agroindustriais. Endereço (1) : Av. Espanha, Centro - Araraquara - SP - CEP: Tel: (016) RESUMO O presente trabalho é um estudo a respeito do processo de biodegradação aeróbia de resíduos agroindustriais, no qual foram foram testadas diversas misturas e proporções entre os resíduos, determinando quais podem ser usados no processo de compostagem, sendo desta forma aproveitados como fertilizante orgânico. Foram utilizados para compor as misturas estudadas, os seguintes resíduos: torta de filtro, resíduo da industria sucro-alcooleira, casca de pinus, resíduo da industria de processamento de madeira, pó de lã de carneiro, resíduo proveniente da indústria de fabricação de chapéus e esterco bovino. Após a realização de três experimentos, envolvendo a avaliação de 16 tratamentos com composições diferentes, foi possível concluir que a casca de pinus apresentou uma característica de difícil biodegradação, a torta de filtro e o esterco bovino, apresentaram boas características de compostabilidade, tanto quando a compostagem foi realizada com os dois resíduos separadamente, quanto quando foi analisada a mistura destes dois materiais. A lã de carneiro pode ser utilizada no processo de compostagem, desde que seja utilizada na composição da mistura com outros resíduos de fácil biodegradação, sendo desta forma possível reciclar parte do nitrogênio contido nesse resíduo. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos, Agroindustriais, Biodegradação Aeróbia, Compostagem, Fertilizantes Orgânicos. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1897

2 INTRODUÇÃO As questões ambientais têm provocado cada vez mais interesse e preocupação a todos que se envolvem com a atividade industrial e agrícola, uma vez que os resíduos gerados nessas atividades tem potencial para gerar danos ambientais, se não forem devidamente tratados. No início da civilização, o homem exercia pequena influência sobre o seu ambiente. Com o aumento da população, uma vez que a caça e a pesca não mais supriam as necessidades básicas de uma população cada vez maior, o homem passou a cultivar o solo, dando origem ao surgimento da agricultura. O meio mais fácil e eficaz de obter campos agricultáveis foi a utilização do fogo, como forma de destruir a vegetação natural de cobertura. É dessa época que começa a surgir o desequilíbrio gerado pelo homem, alterando o ambiente primitivo (POLPRASERT,1992). Essas alterações no meio ambiente, porém, ganharam grande impulso com o advento da Revolução Industrial. Com a produção em massa de bens de consumo, a geração de resíduos tomou uma dimensão sem precedentes na história da humanidade. No inicio da civilização os resíduos gerados eram basicamente constituídos de restos vegetais e excrementos, humanos e animais, porém com o aumento da industrialização, os resíduos são cada vez mais originados dessa atividade (PEAVY et al, 1985). Desde o início da civilização, o solo, a atmosfera e os recursos hídricos são usados como forma natural de descarte de resíduos das atividades humanas. O aumento na produção desses resíduos tem provocado nos últimos anos preocupação crescente para todos que se envolvem com qualquer tipo de atividade produtiva ou de transformação. Já não é mais possível a simples disposição desses resíduos, de maneira direta, nos cursos d'água, solo ou atmosfera. O aumento na produção desses resíduos vem provocando impactos ambientais, pois sua taxa de geração é muito maior que sua taxa de degradação; dessa forma, é cada vez mais premente, a necessidade de reduzir, reciclar, ou reaproveitar os resíduos gerados pelo homem, com o objetivo de recuperar matéria e energia, no intuito de preservar os recursos naturais e evitar a degradação do meio ambiente (STRAUS e MENEZES, 1993). O objetivo de se reciclar resíduos orgânicos não seria apenas a recuperação de elementos valiosos presentes nos resíduos, tais como N, P, K, e elementos traços; deve-se levar em consideração a produção de alimentos, energia e outros benefícios tais como controle de poluição e melhores condições de saúde pública (POLPRASERT, 1992). Dentro deste contexto, desenvolveu-se um trabalho visando estudar a compostagem como alternativa de utilização de resíduos agroindustriais, objetivando o tratamento desta matériaprima e a reciclagem da matéria orgânica, devolvendo-a ao meio ambiente na forma de fertilizante orgânico. Tendo em vista, as características potencialmente favoráveis dos materiais, e a disponibilidade destes face à alta geração em atividades agrícolas e agroindustriais, foram selecionados para o estudo os seguintes resíduos: torta de filtro da agroindústria sucro-alcooleira; casca de pinus, de 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1898

3 indústria de manufatura de compensados de madeira; pó de lã de carneiro, de indústria de chapéus e estrume bovino. Alguns dos resíduos utilizados na pesquisa já são comumente empregados no processo de compostagem (esterco bovino e torta de filtro), outros são rotineiramente usados como substrato para germinação de sementes (casca de pinus). O resíduo de lã de carneiro, utilizado na pesquisa como um dos componentes das misturas tem sido descartado em aterros sanitários, embora apresente potencial para ser utilizado no processo de compostagem, além de possuir um teor bastante alto de nitrogênio (14%). A casca de pinus foi selecionada devido a sua utilização comercial por parte da indústria fornecedora, após a adição de nutrientes seguida de um procedimento similar ao do processo de compostagem por cerca de 60 dias. Este processo porém não permite que haja uma evolução da temperatura capaz de atingir a fase termófila, não sendo possível a produção de composto com esse procedimento. A torta de filtro é um dos principais resíd uos gerados pela atividade agroindustrial sucroalcooleira. São gerados em média 40 kg de torta de filtro por tonelada de cana processada (COOPERSUCAR,1995). Embora seja normalmente aplicada ao solo o seu tratamento é recomendado vizando melhorar suas características como fertilizante. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi conduzido, utilizando-se resíduos agroindustriais, já comumente empregados no processo de compostagem ou resíduos que apresentem potencial para serem empregados no processo. Buscou-se além disso, combinar resíduos que pudessem suprir a carência de outros materiais seja em elementos químicos ou microrganismos, como inoculantes. A torta de filtro é um resíduo resultante da purificação do caldo de cana sulfitado; o caldo com as impurezas que atravessaram as peneiras especiais, por estarem finamente subdivididas ou em estado coloidal, é forçado a atravessar uma atmosfera de anidrido sulfuroso para clarea-lo, com isso baixando o ph; em seguida recebe leite de cal para elevar-lhe o ph até a neutralidade; este tratamento é feito nos tanques de sedimentação, dele originando o chamado caldo claro e um resíduo que, levado ao filtro prensa ou filtro rotativo, permite recuperar parte da sacarose que o material contém; a torta residual é conhecida como torta de filtro rotativo, torta de filtro de borra, ou simplesmente borra ou lodo (KIEHL, 1985). O resíduo de lã de carneiro é o resultado da cardadura da lã, após um processo de lavagem a quente e submetido a ação de ácido sulfúrico. A casca de pinus utilizada no trabalho não sofreu nenhum tipo de tratamento, sendo apenas submetida a um processo de moagem. As análises físicas e químicas dos resíduos utilizados durante a condução do experimento estão representadas na tabela 1, à seguir. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1899

4 Tabela 1 - Análise dos Resíduos. Determinações Res. Lã de Carneiro Torta de Filtro Casca de Pinus Esterco Bovino ph - CaCl 2 2,1 5,9 3,1 7,1 MO total - % 91,41,4 67,72 80,14 MO comp % 76,66 2,02 52,40 74,63 MO Res - % 14, 13,38,32 5,51 Ct 50,78 8,56 37,62 44,53 Co 42,59 1,12 29,11 41,46 RES.M.total% 1,58 13,07 1,27 19,86 RES. M ins. % 0,70 6,74 0,33 11,83 RES.M. sol.% 0,88 6,33 0,94 8,03 N - TOTAL(%) ,31 0,52 1,85 P 2 O 5 - (%) 5 0,01 0,30 0,01 0,92 K 2 O (%) 0,05 0,07 0,07 1,23 Ca(%) 0,10 0,29 0,07 0,98 Mg (%) 0,01 0,05 0,02 0,42 S (%) 0,11 0,03 0,01 0,10 Cu(%) Mn- ppm Zn - ppm Fe - ppm Na - ppm (Ct) (Co) Foram montadas pilhas de compostagem com formato cônico de 1,6 m de diâmetro por 0,8m de alturar e avaliados 16 tratamentos, divididos em três experimentos. O experimento I era constituído pelos tratamentos 1, 2, 3 e 4, e se iniciou no dia 12/01/96, sendo concluído no dia /02/96. O experimento II, com os tratamentos 5,6,7 e 8, teve seu início no dia 21/04/96 e término no dia 21/06/96, e finalmente o experimento III, composto pelos tratamentos 9, 10, 11, 12, 13, 14, e 16, teve início no dia 10/06/ 96, sendo que a última coleta de amostras para análise foi realizada no dia 23/07/96. Após a montagem das pilhas, foram tomadas medidas diárias da temperatura das leiras e da ambiente, com termômetro de álcool, escala variando de -10? até 110?C. Nas leiras, a temperatura era medida no centro da mesma, região sujeita a temperaturas mais elevadas, a temperatura ambiente era medida em três pontos diferentes, no local onde as leiras estavam instaladas. As amostras para realização das determinações físicas e químicas foram retiradas semanalmente no caso dos tratamentos 1 a 8, e duas vezes por semana no caso dos tratamentos 9 a 16. Os parâmetros avaliados para a determinação da biodegradação das pilhas de compostagem foram: temperatura das pilhas; carbono orgânico, determinado pelo método do dicromato de potássio e ácido sulfúrico; teor de carbono total determinado pelo método da ignição e nitrogênio, determinado pelo método de Kjedhal. À partir destas análises determinou -se a relação carbono orgânico/nitrogênio e carbono total/nitrogênio. Além destas determinações foram feitas ainda análises dos teores de macronutrientes. A tabela 2 mostra a composição dos tratamentos dos três experimentos realizados. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1900

5 Tabela 2 - Composição dos Tratamentos. Tratamento/Resíduo (%) Casca de pinus Lã de carneiro Torta de Esterco Uréia filtro bovino Tratamento 1 (T-1) 96 4 _ Tratamento 2 (T-2) Tratamento 3 (T-3) 91 4,5 _ 4,5 _ Tratamento 4 (T-4) _ Tratamento 5 (T-5) _ 40 5 Tratamento 6 (T-6) _ 20 5 Tratamento 7 (T-7) _ Tratamento 8 (T-8) _ Tratamento 9 (T-9) _ Tratamento 10 (T-10) _ 10 _ Tratamento 11 (T-11) _ Tratamento 12 (T-12) 100 Tratamento 13 (T-13) _ 100 _ Tratamento 14 (T-14) 95 _ 5 Tratamento (T-) 47,5 47,5 5 Tratamento 16 (T-16) _ 40 _ RESULTADOS E DISCUSSÃO Na compostagem, a temperatura é o fator mais indicativo do equilíbrio biológico, o que reflete a eficiência do processo. A pilha de compostagem deve registrar temperaturas de 40 a 60 0 C, dentro do segundo ao quarto dia, como indicador de condições satisfatórias de equilíbrio no seu ecossistema (PEREIRA NETO, 1989). Durante o processo de compostagem, a evolução da temperatura pode ser considerada como um reflexo da atividade metabólica da população microbiológica. Quando ocorre a completa humificação de um composto, a temperatura deste deve ser aproximadamente igual à ambiente, de acordo com diversos autores, (INBAR et al., 1993; KIEHL, 1995; REZENDE e PEREIRA NETO, 1993). A relação C/N, é um dos mais importantes parâmetros no controle do processo de compostagem e na determinação do grau de maturação (IGLESIAS JIMÉNEZ e PERÉZ GARCIA, 1989). A legislação brasileira, exige que fertilizante orgânico, para ser comercializado, deve apresentar, entre outros parâmetros, relação C/N inferior a 18/1, com tolerância de três unidades, isto é, 21/1 (KIEHL, 1985). Ainda segundo MOREL et al. (1985), seria necessário um monitoramento da relação C/N durante o processo para se ter mais segurança ao afirmar o grau de maturação de um composto. Nos experimentos I ( tratamentos 1 a 4), quando se utilizou grande porcentagem de casca de pinus (variando entre 88% e 96%), notou-se que a temperatura jamais atingiu a fase termófila (acima de 55 o C), ficando próxima à ambiente durante todo o período de avaliação, o que indicava que o processo não ocorria satisfatóriamente. A avaliação do experimento II (tratamentos 5 a 8) também revelou uma baixa eficiência do processo, uma vez que a temperatura nunca atingiu a fase termófila (acima de 55 o C), atingindo no máaximo 40 o C. os outros parâmetros de avaliação também não apresentaram variação 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1901

6 considerável, indicando que o processo de compostagem nesses tratamentos não ocorria de maneira satisfatória. Comportamento semelhante, apresentaram os tratamentos 14, e 16, onde mais uma vez tentou-se utilizar a casca de pinus. Nos tratamentos 9,10,11,12 e 13, a temperatura atingiu temperaturas superiores à 60 o C, os outros parâmetros de avaliação também se comportaram como o esperado num processo de compostagem, (queda nos teores de carbono, carbono orgânico e relação carbono/nitrogênio), indicando que o processo de biodegradação ocorria satisfatóriamente Nas figura1,2,3,4 e 5 abaixo estão representados os resultados da evolução da temperatura e das relações C/N referentes aos tratamentos 9,10,11,12,13. Os demais resultados foram publicados por MALHEIROS ( 1996). Figura 1 - Evolução da temperatura da leira e relação C/N do Tratamento 9 (50%Torta 50% Esterco) Trat Dias de Operação Figura 2 - Evolução da temperatura da leira e relação C/N do tratamento 10 (10% lã, %torta % esterco) Trat o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1902

7 Figura 3 - Evolução da temperatura da leira e relação C/N do Tratamento 11 (20% lã, 80% Torta) Trat Figura 4 - Evolução da temperatura da leira e relação C/N do Tratamento 12 (100%Torta) Trat o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1903

8 Figura 5 - Evolução da temperatura da leira e relação C/N do Tratamento 13 (100% Esterco) Trat CONCLUSÕES A casca de pinus, nas condições do experimento, apresentou uma característica de difícil degradação microbiológica, não se mostrando indicada para utilização no processo de compostagem. A torta de filtro e o esterco bovino, apresentaram boas características de compostabilidade, assim como a mistura destes dois ingredientes. A lã de carneiro, pode ser utilizada com sucesso no processo de compostagem, desde que misturada a outros materiais de fácil biodegradação. Apresenta, porém o inconveniente de ser de difícil mistura com os resíduos estudados, principalmente quando a casca de pinus não entra como um dos componentes na mistura. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1904

9 Seria oportuno, que outros materiais sejam estudados, principalmente aqueles com alta relação C/N, nas misturas com a lã de carneiro. Os teores de matéria orgânica compostável e carbono orgânico referentes à casca de pinus encontrados nas análises de caracterização deste resíduo, sugeríam que o mesmo apresentava boas características de biodegradação, fato que não se confirmou no decorrer dos experimentos. Os métodos utilizados para a determinação da maturação dos resíduos estudados apresentaram algumas limitações, devem ser desenvolvidos estudos que definam métodos e parâmetros complementares para a determinação da biodegradação de resíduos agroindustriais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. COOPERSUCAR, Inventário de Resíduos Sólidos na Agroindústria Sucroalcooleira. Relatório Técnico, Piracicaba, 1995, 22p. 2. IGLESIAS JIMÉNEZ, E.; PERÉZ GARCIA, V. Evaluation of City Refuses Compost Maturity: A review. Biological Wastes, v.27, p , INBAR, Y.; HADAR, Y.; CHEN, Y. Recycing of Cattle Manure, The Composting Process and Characterization of Maturity. Journal of Enviromental Quality, p , KIEHL, E. J. Fertilizantes Orgânicos. Piracicaba, Agronômica Ceres Ltda., p. 5. MALHEIROS, S.M.P. - Avaliação do Processo de Compostagem Utilizando Resíduos Agroindustriais. Campinas Dissertasção de Mestrado-Faculdade de Engenharia Agrícola -Universidade Estadual de Campinas, MOREL,J. L., COLIN, F., GERMON, J., GODIN, P., JUSTE, C. Methods for the evaluation of the maturity of municipal refuse compost. In Composting of Agricultural and other Wastes, ed. J.K.R. Gasser. Elseveier Applied Science Publishers, London e New York, pp 56-72, PEAVY, H.S.; ROWE,D. R. ; TCHOBANOGLOUS, G. Envirnmental Engineering. Macgraw e Hill New York, 1985,699p. 8. PEREIRA NETO, J. T. Conceitos Modernos de Compostagem. Engenharia Sanitária. v. 28, n. 2, p , POLPRASERT, C. Organic Waste Recycling. John Willey e Sons. New York, p. 10. STRAUS, E. L.; MENEZES L. V. T. Minimização de Resíduos. In: Anais do 17 Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, p , REZENDE A., A., P.; PEREIRA NETO, J., T. Estudo e Avaliação da Eficiência de Uma Usina DANO de Compostagem : Processo de Produçãode Composto. In: Anais do 17?Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.p.23-33, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1905