XI Congresso Nacional de Engenharia do Ambiente Certificação Ambiental e Responsabilização Social nas Organizações

Transcrição

1 Livro de actas do XI Congresso Nacional de Engenharia do Ambiente Certificação Ambiental e Responsabilização Social nas Organizações 20 e 21 de Maio de 2011 Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Campo Grande, 376 Lisboa Organização

2

3 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa Silva, I.*; Maurício, E.*; Costa. J.* * Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Campo Grande, 376, Lisboa Portugal 3 Artigo apresentado no XI CNEA Congresso Nacional de Engenharia do Ambiente, subordinado ao tema Certificação Ambiental e Responsabilização Social nas Organizações, que decorreu na Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologia (Lisboa), nos dias 20 e 21 de Maio de Citar como: Silva, I.; Maurício, E. e Costa. J. (2011). Estudo Técnico-Económico do Aproveitamento de Resíduos Verdes. XI CNEA Congresso Nacional de Engenharia do Ambiente. Lisboa.

4 Silva et al. SUMÁRIO A compostagem deve ser encarada como uma alternativa a aplicar na valorização de resíduos verdes. Neste trabalho, pretendeu fazer-se o aproveitamento de resíduos verdes, tendo como objectivo a produção de um composto para eventual comercialização como adubo. Para tal, utilizou-se além de resíduos verdes, sangue e terra para estudar a influência destes componentes na compostagem, nomeadamente, na aceleração do processo. Esta experiência foi efectuada em caixas com arejamento, tendo-se monitorizado o ph, a humidade e a temperatura ao longo do processo, partindo do pressuposto que a razão C:N deve ser de cerca de 30:1. Determinou-se igualmente a presença de coliformes totais e fecais ao longo do processo. Estes parâmetros permitiram avaliar a qualidade do composto produzido. PALAVRAS-CHAVE: compostagem; resíduos verdes; valorização. 4

5 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa INTRODUÇÃO A compostagem é um processo biológico de estabilização de matéria orgânica onde, mediante determinadas condições de humidade e arejamento, ocorrem temperaturas termofílicas, o que permite a decomposição da fracção orgânica dos resíduos sólidos, e da qual resulta a formação de composto. Há igualmente requisitos nutricionais que são fundamentais à actividade microbiana, nomeadamente no que diz respeito ao carbono e ao azoto, sendo que, para uma correcta compostagem, deve garantir-se que a razão C:N seja na ordem dos 30:1 (RODRIGUES, et al, 1995). O composto pode ser utilizado, não só como fertilizante, mas principalmente para melhorar a estrutura dos solos, o que representa uma vantagem sob o ponto de vista económico. Desta forma, a compostagem pode considerar-se como uma metodologia eficaz na gestão de resíduos, uma vez que permite a valorização de biomassa, possibilitando assim a diminuição da quantidade de resíduos depositados em aterro ou encaminhados para incineração. Nos ensaios efectuados para a produção do composto, utilizaram-se resíduos verdes, provenientes da manutenção e limpeza de espaços verdes de um jardim público, nomeadamente relva, folhas de hera, de plátano, de pimenteira-bastarda, de amoreira branca e de pequenos arbustos como a buganvília e o buxo. Com vista a analisar a viabilidade de outros substratos no processo de compostagem, além dos resíduos verdes mencionados, utilizou-se também terra ensacada e sangue de porco, proveniente de um matadouro da empresa Sicasal, S.A. Ambos os componentes mencionados tinham as respectivas análises de controlo de qualidade. 5 As características nutricionais e microbiológicas da terra e do sangue podem ser capazes de influenciar a eficiência e a qualidade final do processo de compostagem.

6 Silva et al. MÉTODOS Recolha e preparação das amostras Os resíduos verdes utilizados na preparação das pilhas de compostagem, foram cedidos após a limpeza e manutenção de espaços públicos de uma freguesia do Concelho de Vila Franca de Xira. Foram colhidas aparas de relva, resultante do corte da mesma, bem como folhas de hera, de plátano, de pimenteirabastarda, de amoreira branca, de buganvília e de buxo, provenientes de podas e de varrição. Os resíduos foram fornecidos em sacos separados, após terem sido retirados os troncos e ramos maiores. Posteriormente, separaram-se os resíduos castanhos (secos) dos restantes. Já no laboratório, pesaram-se os diferentes tipos de resíduos e dividiram-se em duas partes iguais, uma das quais foi lavada com água corrente (cerca de 7,5 Litros água/minuto, durante 2 minutos), tendo sido, posteriormente, lavada com água desionizada. Considerou-se importante efectuar esta separação, de forma a, numa fase posterior, poder analisar-se a eventual toxicidade existente nestes resíduos verdes, devido à aplicação de pesticidas. Para garantir a homogeneidade das amostras, efectuou-se a moagem e crivagem dos vários resíduos verdes, tendo-se utilizado um crivo (Retsch) de 2 mm de malha. Antes de se dar início à preparação das pilhas de compostagem propriamente ditas, efectuaram-se duas misturas de resíduos verdes: uma com 70% de relva e 30% de folhas de hera, e outra, de resíduos verdes mistos, com cerca de 45% de relva, 20% de folhas de hera, 10% de plátano, 10% de pimenteira-bastarda, 10 % de amoreira branca e 5 % de folhas de arbustos (CMVFX, 2010). Este aspecto será tido em conta para analisar se a introdução de espécies variadas na amostra traz ou não alguma vantagem à qualidade do composto produzido 6 Foram realizados três ensaios diferentes, utilizando caixas de plástico transparente, com tampa perfurada, o que perfez um total de 24 pilhas de compostagem (12 amostras com os respectivos duplicados), conforme esquema da figura 1. Figura 1: Esquema representativo das pilhas de compostagem efectuadas. Efectuou-se um ensaio com resíduos verdes, quer simples, quer mistos, utilizando as misturas acima descritas. Para tal, colocou-se uma camada de cerca de 2 cm de resíduos castanhos e palha, para fomentar a ocorrência de um arejamento inicial. De seguida, alternaram-se quatro camadas de 2 cm de resíduos

7 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa verdes, com quatro camadas de 2 cm de resíduos castanhos (secos), para que a última camada fosse de resíduos secos (MOREIRA, et al, 2007). No segundo ensaio efectuou-se um procedimento semelhante ao mencionado anteriormente, tendo sido incorporando 1 g de sangue por cada 10 g de resíduos verdes. No terceiro ensaio, também idêntico ao primeiro ensaio descrito, as camadas de resíduos castanhos foram substituídas por camadas de 2 cm de terra. Conforme mencionado anteriormente, os dois últimos ensaios com terra e sangue tiveram como objectivo avaliar a introdução de microrganismos e nutrientes capazes de influenciar a eficiência e a qualidade final do processo de compostagem. Posteriormente à constituição das pilhas de compostagem, adicionaram-se 200 ml de água a cada amostra, de modo a manter as condições de humidade necessárias à compostagem. Cada pilha foi revolvida, para garantir a existência de oxigénio, fundamental para o metabolismo dos microrganismos aeróbios e para a oxidação das moléculas orgânicas que constituem os resíduos. De acordo com o referido, o arejamento é fulcral neste processo pelo que, regularmente (1 a 2 vezes/semana), as amostras foram revolvidas. É igualmente importante salientar que a preparação das amostras foi feita com as quantidades acima descritas, de forma a obter um rácio C:N em todas as pilhas de compostagem da ordem dos 30:1. Os ensaios decorreram durante 3 meses, de 23/07/2010 a 29/10/2010 à temperatura constante de 25ºC. 7 Métodos Analíticos A monotorização da Temperatura e do ph foi efectuada em 4 pontos diferentes de cada caixa, durante 1 hora, utilizando um termómetro de imersão (VWR), e um medidor de ph Methonm. A humidade foi determinada através da secagem da amostra a 103±2ºC numa estufa (WTC Binder) até peso constante. Os resultados foram obtidos por diferença de peso. As análises microbiológicas para determinação dos coliformes totais e fecais foram efectuadas de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1985). Todos os ensaios foram efectuados em triplicado.

8 Silva et al. RESULTADOS E DISCUSSÃO Conforme mencionado anteriormente, foram monitorizados alguns parâmetros ao longo do processo de compostagem, nomeadamente ph, temperatura e humidade, bem como determinados ensaios de microbiologia. Assim, apresentam-se de seguida os resultados obtidos nos ensaios efectuados. Os tempos referidos nas tabelas e gráficos correspondem, respectivamente a T0: 23/07/2010; T1: 06/08/2010; T2: 20/08/2010; T3: 03/09/2010; T4: 17/09/2010; T5: 01/10/2010; T6: 15/10/2010; T7: 29/10/2010. Relativamente às legendas dos gráficos, há que ressalvar que as siglas mencionadas correspondem a: E + H: mistura de erva e hera; Mx: resíduos verdes mistos; E + H + T: mistura de erva e hera, com terra; 8 Mx + T: resíduos verdes mistos com terra; E + H + S: mistura de erva e hera, com sangue; Mx + S: resíduos verdes mistos com sangue.

9 ph ph 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa ph 10,5 9,5 10 8,5 7,5 6,5 5,5 4, Evolução do ph nas amostras não lavadas T0 T2 T4 T6 Tempo E + H Mx E + H + T Mx + T E + H + S Figura 2: Evolução do ph nas amostras não lavadas. Evolução do ph nas amostras lavadas 10,5 10 9,5 8,5 9 7,5 8 6,5 7 5,5 6 4,5 5 T0 T2 T4 T6 Tempo E + H Mx E + H + T Mx + T E + H + S Mx + S 9 Figura 3: Evolução do ph nas amostras lavadas. Verificou-se que em todas as amostras o valor do ph variou apenas nas duas primeiras semanas, momento a partir do qual estabilizou, figuras 2 e 3. As amostras contendo terra, apresentaram um ph compreendido entre 5 e 6,5, enquanto as amostras contendo sangue incorporado apresentaram valores mais elevados, com ph a variar entre 9 e 10. Relativamente às amostras compostas apenas por resíduos verdes, também se observaram valores mais elevados relativamente às amostras de terra, com valores de ph próximos dos 9. Não foram observadas diferenças significativas entre os resíduos lavados e não lavados relativamente a este parâmetro. Temperatura Após o T1, a temperatura das pilhas de compostagem foi subindo gradualmente até atingir valores entre os 37ºC e 41ºC, em T6, apresentando as amostras contendo sangue e terra as temperaturas mais elevadas, em comparação com as amostras que continham apenas resíduos verdes. De acordo com o observado nas

10 Temperatura (ºC) Silva et al. figuras. 4 e 5, as fontes adicionais de nutrientes parecem promover a elevação da temperatura observada nas pilhas, promovendo deste modo um processo de compostagem mais eficaz. Evolução da temperatura nas amostras não lavadas T0 T2 T4 T6 Tempo E + H Mx E + H + T Mx + T E + H + S Figura 4: Evolução da temperatura nas amostras não lavadas. 10 Figura 5: Evolução da temperatura nas amostras lavadas

11 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa Erva + Hera - Não T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) T (ºC) ,5 ± 0,7 32,5 ± 0,7 34,5 ± 0, Mistos - Não 29,5 ± 0, ,5 ± 0,7 34,5 ± 0, Erva + Hera + Terra - Não Mistos + Terra - Não Erva + Hera + Sangue - Não Mistos + Sangue - Não 29,5 ± 0, ,5 ± 0,7 34,5 ± 0,7 36,5 ± 0,7 37,5 ± 0,7 39 ± 0,7 37 ± 0, ± 1, ,5 ± 0,7 41 ± 0,7 38 ± 0,7 29 ± 1, ,5 ± 0,7 35,5 ± 0,7 37,5 ± 0,7 38,5 ± 0,7 40,5 ± 0,7 38 ± 0, ,5 ± 0,7 40 ± 0,7 38 ± 0,7 Erva + Hera ,5 ± 0,7 33,5 ± 0, ,5 ± 0,7 37,5 ± 0,7 37 ± 0,7 Mistos - 28,5 ± 0, ,5 ± 0,7 33,5 ± 0,7 34,5 ± 0,7 35,5 ± 0,7 37 ± 0,7 36 ± 0,7 Erva + Hera + Terra - Mistos + Terra - Erva + Hera + Sangue - Mistos + Sangue ± 1,4 35,5 ± 0,7 36,5 ± 0,7 38 ± 1,4 39 ± 1,4 38 ± 1,4 28,5 ± 0, ,5 ± 0,7 35,5 ± 0,7 37,5 ± 0,7 38,5 ± 0,7 39 ± 0,7 38,5 ± 0, ,5 ± 0, , ± 1,4 35,5 ± 0,7 37,5 ± 0,7 38, Quadro 1: Registo da temperatura das amostras, ao longo do tempo de ensaio. Erva + Hera - Não T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) Hum. (%) 50,1 ± 3,6 15,2 ± 1,5 14,3 ± 0,4 11,6 ± 1,9 11,2 ± 1,4 11,1 ± 0,7 10,9 ± 1,0 11,0 11 Mistos - Não 47,5 ± 1,3 16,0 ± 2,5 13,5 ± 0,9 11,6 ± 1,0 11,2 ± 0,7 12,4 ± 0,7 11,1 ± 1,5 10,8 Erva + Hera + Terra - Não Mistos + Terra - Não Erva + Hera + Sangue - Não Mistos + Sangue - Não 46,2 ± 6,1 16,5 ± 0,9 15,6 ± 0,8 17,1 ± 2,4 14,1 ± 0,6 14,3 14,1 ± 0,2 14,4 44,1 ± 3,1 16,5 ± 0,3 16,4 ± 1,1 14,5 ± 0,7 14,3 ± 1,5 15,4 ± 0,4 15,1 ± 0,4 13,5 ± 2,4 42,4 ± 4,3 12,4 ± 1,3 12,1 ± 0,2 10,8 ± 2,1 12,2 ± 1,7 11,3 ± 0,2 11,4 ± 0,4 11,2 ± 0,3 48,2 ± 10,4 11,1 ± 0,4 23,5 ± 1,9 10,0 ± 1,3 11,6 ± 0,5 11,1 ± 1,1 10,8 ± 0,8 10,1 ± 0,6 Erva + Hera - 22,7 ± 1,2 12,6 ± 0,7 14,6 ± 0,7 13,4 ± 0,7 12,4 ± 1,7 11,9 ± 1,2 11,7 ± 1,4 11, ± 1,2 Mistos - 19,1 ± 2,8 13,4 ± 1,0 19,1 ± 2,2 13,5 ± 0,6 11,5 ± 0,4 12,8 ± 0,3 12,6 12,1 ± 0,1 Erva + Hera + Terra - 28,9 ± 0,2 15,9 ± 2,2 15,3 ± 0,8 14,4 ± 0,3 14,6 ± 0,8 14,8 ± 1,3 15,0 ± 0,1 13,6 ± 0,1 Mistos + Terra - 26,6 ± 1,7 19,0 ± 2,4 18,0 ± 0,7 14,6 ± 2,8 13,6 ± 0,4 14,9 ± 0,8 14,9 ± 1,8 13,3 ± 0,5 Erva + Hera + Sangue - Mistos + Sangue - 21,5 ± 1,3 16,9 ± 0,3 14,2 ± 1,3 12,1 ± 2,3 12,7 ± 1,0 11,2 ± 2,5 10,5 ± 1,5 10,8 ± 1,9 23,5 ± 1,4 13,2 ± 2,9 12,9 ± 1,7 12,7 ± 2,1 12,6 ± 0,2 12,3 ± 0,9 11,8 ± 0,8 12,7 ± 0,7 Quadro 2: Registo da humidade das amostras, ao longo do tempo e ensaio.

12 Humidade (%) Silva et al. Evolução da humidade nas amostras não lavadas 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 T0 T2 T4 T6 Tempo E + H Mx E + H + T Mx + T E + H + S Figura 6: Evolução da humidade nas amostras não lavadas Erva + Hera - Não T0 T6 Coliformes Totais Coliformes Fecais Coliformes Totais Coliformes Fecais 3,0E+3 2,4E+3 3,0E+5 2,2E+5 Mistos - Não 3,0E+3 2,6E+3 3,0E+5 2,8E+5 Erva + Hera + Terra - Não Mistos + Terra - Não Erva + Hera + Sangue - Não Mistos + Sangue - Não 2,4E+4 2,4E+4 3,0E+6 2,7E+6 1,8E+4 1,6E+4 2,1E+6 2,0E+6 4,8E+6 4,7E+6 7,1E+8 7,1E+8 5,2E+6 5,0E+6 6,8E+8 6,5E+8 12 Erva + Hera - 2,9E+3 2,4E+3 2,4E+5 2,3E+5 Mistos - Erva + Hera + Terra - Mistos + Terra - Erva + Hera + Sangue - Mistos + Sangue - 2,7E+3 2,7E+4 3,2E+4 3,7E+6 6,1E+6 2,5E+3 2,8E+5 2,4E+5 2,7E+4 2,8E+6 2,7E+6 3,0E+4 3,4E+6 3,1E+6 3,0E+6 4,0E+8 3,9E+8 6,1E+6 7,7E+8 7,7E+8 Quadro 3: Registo de coliformes totais e fecais presentes nas amostras no início e no final do processo de compostagem.

13 Humidade (%) 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa Evolução da humidade nas amostras lavadas 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 T0 T2 T4 T6 Tempo E + H Mx E + H + T Mx + T E + H + S Figura 7: Evolução da humidade nas amostras lavadas Humidade Relativamente a humidade, no início dos ensaios (T0), as amostras apresentaram um excedente de lixiviado, o que se traduziu numa elevada percentagem de humidade. A partir de T1a humidade foi controlada, tendo-se esta mantido na ordem dos 10-20%, de forma a manter as condições necessárias a uma boa degradação de matéria orgânica, conforme se pode verificar no quadro 2 e figuras. 6 e Microbiologia De acordo com o quadro 3, foram observados valores superiores de coliformes totais nas amostras contendo sangue relativamente às que não possuem este substrato. Nas amostras de resíduos verdes sem adição de substratos o número de microrganismos não sofreu diferenças significativas durante o período em análise. A presença de elevado número de coliformes fecais no final da compostagem poderá constituir um problema adicional, quando o produto for aplicado às culturas. Aconselha-se o estudo adicional de um método para higienização e remoção de possíveis patogénicos durante o processo de compostagem

14 Silva et al. CONCLUSÕES Em todos os ensaios efectuados, verificou-se a produção de composto. Contudo, constatou-se que a adição de substratos aos resíduos verdes utilizados, nomeadamente sangue de porco e terra podem desempenhar um papel importante no processo de compostagem. As fontes adicionais de nutrientes parecem fomentar a elevação da temperatura observada nas pilhas, promovendo, deste modo, um processo de degradação da matéria orgânica mais eficaz. Para os diferentes parâmetros não foram observadas diferenças significativas entre os resíduos lavados e não lavados. Contudo, será ainda necessário efectuar ensaios de ecotoxicidade de modo a avaliar a possível presença de tóxicos essencialmente associados à utilização de pesticidas na manutenção dos jardins públicos. Devido à presença elevada de coliformes fecais no final do processo aconselha-se o estudo adicional de um método para higienização e remoção de possíveis patogénicos no composto final. 14

15 20 e 21 de Maio de 2011 ULHT, Lisboa REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CMVFX, (2010) Levantamento sobre resíduos verdes. EN (2002) Characterization of waste leaching Compliance Test for Leaching Granular Waste Materials and Sludges Part 2: One Stage Batch at a Liquid to Solid Ratio of 10 l/kg for Materials with a Particle Size Below 4 mm (without or with Size Reduction). European Committee for Standardization (ed.). CEN, Brussels Belgium. FERRÃO P., et al.. (2007) O contributo de uma bolsa de resíduos - Estratégias de desenvolvimento da gestão de resíduos sólidos em Portugal. Lisboa. Portugal. LANDIS, W.G., YO, M.H.. (1999) Introduction to Environmental Toxicology Impacts of Chemicals upon Ecological Systems. USA. MOREIRA, R, et al. (2007) Testes de germinação com compostos. Revista Tecnologias do Ambiente. Portugal. NEN (1995) Leaching Characteristics of Solid Earthy and Stony Building and Waste Materials. Leaching Tests. Determination of the Leaching of Inorganic Components from Granular Materials with the Column Test. Dutch Standards Committee. 15 RODRIGUES, A., et al. (1995) Co-composting of sweet sorghum biomass with different nitrogen sources. Almada. Portugal. SHAW I., CHADWICH J. (1998) Principles of Environmental Toxicology. London, UK.