III A CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA NA COMPOSTAGEM

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1 III A CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA NA COMPOSTAGEM João Tinôco Pereira Neto (1) Engenheiro Civil pela UFMA; Mestre em Eng. Sanitária pela UFPB; Ph.D em Eng. Sanitária e Ambiental (1987) pela Universidade de Leeds; Professor Titular da Universidade Federal de Viçosa (UFV); Consultor em Resíduos Sólidos de vários Órgãos Nacionais e Internacionais; Profissional agraciado com a Comenda do Meio Ambiente pela OAB. Marcelo de Paula Neves Lelis Engenheiro Civil pela UFV. Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos (1998) pela UFMG. Assessor do Centro Mineiro para Conservação da Natureza (CMCN). Coordenador Técnico do Laboratório de Engenharia Sanitária e Ambiental (LESA) da Universidade Federal de Viçosa. Endereço (1) : Laboratório de Eng. Sanitária e Ambiental / Departamento de Eng. Civil - Universidade Federal de Viçosa - Cep: Viçosa (MG). Tel (31) ; Fax (31) ; lesa@mail.ufv.br RESUMO A compostagem de resíduos orgânicos se constitui no método mais antigo de reciclagem e tratamento de resíduos orgânicos. Quando a compostagem é utilizada no tratamento de resíduos contaminados por compostagem, estes passam a apresentar sério risco quando manipulados, principalmente em populações de baixa renda que encontra-se mais susceptível a esta situação. Grande parte da bibliografia especializada parece concordar que a manutenção de temperaturas termófilas (próxima a 60º C) por um curto período (que varia de uma hora a três dias, de acordo com o autor) são suficientes para eliminar os microrganismos patógenos da massa de compostagem. Os autores do presente trabalho não concordam com essas afirmativas, alertam aos danos que essa prática pode causar e mostram, à luz de resultados práticos, que são necessários, no mínimo, 20 dias sob temperatura termófila, para que se obtenha índices satisfatórios de eliminação de microrganismos patógenos no processo de compostagem. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos orgânicos, compostagem, contaminação, patógenos. INTRODUÇÃO A compostagem constitui-se um dos mais antigos processos de reciclagem (terciária) de resíduos orgânicos de que o homem tem conhecimento. Trata-se de um eficiente processo de tratamento existente em várias concepções (de baixo custo), as quais, em sua quase totalidade, mantém grande simplicidade e flexibilidade operacional para tratar quantidades diversificadas de resíduos orgânicos. Os principais problemas de contaminação na compostagem são devidos à determinados elementos químicos (a exemplo dos metais pesados) e dos microrganismos patógenos. Em relação ao primeiro caso, vários trabalhos de pesquisa desmitificaram cientificamente os erros de interpretação e exageros sobre o tema (1, 2, 3), principalmente porque pouquíssimos resíduos orgânicos de uso na compostagem são contaminados por metais pesados. Já no segundo caso, da contaminação biológica, a grande maioria dos resíduos orgânicos são, na verdade, contaminados, direta ou indiretamente, por patógenos, ovos de helmintos, ovos e/ou larvas de insetos, etc. Este fato se constitui em grave problema sanitário, pela possibilidade de contaminação do homem por via direta (quando em contato com esses resíduos ou com o composto), ou indiretamente, através de vetores biológicos (moscas, mosquitos, etc.) e alimentos contaminados. Dentre as principais causas da contaminação biológica na compostagem, podemos citar: a) o tipo de processo de compostagem utilizado; b) a eficácia do controle operacional exercido; e c) as interpretações errôneas sobre a inativação desses agentes contaminantes no processo. ABES Trabalhos Técnicos 1

2 A maioria dos parâmetros de controle da contaminação biológica na compostagem baseiam-se em tabelas (Quadro 1), que fornecem o tempo de inativação do patógeno em função da temperatura. Essas tabelas registram que temperaturas termófílas próximas a 60ºC, mantidas por 60 minutos são suficientes para inativar patógenos presentes na massa de compostagem (exceção feita aos ovos de ascaris). No intuito de melhor esclarecer sobre esses problemas e provar que esses valores não representam, absolutamente, a realidade prática que ocorre nos processos (podendo, inclusive, contribuir para maiores problemas de contaminação na compostagem), o presente trabalho apresenta dados de pesquisas que comprovam ser necessário, em condições reais de trabalho, no mínimo, vinte (20) dias sob temperatura termófila para termos uma inativação satisfatória dos patógenos, seguindo-se, obrigatoriamente, a fase de maturação do processo onde ocorre, inclusive, a ação natural de antibióticos na eliminação de eventuais patógenos remanescentes. Quadro 1: Condições de inativação de parasitas e microrganismos patógenos na compostagem Microrganismo/Parasita Temperatura (ºC) Tempo (minutos) Necator Americanus Entamoeba histolistica 45 3 Entamoeba hostolistica (cistos) 55 Micrococcus pyogenes Ascaris lumbricoides* 50 a m a 43 h Streptococcus pyogenes Taenia saginata 55 3 Corynebacterium Diphtheriae Salmonella Sp Salmonella Typhosa Shigella Sp Escherichia Coli E. Coli (cistos) Trichinella spiralis (larvas) 55 3 Trichinella spiralis (cistos) 60 1 Bricella Abortus Micobacterium Tuberculosis * diferentes valores encontrados por diversos autores OBJETIVOS O objetivo do presente trabalho é, portanto, provar que constitui-se um grande erro assumir que a eliminação de agentes patógenos na compostagem possa se dar pelo que preconizam algumas bibliografias especializadas, ou seja, com a manutenção de temperaturas termófilas próximas a 60º por uma hora (5 e 6). Neste sentido serão apresentados vários resultados de pesquisas utilizando diferentes substratos (lixo urbano, lodo de esgotos, resíduos agrícolas e resíduos agro-industriais) que comprovam, estatisticamente, ser impossível obter a eliminação de microrganismos patógenos nas práticas de compostagem, nesses curtos períodos indicados. Os autores mostram como proceder operacionalmente para obter a correta eliminação dos patógenos na compostagem de qualquer tipo de resíduo orgânico. 2 ABES Trabalhos Técnicos

3 METODOLOGIA Os experimentos, aqui referidos, constituíram-se de leiras de compostagem, montadas com média de 700 kg de material, sendo utilizado como matéria-prima a fração orgânica do lixo urbano, resíduos agrícolas, lodo de esgotos domiciliares e resíduos agro-industriais. Para efeito de avaliação da eficiência do processo, serão apresentados os resultados referentes à mineralização dos resíduos orgânicos (sólidos voláteis e/ou relação C/N). Os processos de compostagem utilizados foram diferenciados (conforme indicado nos Quadros), e variam desde uma versão do processo windrow (processo LESA de compostagem) com aeração por reviramento manual, até os processos desenvolvidos por aeração forçada. Em todos os experimentos citados, independentemente do sistema operacional utilizado (windrow/lesa ou leiras estáticas aeradas) o princípio teórico do processo foi, obviamente, inalterado. Este consistiu em buscar a garantia de que os principais parâmetros que têm influência sobre a eficiência do processo, permanecessem sob rígido controle. Isto significa manter, na fase de degradação ativa, a temperatura na faixa termófila de 40 a 65 o, a umidade nos limites de 45 a 60% e a oxigenação da massa de compostagem variando de 0,2 a 0,8 m 3 de ar por quilo de sólidos voláteis por dia (sendo os limites inferiores encontrados nas leiras aeradas por reviramento e os superiores nas leiras aeradas mecanicamente). A aeração manual foi desenvolvida, segundo os critérios descritos do Processo LESA de Compostagem, no qual o ciclo de reviramento das leiras se dá a cada 3 dias no primeiro mês do processo, seguindo-se de um reviramento a cada 6 dias até o fim da fase de degradação ativa. A aeração mecanizada, das leiras estáticas aeradas, foi desenvolvida segundo descrito na bibliografia especializada (7, 8 e 9). Neste processo, um separador (Secomac/46), com motor de ½ HP de potência, injeta ar na massa de compostagem, segundo o controle de um mecanismo eletromecânico, em feedback, por uma sonda de controle (termistor) que informa ao sistema eletrônico (relé/termostato), a temperatura da massa de compostagem. Quando esta temperatura informada for maior do que a temperatura máxima de controle das leiras (65 o C), o sistema eletrônico aciona o soprador e a leira é automaticamente aerada. O sistema conta também com um temporizador ( timer ) que aciona o soprador (por 2 minutos a cada ciclo de 30 minutos) nos casos em que a temperatura máxima da leira for menor que 65 o C. A determinação das taxas de aeração (0,2 a 0,8 m 3 de ar/kg s.v/dia) seguem as recomendações propostas nas pesquisas desenvolvidas pela Universidade de Leeds e a Universidade de Federal de Viçosa. RESULTADOS As análises microbiológicas, parte relevante do trabalho, são apresentadas em termos da contagem da população de microrganismos indicadores de patógenos, a exemplo dos Estreptococcus fecais. Diversos resultados de pesquisas utilizando a compostagem artesanal (Windrow/Lesa) e o sistema de aeração forçada são apresentados. Nestes experimentos foram utilizados materiais diferenciados, conforme referência junto às respectivas tabelas. A seguir são apresentados alguns resultados encontrados: ABES Trabalhos Técnicos 3

4 Quadro 2: Variação na População de Estreptococus fecais na compostagem Parâmetro Período de Monitoramento (dias) 1 a fase 2 a fase Sólidos Voláteis (%) 53,5 37,5 28,1 25,9 25,3 24,2 22,0 Relação C/N 24,3 14,5 13,9 10,9 12,1 11,2 9,2 Estreptococus fecais 2x10 5 3x10 5 8x10 4 2x10 4 8x10 3 5x10 2 <10 2 Sólidos Voláteis (%) 52,1 32,8 29,8 26,2 24,9 28,8 22,3 Relação C/N 28,2 19,0 12,0 11,1 10,7 10,3 10,2 Estreptococus fecais 5x10 3 1x10 6 3x10 5 7x10 4 1x10 4 2x10 3 <10 2 Material utilizado: fração orgânica do lixo urbano Fonte: LELIS, M.P.N., 1998 Quadro 3: Variação na População de Estreptococus fecais, Relação C/N e Sólidos Voláteis durante a Compostagem Fase ativa (dias) Dias Parâmetro Experimento Estreptococos fecais PLTA-10-P 4x10 5 4x x10 4 7x Relação C/N PLTA-10-P Sólidos Voláteis PLTA-10-P 72,00 69,03 66,50-61,50 - Estreptococos fecais PLTA-11-P 5x10 6 5x x10 4 5x Relação C/N PLTA-11-P Sólidos Voláteis PLTA-11-P 65,00 52,85 52,26-47,43 - Estreptococos fecais PLTA-12-N 2x10 5 2x10 5 5x10 3 4x Relação C/N PLTA-12-N Sólidos Voláteis PLTA-12-N 71,12 69,10 68,50-67,27 66,84- Estreptococos fecais PLTA-13-N x10 4 4x Relação C/N PLTA-13-N Interrompi do Sólidos Voláteis PLTA-13-N 75,22 72,50 71,00-66,18 Interrompi do Estreptococos fecais PLTA-14-H x10 4 2x Relação C/N PLTA-14-H Sólidos Voláteis PLTA-14-H 77,88 74,00 70,50 49, Obs: PLTA- Pilha de Lixo Triturada Aerada (modo positivo e negativo) Material utilizado: fração orgânica do lixo urbano previamente triturada Fonte:Nóbrega, C.C. (1991) 4 ABES Trabalhos Técnicos

5 Quadro 4: Variação na População de Estreptococus fecais e Relação C/N durante a Compostagem Fase ativa (dias) Parâmetro Experimento Estreptococus fecais Exp-90% Relação C/N Exp-90% Estreptococus fecais Exp-80% Relação C/N Exp-80% Estreptococus fecais Exp-70% Relação C/N Exp-70% Material utilizado: Bagaço de cana (%) e esterco bovino Fonte:Vitorino, K.M.N. (1991) Quadro 5: Variação na População de Estreptococus fecais Período de Maturação (dias) Experimento x10 7x10 8 4x10 7 2x10 4 7x x10 3x10 6 2x10 3 2x x10 9x10 8 2x10 7 4x x x10 15x10 8 6x x Material utilizado: Exp. 1: Lodo de esgoto Exp. 2: 70% de lodo de esgoto e 30% de fração orgânica do lixo urbano Exp. 3: 60% de lodo e 40% de cavaco de madeira Exp. 4: 60% de lodo e 40% de composto maturado Fonte:Gouvêa, L.C. (1995) Quadro 6: Variação na População de Microrganismos Indicadores Durante a Compostagem Período de Compostagem (dias) Parâmetro Experimento Escherichia coli R5 1,4x10 7 1,0x10 4 4x10 4 1,4x10 7 4x10 3 6x10 3 <10 2 Clostridium perfringens R5 1,4x10 5 2x10 4 3x10 3 1,4x10 7 3x10 4 2x10 4 <10 2 Salmonela R5 _ Escherichia coli R8 1,0x10 7 _ 1x10 5 1,4x10 7 5x10 3 1x10 3 <10 2 Clostridium perfringens R8 2x10 4 1,4x10 7 4x10 4 2x10 3 <10 2 Salmonela R8 280 _ _ Material utilizado: Lodo de esgoto e fração orgânica do lixo urbano Fonte:Pereira Neto, J.T. (1987) CONCLUSÕES Os resultados apresentados mostram, com base nos experimentos criteriosamente monitorados, que de fato torna-se um absurdo, além de constituir-se em grande perigo para a saúde pública, avaliar a eliminação de microrganismos patógenos na compostagem com base em simples recomendações que preconizam tempos de apenas uma hora ou dois a três dias sob temperaturas termófilas (com o respaldo das tabelas de inativação de patógenos amplamente divulgadas (Quadro 1). Existem vários fatores intrínsecos aos processos de compostagem que jamais permitirão que a eliminação dos patógenos ocorra em períodos tão curtos quanto preconiza boa parte da bibliografia sobre o assunto. Dentre esses fatores, podemos citar, também: a heterogeneidade do material, o tamanho das partículas, a existência de ABES Trabalhos Técnicos 5

6 zonas mortas nas leiras de compostagem (base/flancos inferiores) e a possibilidade, real, de recontaminação, a depender do grau de mineralização da massa de compostagem. Os resultados de pesquisas, publicados neste trabalho, mostram claramente que para a obtenção de um produro final livre de contaminantes biológicos, é necessário manter um rígido controle do processo (oxigenação, umidade), onde o binômio: temperatura/tempo tornam-se parâmetros de suma importância para a efetiva eliminação dos contaminantes biológicos (a exemplo dos patógenos) na compostagem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. EGREJA FILHO, F. B. Avaliação da ocorrência e distribuição química de metais pesados na compostagem do lixo domiciliar urbano. Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, com parte das exigências do Curso de Agroquímica, para a obtenção do título de Magister Scientiae. Viçosa, FERNANDES, P. A. L. Estudo comparativo e avaliação de diferentes sistemas de compostagem de resíduos sólidos urbanos. Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pela Universidade de Coimbra. Coimbra, GOLUEKE, C. G. Biological processing: Composting. In: Handbook of Sold Waste Management. V. N. Reinholds, p New York. 4. GOUVÊA, L.C. Estudo da compostabilidade do lodo de esgoto e avaliação da distribuição química de metais pesados no decorrer do processo. Viçosa: Curso de Agroquímica da UFV, p. Dissertação (Mestrado...) Universidade Federal de Viçosa. 5. LICHTIG, J.; LIMA, J. S; MENK, J. R. F.; OLIVEIRA, E. Composto feito de lixo pode contaminar hortaliças. Revista Ciência Hoje, Vol. 24/Nº 139, pág , junho/ LELIS, M.P.N. Estudo e Avaliação do Balanço de Umidade na Compostagem: Determinação dos limites toleráveis em função da velocidade de degradação e controle de impactos ambientais (produção de odor e chorume). Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, p. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Minas Gerais. 7. NÓBREGA, Cláudia Coutinho. Estudo e avaliação de um método híbrido de aeração forçada para compostagem em leiras. Campina Grande: Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPB, p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária e Recursos Hídricos) Universidade Federal da Paraíba. 8. VITORINO, K.M.N. Estudo da compostabilidade de resíduos de usinas de açúcar e de álcool. Campina Grande: Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPB, p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária e Recursos Hídricos) Universidade Federal da Paraíba. 9. PEREIRA NETO, J. T. Aspectos epidemiológicos na compostagem. Revista Bio, n. 01, outubro/dezembro PEREIRA NETO, J.T. On the treatment of municipal refuse and sewage sludge using aerated static pile composting a low cost technology approach. Department of Civil Engineering, p. Dissertação (Doctor of Philosophy) The University of Leeds England 6 ABES Trabalhos Técnicos