PILHAS DE COMPOSTAGEM DE RESÍDUOS ORGÂNICOS MISTOS: ESTUDO EXPERIMENTAL EM SERGIPE

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1 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL PILHAS DE COMPOSTAGEM DE RESÍDUOS ORGÂNICOS MISTOS: ESTUDO EXPERIMENTAL EM SERGIPE José Daltro Filho (1) Engenheiro Civil, pela UFBa (19); Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC-USP (1988); Professor Adjunto Doutor do Departamento de Engenharia Civil e do Curso de Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal de Sergipe (UFS). Julianne Santos de Carvalho Engenheira Civil pela Universidade Federal de Sergipe (UFS), (1998); foi bolsista de Iniciação Científica do CNPq (PIBIC)/UFS de 199 a FOTOGRAFIA NÃO DISPONÍVEL Endereço (1) :Rua AD, 91 - Jardim Japiaçú - Luzia - Aracaju - SE - CEP: Brasil - Tel: (9) jdaltro@ufs.br RESUMO Apresenta-se neste artigo os resultados da experiência realizada com duas séries de cinco pilhas de compostagem, constituídas de misturas de resíduos orgânicos à base de: parcela putrecível do lixo gerado no Campus da UFS; de folhagens e de lodo de esgotos, de uma ETE, tipo Sistema Carrossel. Num primeiro momento investigou-se cinco diferentes pilhas, para a escolha da melhor mistura. Numa segunda fase do trabalho, testou-se a mistura anteriormente escolhida, a fim de chegar ao composto ótimo. Avaliou-se vários parâmetros que informam sobre a eficiência do processo. E finalmente, realizou-se testes do produto final em culturas de feijão, com resultados considerados satisfatórios. PALAVRAS-CHAVE: Compostagem, Umificação, Resíduos Sólidos Orgânicos, Pilha. INTRODUÇÃO O desenvolvimento industrial além dos benefícios proporcionados ao bem estar de uma população com bens e serviços, tem sido, entretanto, responsável pelo aumento da produção de resíduos sólidos. Esses resíduos seja de natureza doméstica, industrial ou mesmo aqueles produzidos nas estações de esgotos (lodo), têm suscitado preocupação, porque a má disposição desses materiais, gera e tem gerado, sérios riscos ao meio ambiente. As novas restrições preconizadas pelas leis ambientais, têm direcionado a um melhor gerenciamento dos resíduos, e neste contexto, a reciclagem e compostagem desses o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

2 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL resíduos parecem cada vez mais atrativos, pois pela sua forte sanitária/ambiental, asseguram a proteção esperada ao meio ambiente. conotação O lodo de esgoto é um dos problemas ambientais urbanos mais sérios, principalmente quando não se tem disposição segura dos mesmos. Em boa parte das estações de esgotos na Europa (9), os lodos são despejados (sem qualquer tratamento) no solo ou confinados em aterros, ou, utilizados em práticas agrícolas. No Brasil, em cidades com sistemas de tratamento de esgotos, não há qualquer proposta concreta do que fazer com o lodo gerado. Entretanto, deve-se salientar que a SANEPAR (Companhia de Saneamento do Paraná) () tem apoiado pesquisas nesse sentido desde 199, onde os primeiros resultados positivos, foram apresentados no início de É sabido que a gestão do lodo numa ETE, chega a alcançar até 6% dos custos operacionais da mesma. É na verdade um grande problema, por vezes uma grande limitação para a escolha de tecnologias de tratamento de esgotos que geram substancial quantidade de lodo. Para minimizar o problema da disposição, é possível a utilização de técnicas consorciadas com folhagens e com a parcela orgânica do lixo. Essa prática parece reduzir custos de implantação, além de possibilitar menores impactos ambientais. Recentemente, o Governo Federal, através do PROSAB-Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (8), vem desenvolvendo inúmeras linhas de pesquisa, no sentido de se aproveitar o lodo das estações de esgotos, com técnicas consorciadas com Resíduos Sólidos Urbanos, para aplicação na agricultura, sob a forma de adubo orgânico. Para que o consórcio dos resíduos orgânicos ocorra sem malefício ao meio ambiente e a própria cultura agrícola, faz-se necessário controlar os teores de metais pesados e de organismos patógenos, através da tecnologia de compostagem, seja ela aeróbia ou anaeróbia, ou mista. A compostagem é a arte de fazer compostos orgânicos (biofertilizante) de resíduos sólidos orgânicos, gerados no dia a dia, pelo homem. O composto é um produto homogêneo, resultante das ações biológicas, pelo qual a matéria orgânica presente nos resíduos, é convertida em outra mais estável, pela ação de microrganismos já presentes no próprio resíduo. A técnica de compostagem era muito praticada na Antigüidade. As técnicas empregadas eram artesanais e fundamentavam-se na formação de leiras ou montes (pilhas) de resíduos orgânicos, que ocasionalmente eram revolvidos. Após cessar o processo de fermentação, o composto resultante era incorporado ao solo, o que favorecia o crescimento dos vegetais. O Brasil, país essencialmente agrícola, tem pouca tradição na produção de composto orgânico, existindo apenas um número reduzido de sistemas ou usinas de compostagem instalados (). Os trabalhos pioneiros, no Brasil, com a compostagem, ocorreram através do Prof. KIEHL () da ESALQ - USP, em Piracicaba - SP. Os últimos estudos e pesquisas sobre o o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

3 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL tema, têm sido desenvolvidos na Universidade Federal de Viçosa, por intermédio do Prof. Pereira Neto e colaboradores (6)(). O desenvolvimento do processo da compostagem ocorre segundo duas fases ou etapas: Fase ativa de degradação e Fase de Maturação e Umificação. Essas fases ocorrem em períodos distintos e seqüenciais, onde permite a transformação real do resíduo orgânico in natura num fertilizante orgânico apropriado ao uso na agricultura. Para que ocorra o pleno desenvolvimento das fases supra citada, certos fatores de controle fazem-se necessários, tais como: Temperatura; taxa de oxigenação; teor de umidade; Tamanho de partícula; Concentração de nutrientes e ph. METODOLOGIA Os resíduos utilizados na mistura constituíram-se de lodo de esgotos, restos de folhagens e matéria orgânica de lixo produzido no Campus da UFS. O lodo de esgotos, foi gerado na unidade de tratamento de esgotos do conjunto Orlando Dantas, pertencente à Companhia de Saneamento de Sergipe (DESO). O lodo ali produzido é oriundo de uma unidade do tipo aeróbia, em sistema de carrossel, uma derivação da técnica de lodos ativados. As folhagens utilizadas nos experimentos, vieram das áreas verdes do Campus Universitário da Universidade Federal de Sergipe-UFS. A parcela orgânica do lixo foi retirada de uma porção do lixo produzido e coletado no Campus da UFS. Os experimentos realizaram-se segundo duas fases. No primeiro momento foram testadas (cinco) pilhas com as seguintes características (Ver Tabela 1): Tabela 1 - Composição da mistura, das cinco pilhas experimentais. COMPOSIÇÃO PILHA DATA LODO LIXO FOLHAGEM 1 1/1/9 Litros 8 Litros 1/1/9 Litros 16 Litros 3 6/1/9 Litros Litros 1/1/9 Litros Litros Litros 9/1/9 Litros Litros Nesta fase os resíduos foram investigados por um período de seis meses. No segundo momento da pesquisa, procurou-se chegar a mistura ótima das amostras vencedoras do teste anterior, conforme a análise dos resultados que se faz no item seguinte. Na Tabela, do capítulo de Análise e Discussão dos Resultados, apresenta-se as misturas testadas na segunda fase do trabalho. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

4 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL O acompanhamento do processo de compostagem foi realizado através do monitoramento: da temperatura; do reviramento das pilhas; irrigação (rega) das pilhas; análise de umidade; de sólidos voláteis e balanço de massas, das amostras representativas das pilhas. O teste de culturas para as duas fases do estudo, realizou-se com feijão, onde foi testada amostra de cada pilha em dois exemplares, ou seja, uma amostra com 1% de composto e outra com % do composto mais terra. Cada amostra continha 1 (um) litro de capacidade. A avaliação final da cultura, foi realizada com base na massa seca das plantas de feijão (folhas, caule e raízes) produzidas em cada exemplar, após 1 a dias do plantio. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS O desenvolvimento experimental do trabalho em análise ocorreu por 1 (dez) meses, onde procurou-se conhecer a mistura mais adequada para a produção do biofertilizante. No presente item faz-se a discussão e análise dos dados, segundo dois períodos ou momentos, em que foi realizado o trabalho. 1 o PERÍODO: Definição da melhor mistura entre as experimentadas. Na fase inicial, de busca da melhor mistura experimentada, fêz-se a avaliação das (cinco) pilhas através do levantamento de dados de temperatura, umidade, sólidos voláteis e balanço de massas durante o período médio de (cinco) meses (período de estiagem em Sergipe) e que se analisa a seguir. Os dados de temperatura cobriram um período de 1 semanas, mostrando que nas três seções de tomada de temperatura (topo, meio e base) houve razoável variação durante a fase ativa de degradação, onde a temperatura chegou à faixa termofílica de cinco a vinte dias de experimentação, principalmente para as pilhas, 3 e. Nos demais momentos, predominou a faixa mesofílica que culmina com a fase de maturação propriamente dita (veja-se resumo dos dados na Tabela ). Em termos do parâmetro umidade, verificou-se que no período investigado a variação média foi de 9,9% para a pilha 1;,1% para a pilha ; 8,3% para a pilha 3; 9,% para a pilha e 61,6% para a pilha. Estes valores são considerados normais, segundo a própria experiência nacional sobre o tema (Ver Tabela 3). Quanto aos teores de sólidos voláteis, chegou-se aos valores médios de 8,% para a pilha 1; 6,% para a pilha ; 6,% para a pilha 3; 61,% para a pilha e 6,6% para a pilha. Estes dados são considerados bons para as misturas experimentadas, porque a redução máxima obtida durante o processo foi de 38,6%, ocorrida na pilha (Ver Tabela 3). Para o balanço das massas, constatou-se que no final da experimentação a pilha que apresentou a melhor relação de massa de água, massa orgânica e massa de inertes foi a da pilha 1, pois nesta pilha obteve-se para a quantidade de 3 gramas, a seguinte relação:,8% de água; 36,% de matéria orgânica e 13,18% de material inerte (ver Tabela ). o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

5 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL A investigação final, para se chegar ao melhor composto, foi realizada com o teste da cultura de feijão, com posterior medição da produção de matéria seca, cujos resultados médios finais foram: Pilha Massa seca (grama) Média Final % 1% (grama) 1 1,31 1, 1,38 1,1 1,3 1,16 3,1 1,1 1,6 1,6 1,6 1,3 1,3,8 1,16 Testemunho,9 Com estes valores, percebe-se claramente, que as misturas correspondentes às pilhas 3 e, foram as que propiciaram as melhores médias nos dois testes. Nestes dois casos, a pilha 3 representa a mistura lixo mais folhagem e a pilha a equivalente aos componentes lixo, lodo e folhagens (Veja-se Fotografias 1 e ). Tabela - Temperaturas médias semanais das pilhas do primeiro momento da pesquisa. PILHA1 PILHA PILHA 3 PILHA PILHA SEMANA TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

6 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Tabela 3 - Dados referentes aos valores de Umidade e Sólidos Voláteis. 1 a FASE a FASE PILHA VARIÁVEL OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL 1 Umidade (%) 3, 68, 6, 1,8 8, 3 6,6 3,, 3 8,,1,6 Sólidos Voláteis (%) 9, 68, 1 83,8 1,1 6, 1, 8, 1,3 8 6,1 6, 8 8, Umidade (%) 66,3,, 19,1 3, 3,3 9, 3,3 6, 3, 6 3, Sólidos Voláteis (%),8 1 6,9 1 6, 6, 3, 6,1 8 81, 1,8 6, 9 8, 8, 3 Umidade (%) 68,,3,9 9,3 1,,, 68, 69,8 8 8 Sólidos Voláteis (%),1 6,6 6 6,, 6 9, 3 66,8 8,,9 6,9 Umidade (%) 66,1, 1,9 8,,1 69,,9, 66, Sólidos Voláteis (%) 63, 61,8 6,6, 9,9 6 83, 9 6,,, Umidade (%),,3 38,9 9, 6,9, 68,3 3 1 Sólidos Voláteis (%) 6,8 8 66,6 6,,6,3 9,3, Tabela - Dados referentes ao Balanço de Massas. PILH A 1 a FASE a FASE Balanço de Massas OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL M.A. 16,6, 16,9 6,6 1,3 13,98,13,8 3,63,, 1 M.O. 1,86 6, 1,3 18,1,8 9,1 6,8,3,1,, M.I. 1,8 3,,,36,6 6,88 1,,16,3,9 3,16 M.A. 19,96 1,1 1,68, 16,11 1,99 3,8 3, 3,11,1, M.O.,39,8 8,8 1,,3,3,3 6,8,6,6,6 M.I.,6 3,, 8, 6, 6,98 1,1,38, 3,6 3,3 M.A.,1 1,19 1,39,86 1,3 3,88 1,8,6,9 3 M.O.,33, 6,9 1,, 6,6,,8,1 M.I.,18,,6 1,88,6,33 3,9,1,6,83 M.A. 19,8 1,1 1,9 8, 16,3 3,1 1,9 1,6,3 M.O. 6,6 9,16 8,9 1,39 6,3 8,3,1,,3 M.I. 3,1,6,83 9,1 6,6 6, 1,6 3,,16, M.A.,1 16,31 11,68 1,1 3,8,3, M.O., 9,13 11,91,,,, M.I.,9, 6, 8,, 1,1 3,1, M.A. Massa de água M.O. Massa Orgânica M.I. Massa de Inertes o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

7 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Fotografia 1 Fotografia o PERÍODO: Definição da mistura ótima. Com as misturas de lixo + folhagens e a de lixo + lodo + folhagens, escolhidas como as melhores nas proporções representadas pelas pilhas 3 e, fez-se então, novas misturas, de forma a avaliar a melhor composição entre os componentes de cada mistura. Na Tabela, apresenta-se as possíveis misturas, através de cinco pilhas experimentais. As pilhas 1, e 3 dizem respeito à mistura lixo, lodo e folhagens, e, as e correspondem à variação da mistura lixo e folhagem. Tabela - Composição da mistura de resíduos das cinco pilhas experimentais. COMPOSIÇÃO PILHA DATA LODO LIXO FOLHAGEM 1 3/3/98 6 Litros Litros 6 Litros 31/3/98 Litros 6 Litros 6 Litros 3 8//98 6 Litros 6 Litros Litros 3//98 Litros 6 Litros //98 6 Litros Litros Os experimentos dessa a fase do trabalho ocorreram de Março a Julho de 1998, período correspondente à época chuvosa em Sergipe. O acompanhamento das cinco pilhas, em termos de temperatura, ocorreu em 19 (dezenove) semanas onde foi destacada pequena variação de temperatura entre os três níveis ou seções (base, meio e topo) de medidas dessa variável. Praticamente, nas cinco primeiras semanas predomina faixa próxima à mesofílica, para todas as cinco pilhas de compostagem. Daquele período até a 19 a semana do experimento, a variação ocorreu segundo a faixa criofílica, consoante com a temperatura ambiente, predominante no período de chuvas em Sergipe e que coincidiu com a fase de maturação do composto. Nesta fase, possivelmente, ocorreu um reduzido número de microrganismos na massa compostada, o que tornou o processo mais lento e não eliminando as sementes que brotavam e os ovos viáveis. Na Tabela 6, apresenta-se os valores de temperatura, durante as 19 semanas do monitoramento. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 31

8 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Tabela 6 - Temperaturas médias semanais das pilhas do segundo momento da pesquisa. PILHA1 PILHA PILHA 3 PILHA PILHA SEMANA TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE TOPO CENTRO BASE Nesta fase da pesquisa, os valores da Umidade apresentaram-se altos, em razão do próprio período chuvoso em que os experimentos foram realizados, portanto, eles variaram de 63,8% a 8,6%. Estas condições permitiram que a maturação dos compostos fosse retardada, necessitando de mais tempo para a sua conclusão. Na Tabela 3, mostra-se os dados de umidade das cinco pilhas, durante os cinco meses de duração do processo. Com relação aos dados de sólidos voláteis, verifica-se que os valores médios alcançados foram: 6,8%; 66,93%; 6,6%; 9,9% e 6,% respectivamente para as pilhas 1,, 3, e. Os dados gerais deste parâmetro, são considerados satisfatórios, porque permitiram redução durante o processo, na faixa dos 6,1% para a pilha 1 e 1,% para a pilha, segundo o que se apresenta na Tabela 3. O balanço das massas, aqui avaliado, permitiu observar como variou o material orgânico, a água e o componente inerte. Os resultados apresentados na Tabela 6 indicam a existência de maior prevalência do componente água seguido da matéria orgânica. Isso foi devido ao período de chuvas, em que estiveram expostas as pilhas, como já comentado em situação anterior. Para a mistura lixo, lodo e folhagem, a melhor relação MA/MO/MI foi para a pilha 1, ou seja, para a massa total média de 3,% gramas de composto obteve-se,3% de água; 16,% de matéria orgânica e,89% de material inerte. Já, com a mistura de lixo e folhagem, verificou-se que a relação mais adequada foi a correspondente da pilha, ou o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

9 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL seja, com a massa total de 3,9 gramas de composto, chegou-se a,9% de água; 1,9% de matéria orgânica e 11,% de material inerte (Veja Tabela ). A finalização do processo de verificação da mistura mais adequada, foi realizada com o plantio de sementes de feijão, segundo a preparação de semeaduras com % e 1% de composto de cada pilha, onde seriam medidos os conteúdos de massa seca de cada teste. Ao final dos quatorze dias do plantio, obteve-se os seguintes dados de massa seca, conforme o que se apresenta na Tabela. Tabela - Massa seca da cultura de feijão, das amostras das pilhas experimentadas, durante a a fase. Pilha Massa seca (grama) Média Final % 1% (grama) 1 1,1 1, 1,,,86,69 3 1,31,8 1,9 1, 1,3 1, 1,8 1,13 1,1 Testemunho,83 Os dados da Tabela mostram que para a mistura lixo + folhagem + lodo, a versão representada pela pilha 1, foi a que propiciou o melhor efeito do composto na cultura de feijão, inclusive tendo, o teste com 1% de composto, apresentado o melhor desempenho. No que se refere à mistura lixo + folhagens, a amostra da pilha, foi a que alcançou a maior média do teor de matéria seca, além de ter apresentado os valores mais uniformes (Veja-se fotografias 3 e ). Fotografia 3 Fotografia CONCLUSÕES Dos dados apresentados e analisados, pode-se concluir do presente trabalho que: Das misturas experimentadas, as correspondentes às pilhas 1 e, foram as que melhor responderam à cultura de feijão utilizada; Entre a pilhas 1 e, o composto correspondente à pilha foi considerada ótima, cuja composição compreende: 6,% da parcela orgânica do lixo e 3,6% de folhagens, isso em termos de massa; e % de lixo e 6% de folhagens em volume; o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 33

10 III - 9 o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL monitoramento na compostagem é uma medida essencial para viabilizar o potencial de fertilização do produto final. Caso haja negligência no controle do processo, o composto obtido será de qualidade indesejável; Além dos benefícios sanitários e ambientais advindos da compostagem de resíduos urbanos, a produção de composto orgânico, em particular, reveste-se de grande importância pela possibilidade da melhoria e recuperação de solos agricultáveis. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio da Universidade Federal de Sergipe e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, pela concessão de bolsa de Iniciação Científica do PIBIC/CNPq/UFS. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ANDRADE, Maurício Silva (199). Compostagem de Resíduos Vegetais A proposta de Curitiba. Trabalho apresentado no VI SLUBESA, Florianópolis-SC. 1 a 16 de junho.. FERNANDES, Fernando (1996). Aperfeiçoamento da Tecnologia de Compostagem e Controle de Patógenos. Revista SANARE. V, N. ISSN 1-1, Curitiba-PR. 3. (1996). Eficiência dos Processos de Desinfecção do Lodo da ETE-Belém com vista ao seu uso agrícola. Revista SANARE. V.. N. ISSNO KIEHL, E. J. (199). Metodologia da Compostagem e Ação Fertilizante do conjunto de Resíduos Domiciliares. ESALQ-USP Piracicaba-SP.. LIMA, L. M. Queiroz (1991). Tratamento de lixo Hermus Editora. São Paulo p. 6. NÓBREGA, Cláudia Coutinho e PEREIRA NETO, João Tinoco (1991). Proposição de um método Híbrido de Aeração Forçada. Trabalho apresentado no 16 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Goiânia-Go, a de setembro.. PEREIRA NETO, João Tinoco (1993). Maturação de Compostos Orgânicos. Trabalho apresentado no 1 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Natal-RN, 19 a 3 de setembro. 8. PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Básico. BNDES/MCT/CNPq Encartes/ STENTIFORD, Edward e PEREIRA NETO, João Tinoco (1993). Compostagem de Lodo de Esgoto: Uma Alternativa para os países Industrializados. Trabalho apresentado no 1 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Natal-RN, 19 a 3 de setembro. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 3