MANEJO AERÓBIO DE DEJETOS DE GADO LEITEIRO Sérgio Bastos
Introdução Os dejetos dos bovinos confinados nos sistemas de produção de leite são uma fonte preocupante de poluição ambiental e devem ser tratados de forma a minimizar os efeitos poluidores e diminuir os riscos de proliferação de doenças para o próprio gado ou para as pessoas envolvidas na produção de leite e seus familiares. Além da preocupação com a própria saúde é importante também manter uma atitude de responsabilidade com o meio ambiente fazendo com que as próximas gerações consigam usufruir de um mundo cada vez mais sustentável. 2 Legislação A própria legislação ambiental, cada vez mais exigente, procura garantir que a natureza seja respeitada. Recentemente foi aprovada a Portaria IAP n 162 de 10/07/2018 do Instituto Ambiental do Paraná[2] (https://www.legisweb.com.br/legislacao/?id=364512) que estabelece critérios para o Licenciamento Ambiental de empreendimentos de bovinocultura confinada e semiconfinada de leite e de bovinocultura confinada de corte. A portaria estabelece padrões para o licenciamento da atividade em função da tipologia do empreendimento, do sistema de criação e do número de cabeças dos animais. Também estabelece a documentação necessária para o protocolo de licenciamento ambiental de acordo com essa classificação. Define também procedimentos para coleta, contenção, armazenamento e tratamento dos dejetos gerados pela atividade, assim como padrões para emissão e reaproveitamento dos mesmos em demais atividades, como o lançamento dos efluentes em corpos hídricos.
Sistemas de Criação Basicamente podemos dividir os principais sistemas de instalação para bovinocultura confinada de produção leiteira em: 3 Figura 1: Compost Barn Sistema Compost Barn É basicamente um estábulo com material de compostagem. Desenvolvido na década de 80 nos Estados Unidos, este sistema encontra um número crescente de adeptos no Brasil. Ele consiste de um galpão ventilado e aberto internamente com uma área de descanso comum para o gado, sem repartições. Essa área de descanso é revestida por um material, denominada cama, formada essencialmente por serragem, aparas de madeira e esterco compostado. O princípio de funcionamento deste sistema é a compostagem desta cama e um dos pontos principais para o seu correto funcionamento é o manejo diário do material que a compõe para a sua aeração. Este sistema visa aumentar a produtividade, proporcionar maior conforto para as vacas, redução de odores e de doenças nos animais e a redução dos custos
da instalação para o produtor, evitando inclusive a construção de esterqueira. 4 Sistema Free Stall Este Sistema consiste num galpão ventilado com baias individualizadas onde os animais permanecem lado a lado. As baias são forradas por uma cama normalmente de areia e são destinadas ao descanso dos animais. A outra parte do galpão é constituída por uma área comum destinada a alimentação e exercícios. É um dos sistemas de criação de gado leiteiro preferidos pelos produtores no Brasil. Figura 2: Free Stall Sistema Tie Stall Caracterizado pelo confinamento total do animal onde as vacas permanecem lado a lado em baias individuais e são mantidas presas por uma corrente no pescoço. Elas recebem
a alimentação diretamente no cocho e geralmente ficam soltas apenas na hora da ordenha quando fazem um pouco de exercício. É um sistema mais utilizado para rebanhos pequenos e não apresenta tendência de crescimento em função do bem-estar do animal. Um estudo [3] comparativo entre os sistemas Free Stall e Compost Barn não apresentou diferenças significativas entre eles em relação à higiene dos animais, locomoção, conforto e incidência de mastite. 5 Manejo dos Dejetos Dependendo do sistema de instalação de bovinocultura os dejetos dos animais apresentarão consistências diferentes e basicamente elas definirão o melhor sistema de manejo em função do conteúdo de umidade. Conforme Campos[1] o esterco pode ser classificado de acordo com três consistências: sólido (16% ou mais de sólidos totais), semi-sólido (12 a 16% de sólidos totais) e líquido (com menos de 12% de sólidos totais). Figura 3: Tie Stall
Compostagem No sistema Compost Barn os dejetos dos animais são misturados com o material da cama e sofrem o processo de compostagem. Com o processo de compostagem ocorrerá produção de dióxido de carbono (CO 2 ), água e calor a partir da degradação dos componentes orgânicos da cama. As fezes e urina das vacas fornecem os componentes orgânicos (carbono, nitrogênio, água e microrganismos) que serão primordiais para o processo de compostagem. O oxigênio usado no processo de compostagem é resultante do revolvimento e aeração diária que deve ser realizada na cama. Para o sucesso no processo de compostagem são necessários a manutenção de níveis adequados de oxigênio, água, temperatura, quantidade de matéria orgânica e atividade dos microrganismos, que produzem calor suficiente para secar o material e reduzir a população de microrganismos causadores de doenças, como exemplo, podemos citar a mastite clínica e as patologias podais. Para que a umidade seja controlada, a temperatura da cama deve variar de 54a65 C a 30 cm da superfície da cama, ou seja, o controle da temperatura da cama é uma forma de avaliação da qualidade da compostagem. A utilização do resíduo das camas, após a retirada das instalações, torna-o mais interessante e sustentável, pois o produto pode ser distribuído na área de lavoura ou vendido para produtores. 6 Manejo do Esterco Sólido O esterco é raspado mecanicamente, evitando-se ao máximo o excesso de água. O esterco retirado diariamente pode ser distribuído em locais cobertos ou não para o escoamento do excesso de umidade e posteriormente pode ser distribuído nas áreas de cultura. Pode também ser levado para a esterqueira ou para o processo de compostagem.
Manejo do Esterco Líquido Neste sistema há a necessidade de construção de tanques (esterqueiras) para a coleta, tratamento e homogeneização do esterco líquido proveniente da limpeza das instalações, contendo os dejetos dos animais e os resíduos de alimentação provenientes da lavagem. Eles devem ser diluídos em água na proporção 1:1 ou menos para garantir que a concentração de sólidos totais fique abaixo dos 12%. Diluições com menos de 5% de sólidos facilitam a posterior irrigação. A capacidade de armazenagem dos tanques vai depender de diversos fatores como o sistema de tratamento adotado, tamanho do rebanho, sistema de confinamento, diluição dos dejetos e do tempo de retenção hidráulica que varia se o sistema de tratamento for aeróbio ou anaeróbio, além de outros fatores. O sistema de tratamento mais utilizado nestes tanques (esterqueira) é o anaeróbio, mas existe também a opção de realizar o tratamento da forma aeróbia. 7 Tratamento Anaeróbio A estabilização do material armazenado na esterqueira é realizada através da decomposição da matéria orgânica presente no meio. Este trabalho é um processo biológico realizado pelos microrganismos presentes no tanque e ele pode ser um processo aeróbio (com oxigênio) ou anaeróbio (sem oxigênio). O desenvolvimento de um processo ou de outro vai depender do tipo de microrganismos presente no tanque de dejetos e a sua população predominante vai depender basicamente da quantidade de oxigênio dissolvido no tanque. O oxigênio dissolvido no tanque é absorvido pelos microrganismos presentes e se esgota rapidamente de forma a promover o desenvolvimento de uma população de microrganismos anaeróbios, ou
seja, que não necessitam de oxigênio para se desenvolver. Estes microrganismos digerem o material orgânico presente no tanque gerando como subprodutos deste processo o dióxido de carbono, a amônia, compostos a base de enxofre, incluindo o sulfeto de hidrogênio conhecido também como gás sulfídrico, além do gás metano. Esse processo requer um tempo de retenção em torno de 120 dias para o material seja estabilizado e possa ser reaproveitado como fertilizante na lavoura uma vez que é rico em nutrientes, principalmente nitrogênio, fósforo e potássio. 8 Mau Cheiro Uma das características do processo anaeróbio desenvolvido na esterqueira é o mau cheiro decorrente dos subprodutos formados por este processo biológico. Esse mau cheiro pode atrair e promover a proliferação de vetores causadores de doenças nos animais ou nas próprias pessoas envolvidas no processo de produção. Os compostos de enxofre, principalmente o sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico resultante do processo de decomposição anaeróbia da matéria orgânica possui um odor característico de ovos podres. O mau cheiro resultante deste processo é um dos pontos enfatizados na Portaria IAP n 162 de 10/07/2018 do Instituto Ambiental do Paraná [2] em relação à localização das construções para criação dos animais, armazenagem, tratamento e disposição final de dejetos. Ela estabelece que devem ser consideradas as condições ambientais da área e do seu entorno, bem como, a direção predominante dos ventos na região, de forma a impedir a propagação de odores para cidades, núcleos populacionais e habitações mais próximas. Uma das formas de eliminar o problema do mau cheiro é a utilização do processo aeróbio ao invés do processo anaeróbio de tratamento.
Tratamento Aeróbio Se o nível de oxigênio dissolvido no tanque (esterqueira) for mantido constante, os microrganismos predominantes serão os do tipo aeróbio, ou seja, microrganismos que necessitam de oxigênio para sobreviver. Neste caso as condições aeróbias vão promover o desenvolvimento de uma população aeróbia de microrganismos que serão os responsáveis pela decomposição da matéria orgânica contida nos dejetos. O processo de decomposição desenvolvido por estes microrganismos é diferente daquele desenvolvido pelos microrganismos anaeróbios e os subprodutos resultantes também serão diferentes, basicamente dióxido de carbono, água e células de microrganismos. Não há a formação dos compostos de enxofre e consequentemente do sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico responsável pelo mau cheiro. Também não há a formação de amônia e o nitrogênio resultante do processo está contido em forma solúvel nas células do microrganismos. Para manter o nível de oxigênio dissolvido no tanque promovendo o desenvolvimento dos microrganismos aeróbios necessários para este processo é preciso que seja fornecido oxigênio para o tanque ou esterqueira de forma contínua através do processo de aeração. Campos[1] em seu estudo apresenta detalhadamente as características do processo aeróbio no tratamento dos dejetos do gado leiteiro. 9 Vantagens do processo aeróbio Em relação ao processo de fermentação anaeróbio, ou seja, o processo anaeróbio de tratamento, o processo aeróbio apresenta os seguintes benefícios: Tempo de retenção ou tempo necessário para a degradação da matéria orgânica e estabilização do material. O processo
aeróbio de decomposição da matéria orgânica é cerca de dez vezes mais rápido que o processo anaeróbio permitindo que a utilização do material estabilizado como fertilizante por exemplo possa ser realizado muito antes; O nitrogênio, um dos principais nutrientes necessário para o desenvolvimento da lavoura, responsável pela formação da clorofila e da respectiva coloração verde, pelo crescimento vigoroso e pelo desenvolvimento da densa vegetação, está presente no material estabilizado na forma solúvel que é absorvida pelo solo e transferida para as plantas ao contrário do nitrogênio resultante do processo anaeróbio que basicamente está na forma volátil que não vai ser absorvida pelo solo. O resultado é um biofertilizante de maior valor nutritivo que vai diminuir a necessidade de complementação com outros fertilizantes, promovendo o desenvolvimento de uma cultura abundante e de um solo mais fértil; A eliminação do mau cheiro, pois entre os subprodutos do processo aeróbio não se encontram os compostos de enxofre. Um estudo [4] realizado no Japão aponta ainda a diminuição de patógenos principalmente através do monitoramento de E: Coli em função da aplicação de aeração intensiva nos dejetos de gado leiteiro. 10 Aeração O fornecimento de oxigênio para o tanque ou esterqueira é realizado através do processo de aeração que consiste em introduzir bolhas de ar nos dejetos líquidos do tanque. O ar atmosférico que respiramos contém cerca de 21% de oxigênio. O fornecimento constante de bolhas de ar no interior do tanque ou ou esterqueira faz com que ocorra o fenômeno de transporte do
oxigênio contido na bolha de ar para o meio líquido através da superfície de troca da bolha. Quanto maior a superfície de troca entre o meio ar e o meio líquido, mais eficiente será a transferência de oxigênio para o meio líquido. Quanto menor for o tamanho da bolha de ar, maior será a sua superfície de troca em relação ao volume da própria bolha, ou seja, quanto menores forem as bolhas de ar, melhor será a eficiência no fornecimento de oxigênio para o meio líquido. Da mesma forma, quanto mais tempo as bolhas de ar permanecerem imersas no líquido, mais tempo haverá para a transferência de oxigênio e mais eficiente será o processo. Para realizar o processo de aeração, ou seja, o fornecimento de bolhas de ar de forma contínua no interior do tanque, é necessário um equipamento denominado aerador. Um destes equipamentos, especialmente desenvolvido para essa finalidade é o MasterMixer. 11 O MasterMixer Figura 4: Processo de Aeração do MasterMixer O MasterMixer é um equipamento eletromecânico que desenvolve duas funções ao mesmo tempo: a aeração e a homogenei-
zação do líquido através da mistura promovida pela sua hélice. Composto de um motor elétrico submersível de 5 CV que gira a 3570 rpm, ele promove a rotação de um rotor de aeração composto por pastilhas de metal duro. Girando em alta velocidade ele desenvolve uma pressão negativa que suga o ar atmosférico através de uma tubulação de PVC e o introduz através de uma câmara, passando pelo rotor e gerando através do fenômeno de cavitação, bolhas de ar de pequeno tamanho que são imersas no líquido. Ao mesmo tempo um sistema de redução diminui a rotação para 200 rpm para acionar uma hélice de 480 mm de diâmetro que promove a movimentação do líquido ao seu redor homogeneizando o líquido e também impulsiona as bolhas de ar geradas no rotor de aeração para frente a fim de aumentar o rendimento de transferência de oxigênio. Para a utilização em lagoas ou esterqueiras o MasterMixer é fornecido com um flutuador com bóias marítimas, onde ele é fixado e cuja regulagem de altura de funcionamento é feita através de uma catraca. Este flutuador permite a opção de instalação de um mecanismo de movimentação automática que aproveita a energia da própria hélice do MasterMixer para promover essa movimentação. Com isso, o flutuador com o MasterMixer se desloca ao longo de uma corda esticada ao longo do tanque ou da lagoa e que delimita a direção do movimento. Ele se desloca de um lado a outro do tanque, fazendo a inversão do movimento de forma totalmente automática quando alcança um batente fixado na própria corda. Assim ele consegue varrer toda a extensão do tanque ou lagoa permitindo que a oxigenação seja feita de forma completa, além de melhorar a eficiência na homogeneização de todo o volume do tanque. 12
Figura 5: MasterMixer no Flutuador Referências Bibliográficas [1] A. T. CAMPOS,W. A. FERREIRA, A. A. PACCOLA, J. L. JÚNIOR, R. C. ULBANERE, R. M. CARDOSO, and A. T. CAMPOS. Tratamento biológico e reciclagem de dejetos bovinos em sistema intensivo de produção de leite. Ciênc. agrotec., 26-2:426 438, 2002. [2] Instituto Ambiental do Paraná. Portaria 162. 10/07/2018. [3] E. A. ECKELKAMP, J. L. TARABA, K. A. AKERS, R. J. HARMON, and J. M. BEWLEY. Sand bedded freestall and compost bedded pack effects on cow hygiene, locomotion, and mastitis indicators. Livestock Science, 190:48 57, 2016. [4] D. HANAJIMA, Y. FUKUMOTO, T. YASUDA, K. SUZUKI, K. MAEDA, and R. MORIOKA. Bacterial community dynamics in aerated cow manure slurry at different aeration intensities. Journal of Applied Microbiology, 111:1416 1425, 2011.
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