TRATAMENTO DE RESÍDUOS A PARTIR DE COMPOSTAGEM E VERMICOMPOSTAGEM Wagner Manica Carlesso 1, Rosecler Ribeiro 2, Lucélia Hoehne 3 Resumo: Devido ao alto crescimento populacional no mundo há uma necessidade de se produzir cada vez mais alimentos, e com isso, ocorre um aumento proporcional de resíduos orgânicos, que normalmente não são tratados adequadamente, gerando produção de odores e contaminações. Diferentes tratamentos podem ser feitos para esses resíduos e, neste artigo, foram feitas comparações entre processos de compostagem e vermicompostagem para o reaproveitamento de compostos orgânicos, uma vez que esses resíduos são biodegradáveis, isto é, se decompõem por ação microbiológica. Assim, a compostagem e vermicompostagem são processos ambientalmente corretos muito eficientes, que aceleram a decomposição de compostos transformando os alimentos em bioprodutos ricos em nutrientes que podem ser utilizados na agricultura. Palavras-chave: Compostagem. Tratamento de resíduos. Vermicompostagem. INTRODUÇÃO A fração orgânica dos resíduos urbanos é responsável pela geração de impactos ambientais importantes em áreas de aterros sanitários e depósitos irregulares, e impactos à salubridade dos ambientes urbanos pela atração de vetores de doenças. Os dejetos de animais no meio rural constituem uma fonte de poluição dos recursos hídricos e são um meio de proliferação de insetos. Na realidade brasileira, uma pequena parte é efetivamente reciclada, mas a grande maioria é destinada a aterros sanitários, em lixões ou simplesmente dispostos ao ar livre, incluindo a fração orgânica que corresponde em torno de 60% (SILVA, 2008). A compostagem e a vermicompostagem são alternativas de tratamento desses resíduos que serão indispensáveis para o desenvolvimento sustentável. Elas representam a reciclagem de nutrientes, da matéria orgânica que mantém os solos vivos e produtivos e há possibilidade de aplicação desses processos no campo e na cidade de maneira ampla e benéfica. Sendo assim, evidencia-se insistir e melhorar o conhecimento desses tratamentos, uma vez que são ecologicamente corretos, de baixo custo e os produtos gerados podem ser utilizados em diferentes áreas da agricultura (TEIXEIRA, 2004). Dessa forma, é uma questão de eficiência ecológica reciclar resíduos orgânicos considerando que todos os dias são enviados resíduos para aterros e lixões, sendo fontes de poluentes, podendo ocasionar problemas sanitários e ambientais (TEIXEIRA, 2004). 1 Graduanda em Engenharia Ambiental - Univates. 2 Graduanda em Química Industrial - Univates. 3 Química Industrial - Mestre e Doutora em Química Analítica - UFSM. - 105 -
COMPOSTAGEM A compostagem é um processo de biodecomposição da matéria orgânica dependente de oxigênio. Este tratamento é um processo biológico e de ecologia complexa por envolver grupos variados de micro-organismos em sucessão que transformam o substrato em decomposição e que afetam e são afetados pelos fatores físicos e bioquímicos envolvidos durante o processo. Diferenciase de simples decomposição da matéria orgânica que ocorre na natureza, por ser um método utilizado com predominância da ação de micro-organismos mesófilos que possuem atividade até a temperatura de 45 ºC, e os termófilos que atuam numa faixa acima de 45 ºC chegando até 60 ºC. A ação de degradação biológica usa o O 2 disponível para transformar o carbono do substrato orgânico para obter energia, o que libera CO 2, água e gera calor, que leva a um produto estável semelhante ao húmus de minhoca, denominado de composto orgânico (MASON ; MILKE, 2005). A compostagem pode ser economicamente favorável como alternativa de tratamento de resíduos quando comparada aos custos dos métodos convencionais de disposição de resíduos (EPSTEIN, 1997). Diferentes métodos de compostagem buscam promover e controlar este processo biológico intenso que se reflete na temperatura. O mais comum deles é a montagem de leiras em camadas dos diferentes materiais orgânicos resíduos vegetais, estercos, resíduos orgânicos industriais, serragens, entre outros, com revolvimentos ou aeração passiva ou forçada. A compostagem sofre diferentes estágios como fase termófila, mesófila e maturação (KIEHL, 2002). Na fase inicial ocorre a expansão das colônias de micro-organismos mesófilos e intensificação da ação de decomposição, liberação de calor e elevação rápida da temperatura. Do ponto de vista operacional, esta fase deve levar no máximo 24 horas até atingir temperatura de 45 ºC no interior das leiras. Mas, dependendo das características do material de orgânico e do método, é possível que seja mais longa - (até 3 dias) ou mais curta (menos de 15 horas) (KIEHL, 2002). A fase termófila é caracterizada por temperaturas acima de 45 ºC e predominando a faixa de 50 ºC a 65 ºC, quando ocorre plena ação de micro-organismos termófilos, com intensa decomposição do material, com formação de água metabólica, e manutenção da geração de calor e vapor d água. A dinâmica de fluxo de ar na leira de compostagem é fortemente influenciada nesta fase. O calor gerado impulsiona aeração por convecção, e a acelerada decomposição pode gerar o colapso do substrato orgânico dificultando fortemente o suprimento de ar (KIEHL, 2002). A fase mesófila caracteriza-se pela degradação de substâncias orgânicas mais resistentes por micro-organismos mesófilos, redução da atividade microbiana e consequente queda da temperatura das leiras e umidade. Enquanto a fase termófila anterior é dominada por bactérias, daqui em diante os fungos e actinomicetos possuem o mesmo papel na degradação deste material. Por fim, na maturação ocorre grande formação de compostos orgânicos, a atividade biológica é baixa e o composto perde a capacidade de autoaquecimento. Agora a decomposição ocorre a taxas muito baixas. Diversos fatores influenciam essa sucessão de grupos de micro-organismos e são afetados por ela também durante o processo de compostagem: conteúdo de oxigênio, conteúdo de água, relação carbono/nitrogênio do substrato e ph (KIEHL, 2002). A compostagem termófila é um processo fundamentalmente aeróbio. Sob condições anaeróbias as altas temperaturas não são alcançadas. Conceitualmente, aerobiose e anaerobiose se referem aos gradientes de condições altamente oxidantes e de redução respectivamente. Nos solos em que ocorrem condições aeróbias e anaeróbias, o composto pode exibir a mesma variação em microrregiões por razões similares. É comum a formação desses sítios e até zonas internas anaeróbias (<10% de O 2 ) devido ao intenso consumo de O 2 pelo metabolismo microbiano que pode superar o suprimento de O 2 via difusão passiva ou mesmo com aeração forçada. A fermentação - 106 -
é um processo que pode ocorrer nas leiras de compostagem, ou em pequenos sítios anaeróbios ou de forma generalizada quando a difusão de oxigênio é muito deficiente, sendo sinal de que o andamento do processo tem problemas. Ela se refere especificamente ao metabolismo sem um aceptor inorgânico terminal de elétrons e como resultado produz ácidos orgânicos e álcoois, ainda ricos em energia que se acumulam (KIEHL, 2002). Já a manutenção da umidade adequada é importante por dois motivos. Inicialmente a água é necessária no metabolismo microbiano, pois ela concorre com o oxigênio pelos mesmos espaços na matriz da leira. Por tanto, o excesso ou a escassez de água são capazes de estancar a atividade microbiológica. O primeiro por via indireta impedindo a difusão do oxigênio na leira, e a segunda por via direta, reduzindo a umidade a níveis desfavoráveis para atividade biológica da compostagem. No entanto, na prática, procura-se equilibrar e manter a umidade na compostagem entre 40%. Já com níveis acima de 65%, a água desloca muito do ar presente nos espaços porosos da matriz da leira e reduz a continuidade entre os poros, limitando a difusão do ar e, consequente, propiciando condições para atividade microbiana anaeróbia (KIEHL, 2002). Carbono e nitrogênio são os nutrientes mais importantes para a atividade microbiana e consequentemente para a compostagem. A relação carbono/nitrogênio (C/N) de um determinado resíduo orgânico tem influência direta sobre atividade microbiana e sobre os grupos que vão predominar em sua decomposição resultando em maior ou menor tempo de completa decomposição. Quanto maior C/N, maior o tempo de decomposição do material. Em geral considera-se acima de 50 sendo alta e valores entre 30 e 40 mais adequados à compostagem. Os micro-organismos utilizam 25 a 30 partes de C para cada parte de N assimilada. O carbono é usado como fonte de energia e para formar a estrutura das células microbianas, enquanto o nitrogênio é importante na formação das proteínas e, especialmente, DNA e RNA microbiano, influenciando diretamente na capacidade de reprodução e crescimento da população das diferentes espécies de bactérias fungos e actinomicetos (EPSTEIN, 1997). O ph tem influência em qualquer atividade microbiana. Diferentes espécies de microorganismos se adaptam e têm atividade ótima em diferentes faixas de ph, e cada resíduo utilizado na mistura para compostagem vai influenciar a dinâmica microbiana principalmente na fase inicial da compostagem. Mistura ácida (ph < 4), por exemplo, com excesso de restos de polpas de frutas e cascas de frutas, podem retardar a ação microbiana na compostagem, já que uma porção menor de espécies tem plena atividade metabólica em faixas extremas, ph muito ácido ou muito básico. Devese ter atenção para formar misturas que resultem em um ph médio entre 5,0 a 7,0 que é plenamente satisfatório à atividade microbiana (EPSTEIN, 1997). VERMICOMPOSTAGEM Posteriormente à compostagem, pode-se aplicar a vermicompostagem, que é um processo de enriquecimento do composto orgânico, conhecido como húmus de minhoca. Esses vermes ingerem materiais orgânicos no processo de decomposição e excretam matéria orgânica humificada, ou seja, um bioproduto. Para atingir a fase húmica num processo de compostagem, a total decomposição da matéria orgânica (fim do ciclo do carbono) passa por um processo lento e delicado que depende de intrínseca combinação de materiais, umidade, temperatura e micro-organismo. Pode levar meses, ou até anos. Dessa forma, com o uso das minhocas no processo de vermicompostagem pode acelerar o processo de degradação dos compostos. Estes anelídeos apressam e agilizam o ciclo do carbono, reduzindo substancialmente o tempo de percurso entre a fotossíntese e o húmus (GARG; YADAY, 2011). Os principais processos envolvidos na ação das minhocas sobre a matéria orgânica são mecânicos e biológicos, representados pelo revolvimento do composto e com a trituração - 107 -
das partículas orgânicas que passam pelo trato digestivo desses animais, respectivamente. A contribuição do efeito bioquímico está presente quando da decomposição da matéria orgânica pelos micro-organismos existentes no intestino das minhocas, gerando resíduos mais ricos em nutrientes assimiláveis pelas plantas. Esse novo pensamento promoveu a possibilidade de utilização de uma grande variedade de produtos originários da vermicultura. Entre esses produtos estão a matéria orgânica humificada e o chorume, que são utilizados na agricultura (GARG; YADAY, 2011). A vermicompostagem é um processo que utiliza minhocas para digerir matéria orgânica, e como são vermes, deu-se o nome em inglês a esse método de vermicomposting, passando a denominalo vermicompostagem em português. As minhocas são classificadas conforme sua coloração: vermelha e cinzenta. Do grupo vermelho destaca-se a minhoca vermelha (Lumbricus rubellus) e a vermelha-da-califórnia (Eisenia foetida). Já do grupo cinzenta há a minhoca do campo (Allolobophora caliginosa) e a minhoca da noite (Lumbricus ferrestris). Nas espécies comerciais destaca-se a minhoca vermelha, que é originária da Europa, se desenvolve nas camadas superficiais do solo, se reproduz o ano todo, é hermafrodita e gera grande quantidade de húmus. A espécie Eisenia foetida tem características parecidas com a vermelha e pode medir de 6 a 8 cm de comprimento. A minhoca gigante africana (Eudrilus eugeniae) tem hábitos noturnos, reprodução idêntica às espécies citadas, porém são bem maiores, podem medir até 30 cm de comprimento. Os anelídeos suportam bem a área mais fria da base do composto e por isso se proliferam rapidamente. As minhocas começam a atacar pela base o composto e vão subindo pela pilha à medida que vai se decompondo a matéria e conforme toleram a temperatura que é em torno de 13 C a 22 C a mais ideal (MARCONDES, 1996). As minhocas têm preferência por matéria orgânica pouco ácida e sem cheiro muito forte. A borra de café, as folhas de chá e de erva-mate que são descartadas após a bebida são bem aceitas pelas minhocas. A reposição de nutrientes deve ser feita uma a duas vezes por semana. A vermicompostagem pode ser utilizada para diversos tipos de resíduos, desde que esteja dentro dos limites de aceitabilidade das minhocas como, temperatura, ph, umidade, toxidade entre outros fatores que não prejudicam seu desenvolvimento (MARCONDES, 1996). VERMICOMPOSTAGEM VERTICAL Uma das questões importantes sobre vermicultura é a área necessária para criação das minhocas, pois locais como as propriedades rurais, por exemplo, possuem grandes áreas disponíveis para construção de minhocário horizontais. Porém em locais com pouca área, faz-se necessário desenvolver sistemas de criação que minimizem o espaço utilizado, sendo uma das possibilidades a vermicompostagem vertical, ou seja, a construção de minhocários como se fossem edifícios, divididos em pilhas de caixas. Considerando que este método tem grande eficiência tanto no meio rural quanto no meio urbano, pode ser utilizado em quintais de casas ou em sacadas de apartamentos, transformando os restos de alimentos em um composto orgânico de alta qualidade. Constitui-se, dessa forma, em uma inovação de processo com implementação de um método de produção significativamente melhorado (MANUAL DE OSLO, 2005). A vermicultura apresenta-se como processo ambientalmente correto, pois há a conversão de resíduos em alimentos e proporciona o tratamento destes resíduos ricos em matéria orgânica, sendo transformados em matéria orgânica mais estabilizada (vermicomposto). Uma das vantagens apresentadas pela vermicompostagem é a produção do húmus, por possuir propriedades bioenergéticas interessantes, com vista à recuperação de solos, bem como às alterações favoráveis em termos microbiológicos proporcionadas por este tratamento (FERNANDES, 2009). - 108 -
FARINHA DE MINHOCA Além das minhocas serem os precursores da vermicompostagem, pesquisas avaliam que por elas terem alto teor proteico, pode-se utilizá-las como suplemento alimentar para animais, sob forma de farinha (ROTTA et al., 2003). A farinha de minhoca é um subproduto da minhoca usada para alimentação de aves, peixes e mamíferos. A produção de farinha de minhoca é um mercado em expansão, uma vez que é um alimento de alto teor energético, contém vitaminas, altos níveis de proteína, afrodisíaca, além de ser um produto ecológico. Os benefícios do produto produzido a partir de minhocas são muitos, entre eles: aceleração do crescimento, desenvolvimento da musculatura, aumento de peso, aumenta o desempenho sexual, estimula o apetite, repõe as proteínas e aminoácidos. A farinha deve ser usada em pequenas quantidades para complementar a dieta dos animais e não para substituí-la. Desta forma a farinha produzida a partir da minhoca vermelha da califórnia pode ter até 78% de proteína e quase todos os aminoácidos estão presentes. Para produzir farinha de minhoca de boa qualidade é necessário tomar alguns cuidados, tais como: as minhocas devem ser criadas sem contaminação por metais, agentes bacteriológicos e outros materiais infectantes. Os anelídeos devem ser tratados à base de vitaminas, frutas, verduras e folhas (ROTTA et al., 2003). ASPECTOS AMBIENTAIS A vermicompostagem é uma biotecnologia que transforma resíduos orgânicos em um material benéfico ambientalmente. A maioria dos resíduos orgânicos é lançada em locais impróprios que favorecem o desenvolvimento de micro-organismos indesejáveis que podem trazer riscos à saúde humana, dependendo do nível da contaminação. No ponto de vista agrícola, os resíduos vegetais e os dejetos animais são fontes de patógenos para lavouras e para animais. Por meio da vermicompostagem, tem-se a eliminação ou redução a níveis seguros desses variados patógenos, pois o composto obtém temperatura termofílica, acima de 55 ºC, por longos períodos (EPSTEIN, 1997). A vermicompostagem é reconhecidamente uma maneira de se reduzir a disponibilidade de metais pesados presentes nos resíduos orgânicos, especialmente lodos de esgotos e outros tipos de lodos industriais que serão utilizados na agricultura. A vermicompostagem não elimina esses elementos, mas diminui a possibilidade desses metais pesados ficarem disponíveis no solo para extração pelas plantas ou para lixiviação para águas subterrâneas. Este efeito é devido à forte capacidade das substâncias húmicas (ácidos húmicos e flúvicos), presentes no composto, formarem quelatos ou, simplesmente absorverem esses metais deixando-os indisponíveis. A presença desses metais vai depender da contaminação existente na fonte geradora dos resíduos que serão utilizados no composto. Meios ácidos aumentam a disponibilidade da grande maioria desses metais pesados, mesmo na presença de matéria orgânica (BAIRD, 2002). Algumas substâncias orgânicas consideradas poluentes podem ser degradadas total ou parcialmente durante a compostagem. Essas substâncias podem ser oriundas de resíduos de agrotóxicos, de combustíveis e lubrificantes, solventes e detergentes, e podem estar presentes nos resíduos orgânicos que serão tratados. A degradação dessas substâncias vai depender da eficiência do processo de compostagem, principalmente, na capacidade do método empregado quanto à manutenção de condições aeróbicas e de temperatura, o que está diretamente ligado à atividade microbiana (EPSTEIN, 1997; POULSEN, 2003). - 109 -
CONCLUSÕES A compostagem e vermicompostagem de resíduos orgânicos podem beneficiar tanto o meio urbano como o meio rural e por isso deverão ser planejadas de forma íntegrada e com cuidados ambientais, para gerarem resultados amplos e atingirem todo o potencial de benefícios que podem ser explorados. Na compostagem ocorre a degradação dos resíduos orgânicos de uma maneira mais lenta, mas a vermicompostagem pode acelerar o processo com geração de produtos como chorume, húmus e farinha de minhoca. Também, é possível a construção de minhocários verticais, que ocupam pouco espaço, podendo ser usados até em apartamentos. Cabe destacar que a matéria orgânica produzida pela vermicompostagem pode ser usada para vitalizar solos, o húmus pode ser usado em plantas e vegetais, o chorume pode ser usado como fertilizante e as minhocas podem servir de suplemento alimentar. A matéria orgânica tem sido considerada um indicador-chave da qualidade do solo e um componente de todo ecossistema terrestre. Desse modo, uma agricultura sustentável só poderá advir de uma sociedade que se integre como um todo, onde cada vez mais a busca por soluções ambientalmente corretas se faz necessária. REFERÊNCIAS BAIRD, C. Química ambiental. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. EPSTEIN, E. The science of composting. Lancaster: Tschnomic Publishing, 1997. FERNANDES, J. et al. Utilização de Diferentes Substratos como Iscas na Captura de Minhocas, Rev. Bras. De Agroecologia, v. 4, n. 2, p. 2388-2391, nov. 2009. GARG, V. K.; YADAY, A. Vermicomposting: An effective tool for the management of invasive weed Parthenium hysterophorus, Bioresour.Technol. v. 102, n. 10, p. 5891-5895, 2011. KIEHL, E. J. Manual de Compostagem: maturação e qualidade do composto. 3. ed. Piracicaba, 2002. MANUAL DE OSLO: Diretrizes para coleta e interpretação de dados sobre inovação, 3. ed., OECD, 2005. MARCONDES, A. C.; LAMMOGLIA, D. A. Biologia: ciência da vida. São Paulo: Atual, 1994. MASON, I. G.; MILKE, M. W. Physical modelig of the compostng environment: A review. Part 1: Reactor systems. Waste Management. 2005. POULSEN, T. G. Aerobic composting in: Solid Waste Management. Aalborg: Aalborg University, 2003. ROTTA, M. A. et al. Uso da farinha de minhoca como alimento para pós-larvas de tilápia. Boletim de pesquisa e desenvolvimento 45/Embrapa, Pantanal, MS, 2003. SILVA. C. A. Uso de Resíduos Orgânicos na agricultura. In: SANTOS, G. Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2. ed. Porto Alegre: Gênesis, 2008. TEIXEIRA, L. B. et al. Processo de compostagem a partir de lixo orgânico urbano em leira estática com ventilação natural. Belém, PA: Embrapa Amazônia Oriental, Embrapa Amazônia Oriental. Circular técnica, Belém, n. 33, 2004. - 110 -