Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Disciplina: Resíduos Sólidos Graduação em Engenharia Ambiental 8 Compostagem Professor: Sandro Donnini Mancini Sorocaba, Abril de 2018. Dá-se o nome de compostagem ao processo biológico de decomposição da matéria orgânica contida em restos de origem animal ou vegetal. 1
Quais materiais jogamos fora? Metais Vidros Plásticos Borrachas Papéis Lixo de Jardim Restos de Comida Inorgânicos Orgânicos Quais materiais jogamos fora? Metais Vidros Inorgânicos Plásticos Borrachas Papéis Lixo de Jardim Restos de Comida Orgânicos Dá-se o nome de compostagem ao processo biológico de decomposição da matéria orgânica contida em restos de origem animal ou vegetal. 2
Decomposição conversão de organismos mortos (matéria orgânica), ou parte destes, em substâncias orgânicas ou inorgânicas simples, através da ação de um conjunto de organismos (aeróbios e anaeróbios). Termo aplicado a seres vivos; Putrefação decomposição associada à formação de cheiro desagradável. Termo aplicado a matéria orgânica, como alimentos; Biodegradabilidade decomposição. Termo aplicado a materiais (papéis, p.ex.); Quais materiais jogamos fora? Metais Vidros Plásticos Borrachas Papéis Lixo de Jardim Restos de Comida Inorgânicos Orgânicos que Não Decompõem Orgânicos que Decompõem 3
Quais materiais jogamos fora? Metais Vidros Inorgânicos Plásticos Borrachas Papéis Lixo de Jardim Restos de Comida Orgânicos que Não Apodrecem Orgânicos que Apodrecem Principais Reações de Decomposição que ocorrem com Resíduos Orgânicos Aeróbia: respiração C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6CO 2 + 6 H 2 O + energia O que durante a decomposição não der origem à glicose e esta a gás carbônico, água e energia para os microrganismos também será decomposto e parte formará um produto final que tem características de condicionador de solo ( adubo ) e é chamado composto. Anaeróbia: fermentação C 6 H 12 O 6 3 CH 4 + 3 CO 2 + energia Produtos sólido e líquido da decomposição devem ser separados e eventualmente tratados para aumentar as características de condicionador de solo. 4
Decomposição aeróbia: principal produto é o composto. É conhecida como Compostagem. Menos conhecida como compostagem aeróbia Decomposição anaeróbia: o principal produto é o metano. Alguns autores a tratam como compostagem anaeróbia. Outros acham esse termo errado. Dá-se o nome de compostagem ao processo biológico de decomposição da matéria orgânica contida em restos de origem animal ou vegetal. Este processo tem como resultado final um produto que pode ser aplicado ao solo para melhorar suas características, sem ocasionar riscos ao meio ambiente. Ótima alternativa para os resíduos sólidos agrícolas e urbanos (40-60% de matéria orgânica) brasileiros, inclusive no consorciamento com lodos de estação de tratamento de efluentes líquidos. 5
Caracterização Gravimétrica de Indaiatuba-SP, 2004/2005 FRAÇÃO COMPOSTÁVEL MATERIAL Massa Desvio Padrão Estimativa Diária (kg) MATERIAL Massa Desvio Padrão Estimativa Diária (kg) Restos de comida 40,07 6,87 54.116 Calçados 1,45 2,02 1.960 Lixo de Jardim 13,62 6,26 18.383 PEBD (filme) 2,35 1,31 3.168 Fraldas 3,64 2,38 4.919 PEBD (rígido) 0,07 0,05 88 Lixo de Banheiro 3,61 2,96 4.871 PEAD (filme) 2,42 1,00 3.262 Embalagens com mais de um material 0,98 0,77 1.319 PEAD (rígido) 1,35 0,86 1.828 Longa Vida 1,12 0,46 1.517 PP (filme) 0,90 1,03 1.208 Tecidos 6,07 4,86 8.200 PP (rígido) 0,40 0,18 545 Vidro 1,85 1,50 2.498 PS Expandido 0,53 0,46 718 Papel em Bom Estado 4,61 3,48 6.229 PS (rígido) 0,93 0,80 1.249 Papel em Mau Estado 4,61 1,99 6.224 PVC 0,71 1,12 952 Latas de Aço 1,50 0,71 2.022 PET (incolor) 0,83 0,43 1.115 Alumínio 0,45 0,41 609 PET (colorido) 0,31 0,09 412 Pilhas 0,08 0,20 108 Outros 1,81 1,01 2.449 Entulho 3,73 3,70 5.031 MANCINI, S.D.; NOGUEIRA, A.R.; KAGOHARA, D.A.; SCHWARTZMAN, J.A.S.; MATTOS, T. Recycling Potential of Urban Solid Waste Destined for Sanitary Landfills: the Case of Indaiatuba, SP, Brazil. Waste Management & Research, v. 25,,p. 517-523, 2007. Caracterização Gravimétrica de Sorocaba-SP, 2011 FRAÇÃO COMPOSTÁVEL MATERIAL Massa Erro MATERIAL Massa Erro MATERIAL Massa Erro Restos de comida 41,4 4,1 Latas de Alumínio 0,7 1,1 PEBD (filme) 1,1 0,3 Lixo de jardim 6,8 3,0 Alumínio (outros) 0,2 0,1 PEBD (rígido) 0,1 0,1 Fezes de Animais 2,9 1,2 Latas de Aço 1,0 0,6 PP (filme) 0,4 0,0 b Lixo de Banheiro 2,7 0,4 Outros Ferrosos 0,4 0,5 PP (rígido) 0,6 0,3 Fraldas 3,2 1,3 Fios de Cobre 0,8 1,5 PS expandido 0,2 0,1 Tecidos 2,8 1,2 Vidros intactos 4,8 2,1 PS rígido 0,3 0,1 Calçados 0,5 0,2 Vidros quebrados 0,6 0,4 Outros plásticos 0,7 0,6 Papel em Bom Estado 5,6 4,3 PET (incolor) 1,4 0,3 Termofixos 0,4 0,1 Papel em Mau Estado 3,2 1,0 PET (colorido) 0,3 0,1 Eletroeletrônicos 0,6 0,9 Papel Kraft 0,7 0,4 PET (óleo) 0,3 0,2 Gesso 0,2 0,4 Papelão 5,8 1,7 PET termoformado 0,3 0,1 Cerâmicas 0,1 0,2 Longa Vida 1,7 0,5 PEAD (filme) 2,0 0,4 Construção Civil 1,8 2,7 Emb. mistas (papel/plástico) 0,2 0,2 PEAD (rígido) 1,0 0,2 Perigosos 0,5 0,2 Embalagens Metalizadas 0,4 0,1 PVC 0,4 0,6 Itens Eventuais 1,1 0,4 Outros Plásticos = filmes; Cerâmicas: Argilosas e porcelana; Não foram separadas quantidades suficientes de Borracha, Madeira e Outros Plásticos Rígidos Mantovani, V.A. Caracterização Detalhada dos Resíduos Sólidos Domiciliares de Sorocaba Visando Melhorias do Sistema de Coleta Seletiva. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental da UNESP. Sorocaba, 2013. 6
Compostagem Agricultura: deficiência de Matéria Orgânica (M.O.); Incorporação artificial: restos de cultura, estercos e composto orgânico (5 t/ha) Composto: condicionador de solo produto da decomposição da matéria orgânica formado basicamente por húmus (produto da decomposição de resíduos orgânicos) e matéria inorgânica (sais minerais, terra etc.). O húmus é a soma de substâncias húmicas (como os ácidos húmicos e fúlvicos, bem como a humina e o ácido himatomelânico) e não húmicas, estas últimas sendo de composição e estrutura definidas, como aminoácidos, carboidratos, ceras, lipídeos, resinas, ácidos graxos etc. Vantagens Gerais da compostagem: Economia de aterro; Aproveitamento agrícola da matéria orgânica; Reciclagem de nutrientes para o solo; Processo ambientalmente seguro; Eliminação de patógenos. 7
Vantagens Específicas da Aplicação de Composto Orgânico:; Fornecimento de elementos nutritivos ao solo, ainda que ocorra em pequenas quantidades; Melhora no nível de aproveitamento dos adubos minerais (30-70%), pois o composto evita a rápida infiltração dos adubos inorgânicos ou sua dispersão no solo, aumentando o tempo de assimilação pelas plantas; Solubilização de nutrientes em solos minerais: processo que ocorre devido à ação dos ácidos orgânicos húmicos componentes das substâncias húmicas resultantes da decomposição da matéria orgânica; Melhora na estrutura (granulação) do solo, pois composto dá ao solo maior capacidade de absorção e armazenamento de água. Também tem efeito sobre a aeração e sobre o desenvolvimento do sistema radicular das plantas Aumento da atividade microbiana no solo, pois a matéria orgânica adicionada serve de alimento para a microbiota do solo; Tende a estabilizar o ph do solo próximo à neutralidade. A adição do composto orgânico é indubitavelmente preferível à adição da matéria orgânica sem ter sofrido o processo de compostagem, por pelo menos dois motivos: pela maior possibilidade de condicionamento do solo; pelo fato de que, no estágio inicial da decomposição biológica da matéria orgânica, observa-se a formação de ácidos orgânicos como o ácido acético e de amônia (se o composto contiver teores de nitrogênio), os quais alteram drasticamente as características químicas do solo, e ainda inibem a germinação das sementes. Por isso, não sendo possível ou viável a utilização de substâncias húmicas ou do húmus, uma das técnicas de manejo é adicionar matéria orgânica compostada ao solo. 8
Método natural: a fração orgânica do lixo é levada para um pátio e disposta em pilhas de formato variável (chamadas leiras). A aeração necessária para o desenvolvimento do processo de decomposição biológica é conseguida por revolvimentos periódicos e/ou aeração forçada. O tempo para que o processo se complete varia de três a quatro meses. 9
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Fases da compostagem Adaptação pouca coisa muda (~ 24 h) Mesófila aumento contínuo da T (25-45 o C) compostos orgânicos de fácil decomposição (açúcares, lipídios, hemicelulose e proteínas) são rapidamente degradados. Formam-se ácidos acético, propiônico, butírico e valérico, considerados muito tóxicos às plantas e capazes de acentuar o caráter redutor do ambiente, aumentando com isso a reatividade de espécies metálicas, fato que inviabiliza sua aplicação do produto no solo nesta fase; Geralmente, termina após três dias do início do processo. Fases da compostagem (continuação) Termófila - ou fase de bioestabilização T chega a 45-65 o C, o que elimina patogênicos presentes e substâncias inibidoras da germinação de sementes e do crescimento de raízes; Com aeração foraçada: até 40 dias Sem aeração forçada: pelo menos 60 dias. Maturação T cai até Tamb microrganismos sobreviventes transformam substancias mais dificilmente degradáveis (celulose, ligninas e queratinas), cujo produto é a base para a formação das substâncias húmicas. 12
FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPOSTAGEM Quantidade e tipos de resíduos; ph: mesófila: pode cair até cerca de 5,5; termófila: pode subir até 9; maturação: estabiliza-se próximo do neutro; Aeração (oxigenação); Nutrientes (em especial relação C/N: de ~30/1 para ~12/1); Umidade: entre 50-60%, limites: 40% e 65%; Temperatura (até 60º); Microrganismos (psicrófilos, mesófilos, termófilos); Método acelerado: a aeração é forçada por tubulações perfuradas, sobre as quais se colocam as pilhas, ou em reatores rotatórios, dentro dos quais são colocados os resíduos, avançando no sentido contrário ao da corrente de ar. Posteriormente, são dispostos em pilhas, como no método natural. O tempo de residência no reator é de cerca de quatro dias e o tempo total da compostagem varia de dois a três meses. 13
reator 14
Ecomark (Elias Fausto-SP) Preparo de matéria-prima Ecomark (Elias Fausto-SP) Aeração Forçada 15
Ecomark (Elias Fausto-SP) Maturação Vermicompostagem: técnica de humificação de compostos orgânicos com o auxilio de minhocas, as quais são capazes aumentar a taxa de decomposição do material de duas a cinco vezes. As minhocas vivem de forma integrada com o solo e, por isso, têm bastante influência nas suas características. Ao se locomover, esses animais ingerem o material até o equivalente ao seu peso que encontram à sua frente, e esse ao passar pelo trato digestivo sofre ação mecânica e em seguida é decomposto pela microbiota presente no intestino do animal. Finalmente, o material que não foi digerido e nem incorporado ao metabolismo do anelídeo é eliminado junto com as partículas de terra. Calcula-se que 60% do total ingerido seja convertido em vermicomposto, o qual contém elevadas quantidades de NH 4+, NO 3-, Mg 2+ e K + e compostos fosfatados que são facilmente assimilados pelas plantas devido ao seu alto grau de degradação. 16
O vermicomposto é caracterizado por ser um material rico em macro e micronutrientes, com alto teor de umidade e alta capacidade de troca catiônica. As minhocas devem ser adicionadas ao material na fase de maturação (com temperatura entre 20 e 28ºC) obedecendo à razão de um quilo de minhoca por metro quadrado de substrato. A partir desse momento não se deve revolver mais o composto, visto que as minhocas realizam tal tarefa. Após 45 dias após ter colocado as minhocas na pilha deve-se retirá-las pois o composto já esta pronto. A minhoca vermelha da Califórnia (Eisenia foetida) é a espécie mais apropriada para a vermicompostagem. É recomendada para a vermicompostagem a construção de pilhas baixas, para evitar a compactação do material e seu superaquecimento. Compostagem caseira: ainda demorado, mas equipamentos devem melhorar o processo cada vez mais. Com ou sem adição de minhocas. 17
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