Compostagem cama de frango de corte

RESUMO: O objetivo deste estudo foi avaliar o processo de compostagem da cama de frango, após diluição e separação de sólidos. O ensaio foi conduzido em um período de 90 dias, utilizando-se a cama de frango de corte da 4º reutilização (Capítulo 3), retida em malha de 3 mm após diluição de 4:1 (água/cama). Foram utilizados para montagem da leira 348,94 kg de cama de frango (matéria natural). Após o enleiramento dos materiais, monitorou-se semanalmente a temperatura da leira e do ambiente. A leira foi revolvida a cada sete dias manualmente e pesada a cada 15 dias. Quando necessário, foi ajustada a umidade da leira, adicionando água até que esta atingisse 60% de umidade. A temperatura teve seu pico (68 °C) na segunda semana de compostagem influenciando na redução final da leira que foi de 75% de peso na matéria seca. A cama retida na peneira se mostrou favorável ao processo de compostagem, apresentando uma relação C:N de 11:1, o que influenciou na redução de 25 % dos sólidos totais do enleiramento.

1. Introdução

A compostagem é definida, atualmente, como um processo biotecnológico, desenvolvido em meio aeróbio controlado, realizado por uma colônia mista de microrganismos tendo como objetivo, segundo Tsutya (2000), a conversão biológica de matéria orgânica putrescível para uma forma estabilizada, destruição de patógenos, redução da umidade e produção de um produto que possa ser utilizado na agricultura.
Todo resíduo orgânico, quer seja de origem animal ou vegetal, tende a se decompor se deixado amontoado à superfície ou no solo (NAKAGAWA, 1992) e há relatos da utilização do processo de compostagem desde a antigüidade na China (Stentiford et al. 1983 citado por ALVES, 1996). Entretanto, somente a partir de 1920 passou a ser estudada cientificamente (CARVALHO, 2001).
Como a compostagem é um processo conduzido por microrganismos, estes necessitam de água em suas atividades e mesmo em sua estrutura, além disso, todo nutriente necessário ao metabolismo celular precisa ser dissolvido em água antes de sua assimilação. A umidade ideal deve estar entre 50 e 55% (KIEHL, 2002).
A compostagem é uma técnica idealizada a fim de acelerar a estabilização aeróbia e a humificação da porção fermentável dos resíduos vegetais ou animais através da ação de microrganismos específicos obtendo-se como produto final o composto orgânico (KIEHL, 2002), que pode ser aplicado no solo com várias vantagens sobre os fertilizantes químicos de síntese, exercendo influências tanto nas propriedades físicas quanto nas propriedades químicas do solo.
O objetivo desse estudo é avaliar o processo de compostagem da cama de frango de corte após a diluição e a separação das frações sólidas líquidas.

2. Material e Métodos

A pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Digestão Anaeróbia do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias/UNESP- Campus de Jaboticabal, o qual está instalado em local cujas coordenadas geográficas são: 21°15'22" S; 48°18'58" W e altitude de 575 metros.

A leira foi montada no pátio de compostagem que está construído no Departamento de Engenharia Rural e possui piso de concreto, cobertura com lona plástica, pé direito de 2,0 m e declividade de 2 %. O processo de compostagem teve duração de 90 dias.

2.1. Materiais utilizados na compostagem, montagem e monitoramento da leira (temperatura e peso)

O ensaio foi conduzido utilizando-se a cama de frango de corte de 4º reutilização, retida em malha de 3 mm após diluição de 4:1 (água/cama). A cama foi coletada em um galpão comercial da cidade de Descalvado-SP (Figura 1, 2, 3, 4 e 5).


Figura 1. Abertura de uma vala em cada box para coleta da cama.
Figura 2. Espaço para homogeneização da cama após a coleta.


Figuras 3,4 e 5. Sistema de separação de sólidos e líquidos da cama de frango (Cama in natura, separação dos sólidos e fração líquida resultante).


O fluxograma com o sistema de peneiramento está apresentado na Figura 6.


Figura 6. Fluxograma do delineamento dos tratamentos peneirado (com diluição 4:1 e separação de sólidos e líquidos) e não peneirado (sem diluição e separação), para biodigestão anaeróbia e compostagem da cama de frangos de corte.


Foram utilizados 348,94 kg de cama de frango/MN para montagem de uma leira. A cama utilizada estava com as seguintes características químicas: umidade (59,40 %), sólidos totais (40,36 %), nitrogênio (3,79 %) e carbono (44,29 %).
Após o enleiramento dos materiais, monitorou-se semanalmente a temperatura das leiras e do ambiente no pátio de compostagem com termômetro digital. A leira foi revolvida a cada sete dias manualmente e pesada em balança digital a cada 15 dias. Quando necessário, foi ajustada à umidade da leira, adicionando água até que esta atingisse 60% de umidade.
Para obter um material mais homogêneo, ao fim do processo de compostagem, o material foi separado em peneira com malha de 10 mm (Figura 7).


Figura 7. Início do processo de compostagem (Figura A); Material final peneirado após 90 dias de enleiramento (Figura B); Material retido em peneira com malha de 10 mm no fim do processo (Figura C); Perspectiva do material peneirado e retido na peneira ao final da compostagem (Figura D).


2.2. Determinação dos teores de sólidos totais e voláteis

As amostras destinadas às determinações dos teores de sólidos totais e voláteis, da leira, foram acondicionadas em latinhas de alumínio previamente tarados, pesados para se obter o peso úmido (Pu) do material e em seguida, levadas à estufa com circulação forçada de ar, à temperatura de 65ºC até atingirem peso constante e em seguida, resfriadas em dessecador e pesadas novamente em balança com precisão de 0,01 g, obtendo-se o peso seco (Ps). O teor de sólidos totais foi determinado segundo metodologia descrita pela APHA (2000).

Onde:

No qual: ST = teor de ST, em porcentagem;
U = teor de umidade, em porcentagem;
PU = peso úmido da amostra, em g;
PS = peso seco da amostra, em g.

Em seguida as amostras foram previamente moídas em moinho IKA® A11 basic, para determinação de todas as análises experimentais realizadas.
Para a determinação do teor de sólidos voláteis, os materiais secos obtidos após a determinação do teor de sólidos totais, foram pesados em cadinhos de porcelana e levados à mufla a temperatura de 575ºC durante um período de 2 horas, após resfriamento em dessecadores, os materiais foram pesados em balança com precisão de 0,0001 g, obtendo-se o peso de cinzas. O teor de sólidos voláteis foi determinado a partir de metodologia descrita pela APHA (2000).

Onde:

No qual : SV = teor de SV, em porcentagem;
PU = peso úmido da amostra, em g;
Pm= peso obtido após queima em mufla, em g.
Os sólidos voláteis foram expressos, portanto, em porcentagem da matéria seca.

2.3. Digestão e quantificação de minerais

As amostras coletadas foram digeridas, utilizando-se do método da digestão ácida Nítrico-Perclórica, que promove a digestão total da matéria orgânica à base de ácido nítrico (HNO3) e ácido perclórico (HClO4) levados ao bloco digestor, segundo metodologia descrita pela APHA (1998).

Com este extrato foi possível determinar-se os teores dos macro e micronutrientes fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e sódio (Na) em g/100g e zinco (Zn), cobre (Cu), manganês (Mn) e Ferro (Fe) em mg/kg, segundo Bataglia et al. (1983).
A digestão das amostras para determinação do nitrogênio foi realizada utilizado ácido sulfúrico (H2SO4) e mistura digestora composta por sulfato de sódio (Na2SO4), sulfato de cobre (CuSO4.5H2O) e selenito de sódio (Na2SeO3). O nitrogênio foi determinado por meio da utilização do destilador micro-Kjeldahl, cujo princípio baseia-se na transformação do nitrogênio amoniacal (NH4)2SO4 em amônia (NH3), a qual é fixada pelo ácido bórico e posteriormente titulada com H2SO4 até nova formação de (NH4)2SO4, na presença do indicador ácido/base, conforme metodologia descrita por SILVA (1981).
Os teores de fósforo foram determinados pelo método colorimétrico utilizando-se espectrofotômetro HACH modelo DR-2000. O método baseia-se na formação de um composto amarelo do sistema vanadomolibdofosfórico em acidez de 0,2 a 1,6 N, onde a cor desenvolvida foi medida em espectrofotômetro, determinando-se assim a concentração de fósforo das amostras, por meio da utilização de uma reta padrão traçada previamente a partir de concentrações conhecidas, entre 0 e 32 μg de P/mL. Os padrões foram preparados conforme metodologia descrita por Malavolta et al. (1991).
Os demais elementos foram quantificados através da leitura em espectrofotômetro de absorção atômica GBC, modelo 932 AA.

2.4. Teor de carbono orgânico

O princípio do método para a determinação de C fundamenta-se no fato da matéria orgânica oxidável ser atacada pela mistura sulfo-crômica, utilizando-se o próprio calor formado pela reação Dicromato de potássio com o ácido sulfúrico como fonte calorífica; o excesso de agente oxidante, que resta desse ataque, é determinado por titulação com sulfato ferroso ou sulfato ferroso amoniacal. O método oferece a vantagem de não oxidar a fração de matéria orgânica não decomponível durante o período de compostagem, baseado em KIEHL (1985).
Foram coletadas amostras quinzenais para calcular a matéria orgânica compostável (MOC %), multiplicando-se o teor de carbono orgânico encontrado pelo fator 1,8 e a matéria orgânica resistente à compostagem (MORC %), subtraindo a matéria orgânica total pela matéria orgânica compostável (Lossin, 1971 citado por KIEHL, 1985).

2.5. Análise estatística dos dados

Os dados foram submetidos à análise de variância pelo procedimento GLM do SAS program version 9.1. (2003) e as médias comparadas pelo Teste de Tukey a um nível de significância de 5%.




3. Resultados e Discussão

3.1. Temperatura da Leira

Os resultados que se referem ao acompanhamento da temperatura durante o período de compostagem estão representados na Figura 8.

Este parâmetro é considerado como um fator determinante na eficiência do processo sobre a redução das características poluentes do resíduo e por isto é utilizado como indicador da performance do processo de compostagem.

Independente do material que será utilizado como substrato para o processo de compostagem a US EPA (citado por LAU et al., 1992) recomenda que a temperatura no interior da leira atinja, no mínimo, 55 ºC e mantenha-se nesta faixa por pelo menos 3 dias consecutivos para que o número de patógenos atinja níveis aceitáveis, permitindo a aplicação no solo. Por esta razão a temperatura deve ser acompanhada durante todo o processo de compostagem.



Figura 8. Temperatura (ºC) e tendência polinomial da leira de compostagem durante os 90 dias de avaliação.

A compostagem da fração sólida da cama de frango permaneceu com temperaturas superiores a 36 ºC durante o período de enleiramento. E da 2º até a 7º semana, obteve média de 63 ºC, sendo que o pico da temperatura foi de 68 ºC na 2º semana. Esse aumento elevado da temperatura nas primeiras semanas de compostagem se dá devido ao desenvolvimento de reações bioquímicas mais intensas, conseqüência da atividade microbiológica de degradação da matéria orgânica. Com a exaustão da fonte de carbono mais disponível, a temperatura diminuiu a 40 °C, caracterizando o fim da fase termofílica (VITORINO e PEREIRA NETO, 1994).

3.2. Pesagens e sólidos totais da leira

Na Tabela 1 estão representados os pesos medidos a cada 30 dias de processo e na Figura 9 a curva da redução do peso e a tendência linear da leira com base na matéria natural.

Tabela 1. Quantidades (kg) na matéria natural (MN), na matéria seca (MS) e porcentagem (%) de sólidos totais (ST) e as reduções de ST da leira de compostagem da cama de frango retida em peneira após diluição de 4:1 (cama/água).






Figura 2. Peso (kg) na matéria natural e tendência linear da leira de compostagem durante os 90 dias de avaliação.

Observa-se, na Tabela 1 que as reduções da leira são mais representativas no início do processo, quando a atividade microbiológica é mais intensa. A redução de peso (MS) da leira de compostagem foi expressiva, sendo que o resultado encontrado foi de 35 kg MS ou seja, 25 % de redução de peso na MS. Este resultado difere dos achados de Augusto (2007), que trabalhou com compostagem de dejetos de aves de postura em sistemas automatizados com adição de fontes de carbono (T1), sem adição de fontes de carbono (T2) e dejetos de sistemas convencionais (T3), após compostagem encontrou reduções de peso de 72,3 %, 77,9 %, e 44,7 %. No entanto esta diferença se pelo tipo de substrato utilizado para compostagem.
Segundo Grossi (1993), a composição heterogênea de materiais expostos a compostagem apresenta diferenças quanto à suscetibilidade e à degradação, sendo que componentes como açúcares e proteínas são rapidamente degradados, enquanto celulose e lignina necessitam de períodos mais longos para que os microrganismos consigam degradá-los.
Verifica-se que as maiores reduções de ST ocorreram no primeiro mês do processo, sendo que até ao fim do processo de compostagem (aos 90 dias) a eficiência na degradação levou a uma redução de 25 % ST do material. Em contrapartida, Flynn e Wood (1996), avaliando o processo de compostagem de diversos materiais orgânicos, observaram uma redução de 77% em leiras montadas com palha de trigo e cama de frango de cepilho de madeira.


3.3. Teores de carbono orgânico (C) e nitrogênio (N).

Estão apresentados na Tabela 2, os teores de carbono orgânico, nitrogênio e a relação existente entre esses dois elementos.

Tabela 2. Teores de carbono orgânico (C %), nitrogênio (N %) e a relação C/N da leira de compostagem da cama de frango retida em peneira após diluição de 4:1 (cama/água).



As reduções de N foram maiores nos primeiros 30 dias de enleiramento (32 % N) isto ocorre porque atividade microbiana aeróbia encontra um ambiente mais propício para sua proliferação. Outro fato em relação à perda de N é devido à baixa relação C/N dos materiais utilizados, altas temperaturas e umidade média de 55%, que facilitam a volatilização na forma de amônia. Prochnow et al. (1995) estudando a perda de N por amônia durante a compostagem de esterco, observaram que tal perda ocorre intensivamente nos primeiros 35 dias de compostagem numa porção de 51 % do N total inicial. A redução total do N encontrada na cama de frango foi de 38 % ao passo que Mondini et al. (1996) compostaram cama de frango de serragem de madeira e observaram uma diminuição de N de 56 % em relação a inicial.
A relação C:N do composto (final) apresentou-se na faixa ideal de compostagem segundo Lopez-Real (1990) citado por GORGATI (2001), que foi de 10:1. No entanto Gorgati (2001) encontrou no composto obtido de lixo urbano relação C:N de 6,6 em leiras cobertas. Estas diferenças provavelmente possam ser atribuídas a qualidade dos substratos, e conseqüentemente à facilidade de degradação, visto que a relação tida como ideal foi estabelecida com base na hierarquia básica de decomposição, preconizada por Kiehl (1985), juntamente com diversos resultados encontrados em experimentos de compostagem, conduzidos, na maioria das vezes, com substratos contendo fontes vegetais (palhadas e/ou restos de culturas).

3.4. Teores da MO, MOC e MORC da leira

Estão apresentados na Tabela 3, os teores (%) da matéria orgânica, matéria orgânica compostável e a matéria orgânica resistente a compostagem da leira de compostagem de cama de frango retida em peneira após diluição 4:1 (cama/água).

Tabela 3. Teores da matéria orgânica (MO %), matéria orgânica compostável (MOC %) e matéria orgânica resistente a compostagem (MORC %) da leira de compostagem da cama de frango retida em peneira após diluição de 4:1 (cama/água).



A MO e a MOC apresentaram valores menores (80,25 a 70,88 % e 57,34 a 37,02 %) ao longo do tempo, apresentando uma redução no final do ensaio de 11,68 e 35,43 % em relação ao inicio da compostagem, respectivamente. Este fato se deve a utilização de matéria orgânica pelos microrganismos para sua proliferação.
Já a MORC final (33,85 %) aumentou os seus valores em relação aos seus valores iniciais (22,19 %), apresentando um incremento de 47,77 % no final do enleiramento. Com a utilização da MO pelos microrganismos e com as reduções de ST dentro da leira, ao fim do processo de compostagem, a MORC (%) tende a aumentar os seus valores.

3.5. Teores de macro e micronutrientes da leira

Estão apresentados na Tabela 4, os teores (%) de fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e sódio (Na) da leira de compostagem de cama de frango retida em peneira após diluição 4:1 (cama/água).

Tabela 4. Teores de (%) de macronutrientes da leira de compostagem da cama de frango retida em peneira após diluição de 4:1 (cama/água).



As quantidades (g/100g) de macronutrientes (P, K, Ca, Mg e Na) aumentaram ao final do processo de compostagem. Este aumento não se deve a um incremento de minerais, sendo explicado pelo aumento de concentração, já que as quantidades de sólidos totais diminuíram ao final do ensaio experimental. Observa-se que independente do nutriente avaliado, houve correspondência entre as reduções de massa seca obtidas com a compostagem e a concentração de nutrientes. Esta ocorrência revela os cuidados adotados durante a compostagem, como evitar que a leira tomasse chuvas ou ficasse excessivamente úmida e assim favorecesse a formação de chorume com conseqüente escoamento superficial e/ou lixiviação de nutrientes. Santos (2000) encontrou resultados semelhantes de concentração de P, em que ao final do processo de compostagem de camas de frango de pinus (serragem), de casca de arroz e de amendoim, respectivamente, tinham 1,87%, 2,81% e 3,23% de P. Os teores de Ca encontrados pela mesma autora foram de 3,77, 7,17 e 10,2% nas mesmas camas, como descrito anteriormente.

Estão apresentados na Tabela 5, os teores (%) de zinco (Zn), Cobre (Cu), manganês (Mn) e ferro (Fe) da leira de compostagem de cama de frango retida em peneira após diluição 4:1 (cama/água).

Tabela 5. Teores de (%) de micronutrientes da leira de compostagem da cama de frango retida em peneira após diluição de 4:1 (cama/água).



Os micronutrientes apresentaram resultados semelhantes aos macronutrientes, em relação ao aumento da concentração dos mesmos, explicado pela diminuição de sólidos totais da leira de compostagem de cama de frango.


4. Conclusões

A cama de frango retida na peneira se mostrou favorável ao processo de compostagem, apresentando uma excelente relação C:N, proporcionando um material orgânico adequado para incorporação no solo.


5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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