Uso de condicionadores para redução das perdas de nitro gênio durante compostagem de dejeto de suínos.

Publicado: 20/04/2016
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Introdução

Na criação tecnificada de suínos, muita preocupação tem sido atribuída ao destino final dos resíduos gera­dos por este sistema, principalmente na geração de fertilizantes orgânicos e sua aplicação no ambiente. No ano de 2010, foram abatidos, aproximadamente, 36,8 milhões de cabeças e espera-se que até o ano de 2020 este número aumente, com incremento na produção de 24% (MAPA, 2010). Assim, a demanda para o aproveitamento dos resíduos gerados na cria­ção de suínos será cada vez maior, fazendo com que a pesquisa necessite desenvolver recursos tecnoló­gicos que equalizem a relação produção/qualidade ambiental.

 

Dentre as práticas agrícolas quanto ao reaproveita­mento dos resíduos da suinocultura, vale destaque para a compostagem com impregnação dos dejetos em maravalha, processo preconizado para produtores que não apresentam áreas agrícolas suficientes para aplicação deste fertilizante orgânico, ou produtores que pretendem aumentar seu plantel e estão limita­dos pelo uso agrícola dos dejetos suínos (SARDÁ et al., 2010). Poucas pesquisas foram realizadas quanto ao manejo e a qualidade deste processo na emissão de amônia e na concentração de nitrogênio (N) no composto final, sendo que nele existe alto potencial de emissão deste gás e, portanto, perda inerente deste nutriente durante o processo (OLIVEIRA et al., 2003).

 

Para que o produto final proveniente da composta­gem possa constituir fertilizante orgânico eficiente é necessário conhecer os processos que irão contribuir para o teor de nutrientes neste composto. Dentre eles, vale destacar a adsorção/dessorção, responsá­veis pelo armazenamento e reposição de determinado nutriente; a solubilização/dissolução que consiste na inclusão ou liberação de nutriente por moléculas de dois ou mais pares iônicos; a imobilização/mineraliza­ção por microrganismos; presença de cargas posi­tivas e negativas presentes na fase sólida (sítios de adsorção); disponibilidade de elementos para forma­ção de pares iônicos; temperatura; umidade do meio; interação entre nutrientes; além de outros fatores que poderão contribuir de forma indireta na qualidade do composto.

 

O manejo dos dejetos suínos na forma de compos­tagem tem a vantagem de poder ser transportado a regiões mais distantes, quando comparado ao ferti­lizante orgânico fluido deste sistema. Resultados da literatura internacional têm demonstrado que o trata­mento dos dejetos suínos via compostagem permite que 65% do total de C inicial sejam perdidos, sendo 57% na forma de CO2, 6% na forma de CH4 e 2% como composto orgânico volátil; e do total inicial de N 60% é perdido, sendo 10% na forma de NH3, 6% na forma de N2O e 44% na forma de N2 (PAILLAT et al., 2005). Poucos trabalhos em nível nacional mostram a eficiência científica deste processo, prin­cipalmente na quantificação da emissão NH3 durante a realização do mesmo, tendo trabalhos apenas com CO2 e CH4 realizado por Higarashi et al. (2010) e Sardá et al., (2010).

 

Desta forma, o objetivo do trabalho foi avaliar o efeito de diferentes produtos capazes de adsorver nutrientes para produção de fertilizantes orgânicos com maior teor de nutrientes em sua composição, bem como mensurar a emissão do gás N-NH3.

 

Materiais e métodos

O experimento foi realizado de 20/03/2011 até 13/08/2011, em casa de vegetação por um período de 143 dias de compostagem, na Embrapa Suínos e Aves em Concórdia, SC. A região pertence ao clima subtropical úmido (Cfa), onde os meses mais frios (junho e julho) apresentam temperaturas médias em torno de 15ºC e temperatura média de 23ºC, segun­do a classificação de Köppen.

 

Os tratamentos constituíram de: controle, composta­gem apenas com maravalha; Gesso Agrícola; Car­vão (Biochar) e Super fosfato simples, todos estes aplicados com base em 10% do peso da maravalha no início do experimento; e o inibidor de urease (tio­fosfato de N-n-butil triamida, NBPT) aplicado na dose de 10 mL para cada 18 L de dejeto, durante cada im­pregnação de dejeto. Para cada leira foram colocados 300 kg de maravalha, a qual recebeu impregnações de dejeto líquido de suíno (DLS) com doses próximas de 200 L por leira, com intervalo entre aplicações de uma semana a fim de evitar o escorrimento do cho­rume. O dejeto utilizado foi coletado na granja de suí­nos da Embrapa Suínos e Aves, onde estão alojados 48 suínos em terminação, com produção diária de 0,336 m3 de dejeto.

 

As leiras de compostagem apresentaram dimensões de 1,5 x 2,0 x 1,0, para comportar os 300 kg de maravalha. O processo de amostragem do composto foi realizado antes da impregnação com dejeto suíno, abrindo-se uma trincheira na leira para coletar várias amostras simples ao longo do perfil para constituir uma amostra composta. Para cada leira foram cole­tadas quatro amostras compostas para determinação química dos teores de C, N total, P e K de acordo com metodologias oficiais (CUNNIFF, 1995).

 

A emissão de NH3 foi determinada conforme metodo­logia descrita por Oliveira et al (2008), que se baseia na retenção de NH3 em ácido fosfórico, através da reação de transformação de NH3 em NH4. Espumas de dimensão de 8 x 8 cm e densidade de 20 kg m-3, foram embebidas em 11 mL de ácido fosfórico (0,5 N), sendo 5% do volume glicerina líquida. Em segui­da, foram colocadas sobre placas de PVC de 10,0 x 10,0 x 0,2 cm e envolvidas por uma camada de fita de politetrafluoroetileno, que é permeável ao NH3 e impermeável à água. Os absorvedores foram armaze­nados em sacos plásticos fechados até o momento da sua colocação sobre a leira de compostagem, para evitar contaminação com o NH3 do ambiente, sendo posteriormente lavada com 300 mL de água destilada. A quantidade de NH3 volatilizada foi deter­minada por arraste de vapor, em aparelho micro-Kjel­dahl utilizandose alíquota de 20 mL com a adição de 20 mL NaOH (10 mol L-1), sendo o destilado recolhi­do em 10 mL de indicador de ácido bórico e posterior titulação com H2SO4 0,005 mol L-1.

 

Os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F, empregando-se as quatro repetições por leira para avaliar o efeito entre os diferentes condi­cionadores utilizados durante a compostagem e análi­se de regressão para verificar o comportamento da variável ao longo do tempo de compostagem (Figuras 1, 2 e 3).

 

   

Figura 1.  Aplicação do Biochar (carvão) no composto no início do experimento. 

  Figura 2. Revolvimento.   Figura 3. Vista lateral leira de compostagem, com 14 dias.

 

Resultados e discussão

A temperatura é o principal indicador da atividade mi­crobiológica no processo de compostagem, atingindo valores de até 66ºC (Figura 4). Este valor de tempe­ratura é decorrente da geração de calor pela ativida­de microbiológica durante o processo de oxidação da matéria orgânica (KIEHL, 2004). A elevação da tem­peratura nas leiras nos primeiros dias de instalação do experimento revela o fato dos microrganismos estarem aproveitando a matéria orgânica lábil do de­jeto suíno, bem como a boa aeração pela maravalha ainda não transformada. Já com o passar do tempo e com a decomposição da maravalha em partículas menores, há redução do espaço poroso, diminuindo a aeração e reduzindo a atividade dos microrganismos aeróbios. Vale ressaltar que, além da temperatura, outras condições como pH, qualidade da fonte de C, entre outras podem favorecer os microrganismos com capacidades metabólicas específicas (RYCKE­BOER et al., 2003, HUANG et al., 2006).

 

Figura 4. Contraste para temperatura (ºC) em razão de diferentes condicionadores e o controle em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.

 

As práticas de revolvimento e posterior impregnação do dejeto promovem a aeração da leira, assim como a introdução de carbono lábil (de fácil decomposição) e aumento de umidade, condições que favorecem a atividade microbiológica, o que faz coincidir os picos de aumento de temperatura para cada impregnação de dejeto suíno (Figura 4). Após 44 dias, verificou­-se abaixamento nas temperaturas das leiras que se mantiveram até os 117 dias.

 

A ação dos condicionadores para evitar a perda de N em compostagem com dejeto suíno proporcionou maiores valores de temperatura interna da leira na maior parte do tempo, variável que consolida maior atividade microbiológica, com especial ênfase NBPT e carvão (Figura 4).

 

O teor de N nos compostos durante o primeiro mês de compostagem demonstra que houve preservação do N nos tratamentos que receberam condicionado­res (Figura 5), resultados que podem ser explicados em virtude do processo com Carvão adsorver a molécula N-NH4+ em sítios de ligação. Já nos trata­mentos com Gesso e S. Simples há a formação de pares iônicos, do N-NH4+ como o sulfato de amônio e o fosfato de amônio; enquanto que a aplicação do NBPT no dejeto permitiu preservar a molécula ureia por maior tempo, reduzindo o processo de amonifica­ção do N.

 

Entre 44 e 109 dias de compostagem houve redução e posterior aumento no teor de N determinado pelo método de Kjeldahl nos tratamentos que recebe­ram os condicionadores (Figura 5). Estes resultados podem ser explicados em virtude da maior atividade microbiológica nestes mesmos tratamentos, resul­tados justificados pelo aumento de temperatura interna das leiras (Figura 4), lembrando que quando há maior quantidade e atividade microbiológica há também a maior imobilização e posterior mineraliza­ção do N. Vale ressaltar ainda que a única vez em que o tratamento controle mostrou resultados de temperatura superior aos demais tratamentos foi aos 85 dias de compostagem. Com estes resultados é possível afirmar que o composto produzido com a adição de Carvão, Gesso, NBPT e S. Simples permite alcançar teores de nitrogênio por Kjeldahl próximos de 12 g kg-1 em base seca, próximo dos 30 dias de compostagem, enquanto o tratamento controle, para alcançar este mesmo teor, necessita de 67 dias para alcançar a mesma eficiência (Figura 5).

 

Este aumento do teor de nitrogênio por Kjeldahl nos tratamentos com condicionadores permitiu alcançar menor relação C/N em relação ao tratamento con­trole até 30 dias de compostagem (Figura 6). Vale ressaltar também que houve maior atividade micro­biológica nestes tratamentos demonstrados pela temperatura interna da leira (Figura 4), que permitiu ocorrer à perda de C orgânico do sistema, na medida em que este elemento foi transformado em CO2 pela atividade dos microorganismos (KIEHL, 2004). A relação C/N no final do composto apresentou valores em torno de 45, situando-se acima dos valores en­contrados por Sediyama et al (2000) e Keller (1991), com valores entre 10 e 14, para compostos orgâ­nicos produzidos a partir de dejetos de suínos. Este resultado pode ser explicado pela alta relação C/N do composto natural (maravalha) utilizada no experi­mento, sendo necessário maior tempo até alcançar a etapa de maturação do processo.

 

 
Figura 5. Teor de N total pelo método de Kjeldhal do com­posto (g kg-1) em razão de diferentes condicionadores em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.   Figura 6. Relação C/N do composto em razão de diferentes condicionadores em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.

 

Houve menor emissão do N-NH3 nos primeiros dias de compostagem para os tratamentos Gesso, NBPT, S. Simples e Carvão, com exceção apenas para o tratamento com carvão, que apresentou maior emis­são de N-NH3 durante apenas cinco amostragens (Figura 7). Após 47 dias de compostagem houve re­dução em todos os tratamentos na emissão diária de amônia. Vale ressaltar que no início da compostagem os microrganismos ligados à amonificação apresen­tam alta atividade para liberação do N presente nos compostos orgânicos do dejeto suíno, não havendo competição com os microrganismos do meio, à medida que a população de outros microrganismos vai aumentando, principalmente os decompositores. A emissão de amônia cresceu acentuadamente com o aumento da temperatura, o que induz maior amonificação do nitrogênio no composto orgânico e que a redução da temperatura proporciona diminuição da emissão de N-NH3 (SZANTO et al., 2007; GUO et al., 2012). Desta forma o aumento da temperatura das leiras é resultado da degradação microbiológica intensiva da matéria orgânica, produzindo uma gran­de quantidade de N-NH3 no mesmo período (FUKU­MOTO et al., 2003).

 

Em quase todas as observações para emissão de amônia, os tratamentos Gesso e S. Simples apresen­taram menor emissão (Figura 7), resultado justifica­do pela presença de S e P nestes condicionadores formando pares iônicos, ocorrendo a formação de sulfato de amônio ((NH4)2SO4) ou fosfato de amônio ((NH4)2HPO4), uma vez que o Super Fosfato Simples possui 16% de P2O5, 18 a 20% de Ca e 10 a 12% de S, enquanto o Gesso possui 0,5 a 0,8% de P2O5 17 a 20% Ca e 14 a 17% de S (MANUAL..., 2004).

 

Estes resultados de emissão de N-NH3 por dia (Figu­ra 7) resultaram na emissão acumulada de N-NH3 (Figura 8), a qual demonstrou a eficiência dos trata­mentos Gesso e S. Simples com 38 e 43% menos emissão em relação ao controle após 138 dias de compostagem. Já nos tratamentos Carvão e NBPT não houve grande redução na emissão de N-NH3 acumulado em relação ao controle, com 2 e 11% menos, respectivamente.

 

Figura 7. Contraste para emissão de amônia em razão de diferentes condicionadores e o controle em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.

 

O teor de P aumentou no composto até 143 dias (Figura 9). É importante lembrar que este nutriente não está sujeito à perda por lixiviação no sistema de compostagem e, quando há sítios específicos de adsorção e assimilação pelos microorganismos, ele é preservado no processo (SINGH, 2005). No final do experimento, os teores de P ficaram entre 11 e 18 g kg-1 em base seca. Este maior incremento de P nos tratamentos S. Simples e Gesso é explicado pela pre­sença deste nutriente em suas composições quími­cas, sendo que no S. Simples eles está na forma de ortofosfato (H2PO3-) enquanto no Gesso se encontra associado a fosfato mono ou bicálcico.

 

Os teores de K no composto apresentaram valores entre 6 e 8 g kg-1 em base seca de acordo com o tratamento, sendo que houve saturação após 81 dias de compostagem (Figura 10). Este elemento é facilmente perdido por processos de lixiviação por ele ser muito solúvel em água e devido a haver poucos sítios de ligação específicos no material ainda não decomposto. O potássio não participa da estrutura dos compostos orgânicos e prevalece em formas so­lúveis, ocorrendo preferencialmente na fase líquida.

 

 
Figura 8. Emissão de N-NH3+ acumulado do composto em razão de diferentes condicionadores em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.   Figura 9. Teor de P (g kg-1) do composto em razão de di­ferentes condicionadores em compostagem com dejeto de suíno em leito de maravalha. 

 

Figura 10. Teor de K (g kg-1) do composto em razão de diferentes condicionadores em compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha.

 

A quantidade de N acumulada no composto em 143 dias de compostagem variou de 5,1 a 6,5 kg lei­ra-1 entre tratamentos (Tabela 2), sendo que estes valores foram inferiores a quantidade aplicada de 13,5 kg leira-1 na forma de dejeto suíno (Tabela 1). Pode-se observar que nos tratamentos Controle e NBPT houve perda de 62% do N aplicado; já para os tratamentos Carvão, S. Simples as perdas foram de 55%; e o Gesso alcançou as menores perdas, com o valor de 51%. Para o K os valores de acúmulo se mostraram pouco inferiores, com valores de 3,8 a 3,9 kg leira-1 em relação à quantidade total aplicada de 4,3 kg leira-1, o que corresponde a perdas de 10% nos tratamentos. O P, devido a estar menos sujeito a processos de perdas, pelos sítios específicos de adsorção, teve acumulo foi em torno de 3,9 a 7,0 kg leira-1, com a quantidade aplicada de 4,0 kg leira-1, sendo que nos tratamentos Controle, Carvão, Gesso e NBPT as perdas de P ou acréscimo no composto final foram insignificantes, enquanto que no trata­mento com S. Simples houve acréscimo de 52% de P no composto final.

 

Tabela 1. Teor de nutrientes do dejeto suíno e quantidade aplicada de nutrientes em cada aplicação nos 143 dias de com­postagem.

 

Tabela 2. Teor de nutrientes e quantidade total no composto final após 143 dias de compostagem com dejeto suíno com o uso de condicionadores. Valores expressos em base seca

 

Recomendaões técnicas

O uso de condicionadores reduz as perdas de nitrogênio total durante o processo de compostagem com dejeto suíno em leito de maravalha, sendo o gesso agrícola o de maior eficiência. As maiores concentrações de nitrogênio nos compostos com condiciona­dores é, principalmente, em razão a menor volatiliza­ção deste nutriente, com ênfase para gesso e super simples, os quais demonstraram redução de 38 e 43% do nitrogênio emitido na forma de amônia (N-NH3).

 

Referência

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***O artigo foi originalmente publicado pela Embrapa Suínos e Aves, em junho-2015, disponível em sua página web.

 
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