Unidade de compostagem para o tratamento dos dejetos de suínos (Parte 1)

O Brasil é o único país da América Latina incluído na lista dos 10 maiores produtores mundiais de carne suína, sendo responsável por 7,5% das exportações mundiais. O rebanho suíno nacional em 2005 foi estimado em 32.396.439 cabeças, concentrando na região Sul cerca de 13.889.514 cabeças (42,87% do rebanho nacional) (Miele, 2006).

O Sul do país, por se constituir na região mais tradicional e sede das empresas líderes de mercado, tem uma participação ainda maior no alojamento de matrizes industriais (rebanho tecnificado), nos abates sob o Sistema de Inspeção Federal (SIF) e nas exportações. A região tem mais de 80% dos estabelecimentos suinícolas tecnificados, tanto pela sua importância nos abates totais, mas sobretudo por ter uma escala de produção menor comparado às regiões Sudeste e Centro-Oeste, com presença predominante da agricultura familiar.

Em termos de dinâmica espacial, a região Sul manteve nos últimos sete anos sua participação no rebanho e aumentou sua participação nas exportações, enquanto ocorreu aumento dos abates inspecionados nas regiões Sudeste e Centro-Oeste, sendo que esta última também apresentou crescimento na sua participação no rebanho suíno nacional (Miele, 2006).

Santa Catarina destaca-se pela grande tecnificação de sua produção, sendo a suinocultura uma atividade importante do ponto de vista econômico e social, uma vez que se constitui em ferramenta de fixação do homem no campo e meio de geração de empregos diretos e indiretos em toda a cadeia produtiva (Miele, 2006).

Os dejetos de suínos, até a década de 70, não constituíam fator preocupante, pois a concentração de animais era pequena e o solo das propriedades tinha capacidade para absorvê-los, como adubo orgânico. O desenvolvimento da suinocultura intensiva trouxe a produção de grandes quantidades de dejetos que são lançados ao solo, na maioria das vezes, sem critério e sem tratamento prévio, transformando-se em uma grande fonte poluidora dos mananciais de água (Oliveira, 2002; Oliveira, 2004).

Os criadores de suínos destinam grandes volumes de recursos com o intuito de melhorar a produção e a produtividade, mas muitas vezes esquecem de investir no controle da emissão de poluentes e na utilização agronômica dos dejetos. De acordo com Konzen (2003) os dejetos de suínos podem se constituir em fertilizantes eficientes na produção de grãos e de forragens, desde que adequadamente dosados e estabilizados antes de sua utilização.

Os alarmantes índices de contaminação dos recursos naturais e a redução da qualidade de vida nos grandes centros produtores, são indicativos de que boa parte dos efluentes da produção de suínos estão aportando direta ou indiretamente ao solo e nos cursos d'água, sem receber um tratamento adequado (Perdomo, 2001).

Os dejetos de suínos podem apresentar grandes variações em seus componentes, dependendo do sistema de manejo utilizado e principalmente da quantidade de água em sua composição (Oliveira, 2004).

O sistema tradicional de manejo de dejetos utilizado na Região Sul (esterqueiras, bioesterqueiras e decantação), se baseia em conduzir os dejetos da área de criação dos animais, através de tubulações ou canaletas para um depósito. Nesse local, os dejetos permanecem por determinado tempo para fermentação, para depois serem transportados com máquinas até as lavouras. Esse sistema, adequadamente instalado e manejado, apresenta bons resultados, desde que na propriedade exista área agrícola suficiente para absorver a quantidade de resíduo gerada.

A questão maior passa a ser a existência de área adequada na propriedade, tanto para as construções dos sistemas de armazenamento de resíduos como para a sua aplicação como fertilizante. Este problema é agravado pela ocorrência da incorporação de grandes volumes de água proveniente de bebedouros mal regulados, lavagem inadequadas das construções e água da chuva.

Além da poluição hídrica e do solo, deve-se também considerar a emissão de gases gerados pelos sistemas de tratamento adotados (Kermarrec, 1999; Zahn et al., 2001; Oliveira et al. 2000; Oliveira et al. 2003b).

A mudança global do clima é um dos mais graves problemas ambientais deste século. Este problema vem sendo causado pela intensificação da emissão dos gases de efeito estufa (GEE), que, por sua vez, está relacionada ao aumento da concentração, na atmosfera da terra, de determinados gases, principalmente o dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) e óxido nitroso (N₂O). A produção desses gases ocorre em condições de anaerobiose por intermédio das bactérias metanogênicas (Lima et al., 2001; Zahn et al., 2001). Os principais gases emitidos pelos sistemas de criação de suínos e tratamento dos dejetos são o CO₂, CH₄ e os gases nitrogenados (NH₄, N₂O e N₂) (Kermarrec, 1999; Oliveira, et al. 2003a).

Estudos de qualidade do ar têm indicado que as emissões dos sistemas anaeróbios de tratamento de dejetos suínos têm alto potencial de afetar negativamente a qualidade do ar local, regional ou até globalmente. Estas emissões representam uma grande preocupação devido aos efeitos prejudiciais destes gases na qualidade ambiental e no desconforto e saúde humana (Zahn et al., 2001; Oliveira et al., 2003b).

Muitos desses gases supracitados, além de serem tóxicos e/ou causadores de efeito estufa, podem gerar odor desagradável. Essas emissões, muitas vezes são sentidas à distâncias razoáveis, além dos limites da área da propriedade emissora. Adaptações para evitar a emissão de gases e odores, exigem investimentos econômicos consideráveis, tanto no modelo da edificação como nas estruturas de armazenamento e tratamento, bem como no sistema de transporte e distribuição (Medri, 1997; Oliveira et al., 1995; Oliveira, 2004).

Além das questões ambientais, outro importante fator a ser considerado é a questão econômica na escolha de um sistema de gerenciamento dos dejetos de suínos. De acordo com Oliveira et al. (2001), a má utilização do dejeto suíno como fertilizante agrícola decorre de sua composição extremamente diluída, o que inviabiliza economicamente a sua aplicação no solo.

Segundo Chiuchetta & Oliveira (2002), o custo de distribuição do dejeto líquido como fertilizante agrícola para adubar 1 hectare de lavoura de milho, utilizando-se de distribuidores de 4.000 L, é de R$ 155,10 /ha para uma distância de 1km. Quando a distância do sistema de armazenamento de dejetos até a lavoura passar de 1 para 7 km, o custo de distribuição do adubo líquido aumenta para R$ 471,90. Neste mesmo trabalho, os autores também fizeram as estimativas para a distribuição dos dejetos na forma sólida (composto). Utilizando distribuidores de 6 toneladas, tem-se um custo de R$ 68,51/ha para uma distância de 1 km da unidade de produção de composto até a lavoura. Para uma distância de 7 km, estima-se um custo de R$ 216,00/ha.

A exportação dos dejetos para regiões de maior demanda por nutrientes seria uma forma de contornar o problema, no entanto o transporte só é economicamente viável na forma de composto orgânico.

A atividade suinícola, na nova visão alicerçada nos princípios do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo – MDL visando a sustentabilidade social, econômica e ambiental, depende de intervenções de gestão tecnológica e práticas de manejo e tratamento de dejetos, com a finalidade de reverter o quadro de degradação ambiental existente nas zonas de produção intensiva.

Os alarmantes índices de contaminação dos recursos naturais e deterioração da qualidade de vida nos grandes centros de produção de suínos sinalizam que a ótica de armazenagem e distribuição de dejetos líquidos no solo utilizados como estratégia de tratamento de dejetos, não atende adequadamente os interesses dos criadores e a exigência da Legislação Ambiental (Oliveira, 2002).

Desenvolver um modo de manejo e tratamento dos dejetos líquidos de suínos via processos de compostagem é uma alternativa promissora para assegurar a manutenção das zonas de produção intensiva, em razão da distribuição espacial, dos riscos de poluição causados pelo manejo líquido dos dejetos às águas superficiais e subterrâneas por nitratos, fósforo e outros elementos minerais ou orgânicos e do ar pelas emissões de NH₃, CO₂, N₂O e H₂S e, de outra parte, em função dos custos e dificuldades de tratamento de armazenamento, de transporte, de distribuição e de utilização na agricultura dos resíduos líquidos (oliveira, 1999; Kermarrec, 1999, Oliveira et al., 2003a; Paillat et al., 2005; Oliveira, 2004).

 

Com a finalidade de melhor descrever os processos de manejo dos resíduos na suinocultura, podemos simplificá-los em dois sistemas de produção de resíduos, líquidos e sólidos.

A produção de resíduos líquidos ocorre nos sistemas convencionais de produção de suínos, onde os dejetos são manejados com grandes volumes de água (dejetos onde a concentração de sólidos totais é inferior a 8%).

A produção de resíduos na forma sólida ocorre em sistemas alternativos de produção de suínos e de manejo dos dejetos (resíduos onde a concentração de matéria seca é superior a 60%). Apresenta-se a seguir uma descrição resumida de cada sistema de manejo e tratamento dos dejetos de suínos, enfocando-se os processos realizados em fase sólida.

Nos modelos de edificações em uso nos sistemas convencionais de produção de suínos (95% das edificações existentes), todos os dejetos são manejados na forma líquida.

Nestes sistemas, o volume total dos dejetos líquidos produzidos (dejetos líquidos produzido pelos animais + perda de água nos bebedouros + água utilizada na limpeza + água da chuva misturada aos dejetos) requerem grandes estruturas para o armazenamento (os órgãos de fiscalização ambiental preconizam um tempo mínimo de 120 dias de retenção) e extensas áreas disponíveis com culturas suficientes para o aproveitamento agronômico desses resíduos, além da disponibilidade de máquinas e equipamentos para o transporte e distribuição.

O tratamento de dejetos de suínos, usualmente se processa em duas etapas: na primeira, é feita a separação física das fases sólida e líquida do dejeto. Esta etapa consiste em segregar as partículas sólidas mais grosseiras contidas nos dejetos da fração líquida e conduzir à obtenção de uma fração líquida mais fluída e de uma fração sólida, com umidade próxima a 70%. A separação de fases pode ser efetuada por processo de decantação, centrifugação, peneiramento e/ou prensagem, e a desidratação da parte líquida por vento, ar forçado ou ar aquecido (Medri, 1997; Oliveira, 2006).

A segunda etapa do tratamento de dejetos, consiste na depuração biológico, que normalmente é realizada utilizando-se de lagoas em série (Medri, 1997; Oliveira, 2002). As lagoas têm o objetivo de remover a carga orgânica, nutrientes e os patógenos indesejáveis e deixar o efluente líquido de acordo com a legislação ambiental, sendo que esta remoção se dá através de processos anaeróbios.

O processo de depuração mediado por microorganismos anaeróbios é o mais comumente empregado pelos produtores de suínos para o tratamento dos dejetos. Em se tratando de resíduos de suínos essa opção decorre do elevado teor de carga orgânica e da complexidade físico-química do substrato, aliados às diversidades de situações existentes e principalmente da condição técnico-econômica dos diferentes produtores (Costa et al., 1997; Kermarrec et al., 1998; Oliveira, 1999; Oliveira, 2003c; Robin et al., 1999).

Trabalhos de avaliação do tratamento de resíduos da suinocultura, realizados em sistemas de lagoas em série e em estações compactas, em granja produtora de suínos na região Oeste de Santa Catarina, demonstraram que, embora a eficiência dos sistemas promovam uma redução de aproximadamente 95% da carga orgânica, o resíduo final da última lagoa não pode ser lançado em cursos d'água, pois seus valores estão acima do permitido pela legislação ambiental vigente (Oliveira et al., 1995; Dalla Costa et al., 1997).

Além disso, os depósitos e lagoas, por serem estruturas abertas, resultam na emissão dos gases e odores característicos dos processos anaeróbicos, como já mencionado, sendo que é importante se salientar que a legislação em vigor proíbe as emissões odoríferas na atmosfera perceptíveis fora dos limites da área da fonte emissora.

Nas últimas décadas, foram desenvolvidos sistemas alternativos de produção de suínos e de tratamento dos dejetos, gerando um produto final que é um composto orgânico na forma sólida. Podemos dividi-los em dois grupos:

a) Sistema de produção de suínos em Cama Sobreposta - sistema este em que os animais são criados em edificações cujo piso de concreto foi substituído por um leito formado por um substrato (maravalha, palha ou casca de arroz);

b) Sistema de compostagem para o tratamento dos dejetos líquidos - neste sistema os dejetos líquido bruto, produzido nos sistemas convencionais de produção de suínos, são misturados a resíduos sólidos (maravalha, serragem, palha), para o tratamento destes resíduos pelo processo de compostagem (Oliveira, 1999; Oliveira, 2003c; Paillat et al., 2005).

Nesses dois sistemas de manejo dos dejetos, o objetivo é o tratamento dos resíduos via processo de compostagem, dentro ou fora das edificações, com a finalidade de produção de composto orgânico e a redução do volume dos resíduos pela evaporação da água contida nos dejetos. Esses sistemas eliminam grande parte da água contida nos dejetos, via processos térmicos desenvolvidos na compostagem, concentrando os nutrientes e reduzindo a quantidade de resíduos produzidos. Os volumes de estocagem e os equipamentos necessários para o transporte e distribuição em área agrícola também são reduzidos (Oliveira, 1999; Oliveira, 2003c; Paillat et al., 2005).

A produção de suínos em sistemas Cama Sobreposta (Deep Bedding) constitui-se em alternativa aos sistemas convencionais de produção, onde os animais são criados em edificações cujo piso de concreto tradicional é substituído por um leito formado por maravalha, casca de arroz ou palha (Nicks et al., 1995; Oliveira, 1999). Neste sistema de produção os dejetos gerados pelos animais se misturam ao substrato do leito, desenvolvendo então o processo de compostagem dentro da própria edificação sob os animais (Oliveira et al., 1998; Oliveira, 1999; Robin et al., 1999).

O processo de compostagem desenvolvido nas camas, em função do calor gerado é capaz de evaporar praticamente toda a água contida nos dejetos, reduzindo o volume a ser tratado e valorizando os dejetos como fertilizante orgânico (Oliveira, 2003c). Como o processo de compostagem é aeróbio, são reduzidas as emissões dos gases CH4, NH3 (redução de 50% na emissão de NH3 comparado aos sistemas convencionais), bem como dos odores gerados (Zahn et al., 2001; Kermarrec, 1999, Paillat et al. 2005).

Os primeiros estudos sobre esta tecnologia de produção desenvolveram-se somente no final da década de 80 na Europa (Nicks et al., 1995). No Brasil, este modelo de produção foi introduzido em 1992 pela Embrapa Suínos e Aves, que a partir de então, passou a realizar estudos para adaptá-lo às condições locais.

Os produtores, para implantar o sistema de cama sobreposta, devem observar que o sistema exige um modelo específico de edificação, desenvolvido especialmente para esse tipo de produção. No entanto, os investimentos econômicos no modelo da edificação e nas estruturas para a produção de suínos em sistemas de camas sobrepostas são 3 vezes menores, quando comparados aos sistemas convencionais, com um custo menor também no transporte e distribuição do composto orgânico gerado (Chiuchetta & Oliveira, 2002).

A principal limitação do uso de sistemas de produção de suínos em cama sobreposta está associado a uma preocupação do ponto de vista sanitário (Oliveira, 1999; Silva et al., 2001; Oliveira, 2004). Portanto, o produtor deve assegurar que no seu plantel as fêmeas sejam livres de agentes do complexo Mycobacterium avium (MAC), causador da LINFADENITE GRANULOMATOSA, pois, se no plantel de suínos existirem fêmeas portadoras deste agente, elas podem eliminá-lo pelas fezes e infectar por via oral às outras fêmeas e os leitões. Estes animais infectados não apresentam nenhuma sintomatologia aparente, sendo a doença detectada somente no abate dos animais (Silva et al., 2001; Amaral et al., 2002; Oliveira, 2004). Também, ainda não se conhece detalhes da sobrevivência do MAC na cama sobreposta, porém sabe-se que ela pode atuar como fator de risco para a ocorrência da doença (Amaral et al., 2002).

A compostagem é definida como a decomposição biológica e a estabilização das substâncias orgânicas sob condições que permitam o desenvolvimento de temperaturas como resultado da produção biológica de calor pelas bactérias termofílicas, resultando em um produto final suficientemente estável para a estocagem e aplicação agrícola, sem com isso gerar efeitos adversos ao meio ambiente.

Ela é considerada um processo controlado de decomposição microbiana de oxidação e oxigenação de uma massa heterogênea de matéria orgânica no estado sólido e úmido, passando pelas seguintes fases: uma inicial do composto cru ou imaturo, seguida de uma fase de semicura ou bioestabilização, para atingir finalmente a cura, maturação ou mais tecnicamente, a humificação, acompanhada da mineralização de determinados componentes da matéria orgânica, quando pode se considerar finalizada a compostagem. Durante o processo ocorre a produção de calor e o desprendimento, principalmente de gás carbônico e vapor d'água (Kiehl, 1998).

A compostagem de resíduos orgânicos é, provavelmente, o mais antigo sistema de tratamento biológico utilizado pelo homem, tendo sido utilizado pelas antigas civilizações como um método natural de reciclagem dos nutrientes, comumente presentes, nos resíduos resultantes de suas atividades diárias (Kiehl, 1998; Oliveira, 1999; Mazé et al.,1999; Dai Prá et al., 2005).

 

O sistema de tratamento via compostagem dos resíduos da suinocultura é uma prática que vem crescendo entre os criadores de suínos na Europa (Paillat et al., 2005). Atualmente, ela vem sendo empregada pelos suinocultores localizados em zonas geográficas cujas águas estão fortemente poluídas por nitrato e, por determinação da legislação, torna-se impossível a ampliação de novas criações (Mazé et al. 1999).

Esta técnica foi desenvolvida como um método alternativo de manejo dos dejetos oriundos desta atividade e visa modificar as características químicas e físicas dos dejetos, dando origem a um produto final de alto valor agronômico. Ela pode representar uma solução efetiva para regiões com problemas de alta concentração da produção de suínos, pois permite transferir os resíduos na forma de composto para outras regiões que demandam este tipo de adubo (Paillat et al., 2005).

A alternativa de tratamento de dejetos de suínos pelo processo de compostagem é extremamente importante e absolutamente segura para as regiões de pequenas propriedades, com alta concentração populacional de suínos e pouca área agrícola disponível, sendo viável para a maioria dos produtores, desde que adequados os dimensionamentos para cada volume de dejetos gerados pela produção (Oliveira, 2004; Dai Prá et al. 2005, Paillat et al., 2005).

O tratamento dos dejetos via sistema de compostagem consiste, basicamente, na mistura dos dejetos brutos oriundos das edificações convencionais de produção de suínos, em unidades de compostagem constituídas por leitos formados por maravalha, serragem ou palha.

Os resíduos são lançados fracionadamente sobre o leito da unidade de compostagem até a saturação líquida do substrato usado. A mistura permanece na unidade de compostagem por um período compreendido entre 2 a 3 meses, até sua maturação total (relação C/N < 20) (Oliveira, 2003c).

Esse procedimento não exige estruturas sofisticadas para a mistura (líquido/sólido) e estabilização, sendo sua limitação imposta pela disponibilidade dos resíduos (maravalha, serragem, palha ou qualquer outro substrato rico em carbono disponível na região) a serem usados como suporte na mistura com os dejetos.

O modelos de unidades de compostagem, podem ser das mais simples até as automatizadas, dependendo da escala na qual o processo será implantado. As mais sofisticadas podem ser utilizadas por grandes produções ou empresas que poderiam produzir e comercializar o fertilizante orgânico gerado. Pequenas produções podem implantar estruturas mais simples como a compostagem em leiras montadas manualmente, em procedimento descrito em diversas publicações técnicas (Oliveira, 2004).

O produto final gerado na unidade de compostagem, constitui-se de composto orgânico de excelente qualidade, não exigindo equipamento especial para transporte e distribuição nas lavouras (Oliveira, 2004; Dai Prá et al., 2005).

Os odores são fortemente reduzidos pelo processo de compostagem, constituindo-se em uma das vantagens deste tratamento sobre os tratamento convencionais que utilizam lagoas anaeróbias e facultativas (Paillat et al., 2005). Esses autores, estudando as emissões de gases em sistema de tratamento dos dejetos de suínos via compostagem, concluíram que: (1) 65% do total de carbono inicial é perdido, sendo 57% perdido sob a forma de CO₂, 6% sob a forma de CH₄ e 2% como Composto Orgânico Volátil; (2) do total inicial de nitrogênio 60% é perdido, sendo 10% perdido sob a forma de NH₃, 6% sob a forma de N₂O e 44% sob a forma de N₂.

Estudos conduzidos por Mazé et al. (1999), demonstraram a viabilidade do uso de sistemas de compostagem para o tratamento dos dejetos líquidos de suínos. Os resultados observados, demonstraram que é possível atingir uma absorção entre 8 e 14L de dejetos líquido para cada kg da mistura de maravalha e palha, respectivamente.

Estudos conduzidos na região do Oeste da França, com o uso de compostagem (maravalha e palha) para o tratamento de dejetos, demonstraram a viabilidade do sistema para tratar 6.000 m³/ano de dejetos (Vaulx, 1999).

Trabalhos realizados na Embrapa Suínos e Aves, demonstram a possibilidade do uso da compostagem para tratar os dejetos de suíno, utilizando-se maravalha ou serragem como fonte de carbono. Os resultados demonstraram acúmulo de nutrientes no composto e evaporação d'água contida nos dejetos, obtendo-se uma taxa de incorporação (kg esterco bruto por kg MS no substrato) de 1:8 a 9 para a maravalha e serragem (Oliveira et al., 2003a; Nunes, 2003).

Os resultados obtidos nas avaliações de unidades de compostagem realizados por Mazé et al. (1999); Oliveira et al. (2001) e Dai Prá (2006), demonstraram a viabilidade do sistema e observaram que as temperaturas desenvolvidas na biomassa mantiveram-se entre 40 e 55ºC por um período longo, sendo registradas elevações médias de 10ºC, logo após a incorporação de dejetos ao substrato.

Oliveira et al. (2003) e Nunes (2003), estudaram a evolução da taxa de incorporação de dejetos (relação substrato: dejeto) em sistemas de compostagem com revolvimentos manuais do composto somente na aplicação dos dejetos, demonstrado a viabilidade da compostagem para tratar os dejetos de suínos.

A compostagem deve ser utilizada em propriedades que produzem um volume de dejetos muito superior ao volume que pode ser aplicado em suas áreas cultivadas e que não possa ser exportado na forma líquida, para lavouras vizinhas, de forma economicamente viável.

As unidades de compostagem podem consistir de estruturas com cobertura de PVC transparente com o objetivo de utilizar a radiação solar incidente para aumentar a evaporação da água contida nos dejetos e aumentar a temperatura no processo de compostagem. As paredes devem ser abertas para garantir a ventilação necessária para remover o vapor de água gerado e o piso pode ser concreto ou solo compactado, sendo que as unidades devem prever sistema de drenagem e um depósito para o chorume filtrado pelo leito de compostagem, para a coleta e recirculação do mesmo dentro da unidade.

Após a aspersão e recirculação do dejeto sobre o substrato, o revolvimento pode ser feito manualmente ou com o auxilio de máquinas do tipo enxada rotativa ou disco gradeador (Oliveira, 2004; Dai Prá et al. 2005, Paillat et al., 2005).

Segundo Merkel (1981), revolver a pilha de composto é essencial para o desenvolvimento da compostagem de forma rápida e sem a emissão de odores indesejáveis, características estas comuns em processos aneróbios e termofílicos. Desta forma, promove-se no leito de compostagem, a decomposição rápida e uniforme da metéria orgânica. O revolvimento também é eficiente na redução da umidade e no fornecimento de oxigênio para a biomassa.

Se o conteúdo de umidade estiver entre 50 e 60%, a pilha deverá ser revolvida em intervalos de 3 dias. Quando este teor ultrapassar o valor de 60%, recomenda-se esta prática com intervalos de 2 dias. Durante o revolvimento, o calor é liberado para o meio ambiente na forma de calor latente (vapor de água).

Kiehl (1998) relata que o revolvimento do composto, ao mesmo tempo em que introduz ar novo, rico em oxigênio, libera o ar contido na leira, saturado de gás carbônico gerado pela respiração dos organismos.

Na compostagem aeróbia, a temperatura se eleva devido ao metabolismo exotérmico dos microorganismos, ocorrendo rápido aquecimento da massa com a multiplicação da população microbiana.

A faixa de temperatura considerada mesófila situa-se de 45 a 55ºC. Acima de 55ºC, o processo é classificado como termófilo. Quando a matéria prima é decomposta em pequeno volume o calor criado pelo metabolismo dos microorganismos se dissipa e o material acaba não se aquecendo (Kiehl, 1998; Paillat et al., 2005). O desenvolvimento da temperatura é um bom indicativo da performance do processo de compostagem, variando significativamente no interior da pilha de compostagem, de acordo com as condições de aeração. A temperatura é o fator mais importante para determinar se a operação do sistema se processa como desejável. A produção de calor em um material é indicativo de ocorrência de atividade biológica neste material e, por isso, indiretamente, do seu grau de decomposição (Oliveira, 1993c).

Os organismos envolvidos no processo de compostagem possuem uma faixa de temperatura ótima, na qual a atividade metabólica é maximizada. Uma variação na temperatura, provoca uma redução da população e da atividade metabólica dos microorganismos envolvidos, com conseqüente variação do tempo de decomposição da matéria orgânica.

No final do processo de compostagem, não ocorre mais a elevação da temperatura, estando as propriedades químicas do composto estabilizadas, sendo que a temperatura tende a se igualar com o ambiente.

Outra questão bastante importante relacionada com a temperatura desenvolvida nos processos de compostagem é a inativação de microorganismos patogênicos presentes na biomassa. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (Envionmental Protection Agency - EPA, 1985), o tempo e a temperatura mínimos para a compostagem em leiras estáticas aeradas e em reatores é de 55ºC por 3 dias consecutivos. Para pilhas de compostagem revolvidas, um mínimo de 55ºC deve ser mantido por 15 dias consecutivos, sendo o material revolvido pelo menos 5 vezes neste período.

No entanto, Turner (2002), após experimento avaliando a inativação de organismos patogênicos na compostagem de dejeto de suíno com o uso de palha, relata que a inativação destes microorganismos não é meramente dependente da temperatura, sendo influenciada também por outros fatores, como umidade e natureza das matérias-primas.

O teor de umidade é um dos principais fatores ambientais de interesse para o fornecimento de um meio de transporte de nutrientes dissolvidos para a atividade metabólica e fisiológica dos microorganismos. Além disso, a disponibilidade de água esta diretamente relacionada ao suprimento de oxigênio, o que também afeta a atividade microbiana. Valores baixos de umidade podem causar a desidratação no interior da pilha de compostagem, o que inibe o processo biológico, trazendo a estabilidade física, porém instabilidade biológica. Por outro lado, umidade alta pode promover condições de anaerobiose no interior das pilhas.

Barrington et al. (2003), estudando o efeito da aeração passiva e ativa na compostagem de dejeto de suíno com 3 substratos diferentes (maravalha, palha e feno) em umidades de 60, 65 e 70%, concluíram ser a umidade um fator determinante nos padrões de temperatura alcançados, principalmente, no caso dos substratos maravalha e palha. No caso da maravalha, a umidade de 65% produziu temperaturas altas para ambos os regimes de temperaturas adotados (ativo e passivo). No caso da palha, a umidade mais alta (70%) proporcionou as temperaturas mais altas também para ambos os regimes de aeração. No entanto, neste mesmo trabalho, os autores concluíram que o fator umidade apenas teve efeito sobre a temperatura entre os dias 2 e 6.

O crescimento e diversidade da população microbiológica na massa de compostagem, relacionam-se diretamente com a concentração de nutrientes. Estes fornecem material para a síntese protoplasmática e energia necessária para o crescimento celular, entre outras funções (Kiehl, 1998; Paillat et al., 2005).

O equilíbrio da relação carbono/nitrogênio (C/N) é um fator de importância fundamental na compostagem, já que o principal objetivo do processo é criar condições para fixar nutrientes, para que possam ser posteriormente reciclados, quando da utilização do composto orgânico. Segundo

Kiehl, (1998) e Pereira Neto (1996), a relação C/N satisfatória, para a obtenção de uma alta eficiência nos processos de tratamento biológico dos resíduos sólidos orgânicos, deve se situar em torno de 30:1. Vários trabalhos de pesquisa neste âmbito específico, tendem a demonstrar que esta taxa influencia positivamente a atividade biológica, diminuindo o período de compostagem. Kiehl (1998) recomenda a faixa de 25:1 a 35:1, como ideal para a relação C/N dos resíduos em processo de compostagem. Este mesmo autor classifica como fundamental a adição de materiais, quando necessário para corrigir esta relação.

Durante a compostagem, o conteúdo de matéria orgânica sofre uma diminuição, o que leva a uma redução do Carbono orgânico. Dados obtidos por Kermarrec (1999), confirmaram que a relação C/N diminui com o processo de compostagem ocorrido nas camas de suínos, sendo diferente conforme o tipo de aeração.

 

O desenvolvimento de tecnologias alternativas para o manejo e o tratamento de dejetos suínos por meio da compostagem, foi introduzido em resposta aos problemas de poluição química e orgânica e aos odores ocasionados pelo manejo dos dejetos líquidos e como alternativa economicamente viável de transportar os resíduos de bacias hidrográficas com excedente de nutrientes para áreas que possuem demanda por fertilizantes orgânicos.

O processo de compostagem desenvolve-se em duas fases, sendo o processo mais lento na primeira, devido à incorporação lenta dos dejetos líquidos aos resíduos sólidos (maravalha, serragem, palha) até a obtenção de uma biomassa com umidade e relação C/N adequadas. A segunda fase caracteriza-se por uma aceleração do processo de compostagem em decorrência da adequação das características favoráveis à degradação microbiológica da matéria orgânica. Neste processo, os nutrientes presentes nos dejetos são concentrados, sendo promovida a degradação da matéria orgânica, estabilização do composto e evaporação d'água contida nos dejetos, por meio da geração de calor desenvolvida na compostagem.

A seguir, descreve-se resumidamente, as duas fases da compostagem:

Fase de Absorção: Fase onde os dejetos líquidos são misturados a um substrato que pode ser serragem, maravalha ou palha com no mínimo 0,50 m de espessura, onde ocorre em um primeiro momento à absorção da água pelo leito formado e a constituição da biomassa, começa o desenvolvimento do processo de compostagem, ocorrendo a elevação de temperatura e à evaporação da água contida nos dejetos. A incorporção de dejetos a biomassa formada ocorre de forma fracionada, até o limite máximo de absorção pelo substrato utilizado.

Fase de Maturação: Fase final onde ocorre a maturação ou estabilização da biomassa (compostagem). Nesta fase a temperatura permanece elevada se for adicionado oxigênio pelo revolvimento da biomassa e ocorre a eliminação dos microorganismos patogênicos e a concentração de nutrientes no composto orgânico formado.

Na Embrapa Suínos e Aves foram conduzidos experimentos de compostagem com dejetos de suínos, nos anos de 2002/2003, com o objetivo de desenvolver um sistema de tratamento dos dejetos brutos de suínos, utilizando-se maravalha e serragem, visando a produção de um composto orgânico passível de ser utilizado como fertilizante, em substituição ao adubo químico (Oliveira et al., 2003a).

Os estudos foram conduzidos na Unidade de Compostagem da Embrapa Suínos e Aves. Esta unidade é formada por uma edificação com cobertura e laterais em PVC transparente, piso e muretas internas em concreto e área de 96 m² (12 x 8m). Utilizou-se maravalha e serragem como substrato para a formação do leito de compostagem para o tratamento dos dejetos de suínos.

O experimento foi dividido em 2 tratamentos, maravalha e serragem, com mistura de dejetos líquidos, cada um deles compostos por 4 pilhas de compostagem. As dimensões das pilhas foram de 2,60 x 2,00 m e altura de 1,00 m.

Durante o período experimental, foram realizadas 4 aplicações de dejetos em cada pilha, com intervalo de 10 dias, totalizando 4.500 kg e 6.000 kg de dejetos para as pilhas de maravalha e serragem, respectivamente. As quantidades de substratos utilizados para cada pilha foram de 518 kg de maravalha e 760 kg de serragem, com taxas de aplicação de dejeto de 8,68 e 7,89 litros/kg de substrato, respectivamente para a maravalha e serragem.

As temperaturas do ambiente na unidade de compostagem (bulbo seco) e da biomassa em 5 pontos de cada uma das pilhas foram medidas utilizando-se termopares do tipo T (Cu-Co).

A vista geral da unidade experimental de compostagem da Embrapa Suínos e Aves é mostrada na Fig1.

 

Fig. 1 - Vista geral da unidade experimental de compostagem da Embrapa Suínos e Aves.

 

Verificou-se para o sistema de compostagem proposto, a possibilidade de incorporação dos dejetos de suínos aos substratos estudados com um período de duração de 90 dias (Oliveira et al. 2003a). O resultado obtido está de acordo com os dados levantados por Mazé et al., (1996; Mazé et al., 1999) que, estudando a compostagem de dejetos nos substratos palha e maravalha, encontraram taxa de incorporação (kg de esterco bruto por kg Matéria Seca -MS no substrato) de 1:8 para a maravalha.

Conforme pode ser observado na Tabela 1, não houve variação significativa nos teores de matéria seca tanto para a maravalha como para a serragem, durante o período experimental. Este comportamento pode ser observado, tanto antes, como após as aplicações de dejetos. As variações da umidade observadas na massa antes e após as aplicações, evidenciam a ocorrência da evaporação da água contida nos dejetos, em virtude da geração de calor característico do processo de compostagem. Resultados semelhantes foram observados por Oliveira, 1999; Oliveira, 2003c, avaliando a evaporação d'água ocorrida em sistemas de cama sobreposta de maravalha na criação de suínos.

Os resultados de Nitrogênio Total (N-NTK) e Carbono Orgânico (C-orgânico), após cada aplicação, demonstraram diminuição da relação C/N, evidenciando-se a incorporação de maiores taxas de dejeto aos substratos e a conseqüente ocorrência da degradação da matéria orgânica.

Não houve diferença significativa entre as temperaturas médias das pilhas de maravalha e serragem durante o período de compostagem. Observou-se, no período estudado, que as temperaturas mantiveram-se entre 40 e 55ºC por um período longo (Fig. 2), sendo registradas elevações médias de 10ºC, logo após a incorporação de dejetos ao material, resultados semelhantes foram encontrados por Oliveira (1999) e Patni, Kinsman (1997).

 

Tabela 1 - Média e desvio padrão dos parâmetros Matéria Seca (antes e depois da aplicação de dejetos), Nitrogênio total (N_NTK), Carbono Orgânico (C_org.) e relação C/N das leiras de compostagem.

 

A análise dos resultados, demonstrou um acúmulo de nutrientes no composto ao longo do período estudado, através da adição de dejeto e evaporação d'água contida nos mesmo. Além disso, os resultados comprovaram a possibilidade de realização de sistema de compostagem destas matérias-primas em pilhas estáticas (sem revolvimento intermediário) (Oliveira et al. 2003a).

 

Fig. 2 - Comportamento das temperaturas médias (ºC) de 5 diferentes pontos observados no interior das pilhas formadas pelos substratos maravalha e serragem durante o período de compostagem.

 

No intuito de estudar a viabilidade da compostagem dos dejetos na forma líquida, iniciaram-se em 1998 na Universidade de Guelf (Canadá), estudos pilotos com a utilização de dejeto suíno e palha, em sistemas com revolvimento mecânico. A utilização da palha mostrou-se favorável pois houve o desenvolvimento de temperaturas acima de 60°C, que promoveram a eliminação de grande parcela da água contida nos dejetos (Paillat et al., 2005).

Em 2003, foram conduzidos experimentos na Embrapa Suínos e Aves para estudar formas de incorporação dos dejetos de suínos em maravalha, que propiciassem a melhor impregnação (Nunes, 2003). Nessa avaliação, foram utilizadas 6 caixas de fibrocimento com capacidade total de 1.000 L, previamente dispostas sob cavaletes que suspenderam as mesmas de forma inclinada. Em cada caixa, foi aberto um orifício de 10 mm de diâmetro, localizado na extremidade de inclinação máxima. Sob estes orifícios, foram colocados recipientes plásticos com capacidade para 20 L, com a finalidade de armazenar o excedente de líquido escorrido do processo de incorporação dos dejetos ao substrato.

Neste experimento foram desenvolvidos dois tratamentos que diferiram entre si quanto à forma de incorporação dos dejetos líquidos à massa em compostagem. Os métodos de aplicação de dejeto utilizados foram os seguintes: Aplicação de dejeto em camadas (T1) e aplicação de dejeto com mistura em betoneira (T2). Em ambos os tratamentos, os dejetos dos suínos foram incorporados ao substrato em 4 aplicações distintas, com intervalos de 15 dias entre elas. Apenas para o T2 (mistura em betoneira), foram realizados revolvimentos intermediários às aplicações. Esta etapa de incorporação teve duração de 60 dias.

O monitoramento da temperatura ambiente foi realizado por meio de um termohigrômetro, para a medição das temperaturas de bulbo seco e úmido, constituído de sensores de temperatura formado de termopares (Co-Cu) do tipo T. A temperatura no interior das caixas/pilhas de compostagem foi medida por termopares (Co-Cu) do tipo T. Foram monitoradas as temperaturas de 2 pontos do material contido nas caixas. Estes dois pontos localizavam-se paralelamente a 25 cm de profundidade.

Já na fase maturação, a temperatura das pilhas foi monitorada em 6 pontos, localizados em duas alturas diferentes: a 30 e a 60 cm de profundidade (3 pontos a 30 cm e 3 pontos a 60 cm de profundidade). Na Fig. 3 são mostradas as caixas de 1.000L utilizadas na avaliação de compostagem e os recipientes de captação de dejetos não absorvidos.

 

Fig. 3 - Caixas de 1.000 L utilizadas na avaliação de compostagem e os recipientes de captação de dejetos não absorvidos.

 

Na Fig. 4 pode-se observar o equipamento utilizado na medição das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido do ambiente da unidade de compostagem.

 

Fig. 4 - Sistema de filtro de ar utilizado para medição das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido registradas no interior da instalação experimental. À direita, equipamento de leitura das temperaturas registradas pelos termopares para as temperaturas da massa em compostagem e da temperatura ambiente.

 

Os resultados obtidos do monitoramento da temperatura interna da biomassa em compostagem nas caixas, durante a fase de impregnação de dejetos, pode ser observado na Fig. 5. As leituras de temperatura foram realizadas diariamente, em 3 horários no decorrer do dia (8, 12 e 16 horas), e os valores apresentados representam a média diária, observada nos pontos de leitura (média dos 3 horários de leitura para cada um dos tratamentos).

Na Tabela 2, pode-se observar a evolução da taxa de incorporação de dejetos à biomassa (relação maravalha:dejeto), obtida após as sucessivas aplicações de dejetos líquidos, levando-se em consideração o volume máximo de saturação do substrato, sendo o dejeto excedente escorrido e reaplicado.

 

Fig. 5 - Variação da temperatura media do tratamento (T1) (a esquerda) e do tratamento (T2) (a direita) para cada um dos 3 horários monitorados diariamente (8, 12 e 16 horas), durante o período de impregnação de dejetos.

 

Tabela 2 - Relação Maravalha: dejeto resultante das aplicações quinzenais de dejetos à biomassa.