Eficiência do SISCODE e da aeração passiva no tratamento de resíduos da produção animal no município de Capão do Leão/RS

Efficiency of SISCODE and passive aeration for treating residues of animal production in Capão do Leão City - Rio Grande do Sul State

NOTA TÉCNICA

Eficiência do SISCODE e da aeração passiva no tratamento de resíduos da produção animal no município de Capão do Leão/RS

Efficiency of SISCODE and passive aeration for treating residues of animal production in Capão do Leão City - Rio Grande do Sul State

Beatriz Simões Valente^I; Eduardo Gonçalves Xavier^II; Priscila de Oliveira Moraes^III; Naiana Einhardt Manzke^IV; Victor Fernando Büttow Roll^V

^IMédica Veterinária. Mestre em Produção Animal. Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Zootecnia (PPGZ) da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel (FAEM/UFPEL). Coordenadora do Núcleo de Estudos em Meio Ambiente (NEMA – Pelotas)

^IIEngenheiro Agrônomo. PhD em Animal Sciences. Professor Adjunto do Departamento de Zootecnia (DZ) da FAEM/UFPEL

^IIIAluna do curso de Agronomia. Bolsista pela Fundação de Amparo À Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS)

^IVMédica Veterinária. Mestranda do PPGZ da FAEM/UFPEL

^VEngenheiro Agrônomo. Doutor em Produção animal. Professor adjunto do DZ da FAEM/UFPEL

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do sistema de compostagem de dejetos e da aeração passiva no tratamento de resíduos da produção animal no município de Capão do Leão, no Rio Grande do Sul. Utilizou-se uma estrutura coberta com filme de polietileno de baixa densidade e aberta nas laterais, que recebeu seis caixas de plástico reforçado com fibra de vidro. O estudo foi realizado com dois tratamentos, os quais foram constituídos pela mistura de dejetos líquidos de bovinos leiteiros e maravalha, e de bovinos leiteiros e cama de aviário de dois lotes de frangos de corte. O SISCODE é eficiente na transformação dos resíduos líquidos em sólidos da produção animal, já que a alta umidade relativa e a baixa temperatura ambiente no município não afetam tal sistema de tratamento. A aeração passiva não é eficiente na evaporação do excedente de água e na oxigenação dos substratos compostados, não devendo ser utilizada na compostagem da mistura de resíduos líquidos e sólidos da produção animal.

Palavras-chave: bovinocultura; cama de aviário; dejeto líquido; sustentabilidade ambiental.

ABSTRACT

A trial was conducted to evaluate the efficiency of composting of residues system and passive aeration for treating animal residues in Capão do Leão, in Rio Grande do Sul, Brazil. A low-density polythene film covered up a laterally opened structure was used. Such structure was to protect six plastic and glass fiber boxes. The study was carried out with two treatments, which were constituted by a mixture of liquid bovine residues and wood shaving; and a mixture of liquid bovine residues and poultry litter. SISCODE is efficient for transformation of the liquid in solid residues, given that local high-relative humidity and the low environmental temperature do not affect such residues treatment system. Passive aeration is not efficient for both evaporating excess of water and oxygenating composting substrates. Therefore, it should not be used for composting a mixture of liquid and solid residues from animal production.

Keywords: dairy production; poultry litter; liquid residue; environmental sustainability.

Introdução

Os crescimentos, populacional e econômico, geraram uma alta demanda por alimentos, o que fez com que diferentes sistemas zootécnicos aumentassem sua produção, a fim de suprir o grande consumo por parte da população. Desta forma, o confinamento de animais surgiu como uma alternativa para o aumento da produtividade (PERISSINOTO et al., 2009), permitindo assim uma maior produção em pequena área. Por outro lado, sistemas com alta densidade animal produzem problemas sanitários e ambientais (HERRERO et al., 2000), em decorrência do aumento da produção de resíduos, pois sua taxa de geração é muito maior do que a de degradação. Conforme Díaz-Zorita e Barraco (2002), o manejo dos resíduos orgânicos líquidos ou sólidos é determinante para reduzir á dispersão dos patógenos, a eutrofização das águas superficiais, a contaminação por nitratos da água do solo e o potencial dos impactos por antibióticos e desinfetantes sobre a comunidade microbiana do solo.

Neste sentido, vários métodos de tratamento e disposição de resíduos orgânicos foram e têm sido pesquisados em todo o mundo, destacando-se o sistema de compostagem de dejetos (SISCODE). Neste, a transformação de dejetos líquidos em sólidos é realizada em duas etapas. A primeira etapa caracteriza-se por uma sequência de tanques em alvenaria de 1 m de profundidade, comprimento e largura variáveis, nos quais o material celulósico que será impregnado por 2.000 L de dejetos para cada m³ de substrato é depositado, são divididos em quatro aplicações com intervalo de 15 dias. Decorridos 60 dias, o material sólido é compostado em leiras por mais 60 dias. 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, originando um produto final de alto valor agronômico (STRAPAZZON, 2008).

O SISCODE é muito utilizado nas propriedades suinícolas, que estão localizadas na região Oeste do Estado de Santa Catarina. Nesta região, a temperatura elevada e a baixa umidade ambiente favorecem sensivelmente a evaporação da água contida nos dejetos líquidos (PEREIRA NETO, 2007). Segundo Dai Prá et al. (2009), este sistema de tratamento tem a finalidade de reduzir o teor de umidade dos dejetos, por meio da evaporação do excedente de água, que é proporcionado pela cobertura transparente e pelo revolvimento mecânico semanal. Os autores ressaltam ainda que os dejetos são impregnados em substratos constituídos por material rico em carbono, desempenhando dupla função: absorção e digestão dos resíduos. Estudos conduzidos por Mazé et al. (1996) demonstraram a viabilidade do uso do SISCODE para o tratamento de dejetos líquidos dos suínos. Os resultados observados demonstraram que é possível atingir uma absorção entre 8 e 14 L de dejetos líquidos para cada kg de maravalha e palha, respectivamente.

Por outro lado, Sartaj et al. (1997) afirmam que a aeração passiva promove maior taxa de compostagem em relação à ativa, além de não sofrer efeitos negativos em decorrência do resfriamento da massa em compostagem e perdas de nitrogênio, típicos do revolvimento para aeração ativa. No entanto, Zhu et al. (2004) avaliaram a influência de três sistemas de aeração (ativa, passiva e natural) nas características físico-químicas de compostagem da mistura de dejetos sólidos de suínos e casca de arroz. Os resultados indicaram que, para a variável temperatura, houve um aumento significativo, quando se utilizou a aeração forçada. Para as demais características, como pH, C, N, relação C/N e a matéria orgânica, não houve diferença significativa entre os três sistemas.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do SISCODE e da aeração passiva no tratamento de resíduos da produção animal, no município de Capão do Leão, no Rio Grande do Sul.

Material e Métodos

O trabalho foi realizado entre outubro e novembro de 2007, no Laboratório de Ensino e Experimentação Zootécnica Professor Doutor Renato Rodrigues Peixoto (LEEZO), do Departamento de Zootecnia (DZ) da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel (FAEM) na Universidade Federal de Pelotas (UFPEL), localizado no município de Capão do Leão. O município está a 31º52'00" Sul e 52º21'24" Oeste, a uma altitude de 13,4 m. O clima, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Cfa, com precipitação pluviométrica anual média de 1.280 mm e umidade relativa do ar média de 78,8% (MORENO, 1961 apud SOUZA et al., 2009).

Utilizou-se uma estrutura nas dimensões de 12 m de comprimento, 2 m de largura e 1,80 m de altura, coberta com filme de polietileno de baixa densidade (PEBD) de 150 µm de espessura e aberta nas laterais, a qual comportou seis caixas de plástico reforçado com fibra de vidro, com capacidade de 1.000 L cada uma, nas dimensões de 1,13 m de base, 0,93 m de altura e 1,32 m de diâmetro (Figura 1). Esta estrutura teve a finalidade de proteger os substratos contra as chuvas que pudessem ocorrer durante o período experimental e proporcionar maior penetração dos raios solares, favorecendo a evaporação do excedente de água e promovendo a compostagem da mistura dos resíduos orgânicos.

O delineamento experimental utilizado foi o completamente casualizado, com dois tratamentos, que foram constituídos pela mistura de dejetos líquidos de bovinos leiteiros e maravalha (T1) e dejetos líquidos de bovinos leiteiros e cama de aviário de dois lotes de frangos de corte (T2), cada um com três repetições. A análise de variância (ANOVA) para a variável temperatura da biomassa foi realizada com o uso do programa estatístico SAS, versão 9.1 (SAS Institute Inc. 2002-2003), sendo que as médias foram submetidas à análise de regressão.

O procedimento adotado na montagem do experimento foi baseado no volume dos substratos, sendo utilizado um recipiente graduado com capacidade de 12 L. Na primeira caixa, colocou-se a maravalha para atingir a altura de 0,70 m, totalizando o volume de 240 L. Deste volume, retirou-se um volume correspondente a 240 L de maravalha para cada uma das duas caixas restantes, formando assim as primeiras camadas do tratamento T1, nas duas repetições restantes. Adotou-se o mesmo procedimento para o tratamento T2. O volume de dejeto líquido a ser adicionado por caixa foi calculado utilizando regra de três simples, tomando-se como base a taxa de aplicação de 2 L de dejetos líquidos para cada 3 L de material celulósico, obtendo-se o volume total de dejetos a ser aplicado por caixa. Os dejetos líquidos foram sendo absorvidos por camadas de materiais celulósicos, em quatro etapas de aplicações, com intervalos de dez dias entre elas. Foi utilizada a taxa de incorporação de 40, 30, 20 e 10%, conforme metodologia descrita por Dai Prá (2006), apresentando um teor de matéria seca (MS) de 1,5, 2, 4 e 1,5%, respectivamente. Os dejetos líquidos foram previamente homogeneizados antes de cada aplicação. Na Tabela 1, verifica-se o volume dos materiais utilizados nos tratamentos, os quais foram submetidos ao SISCODE por 40 dias.

Após a montagem da primeira camada, colocou-se, nas seis caixas, tubulação de PVC com diâmetro de 75 mm e altura de 0,85 m, para permitir a aeração passiva da massa em compostagem. Os canos, perfurados em toda a sua extensão, foram colocados a 0,20 m da borda da caixa e a uma distância de 0,30 m entre si. Somente após a montagem e instalação dos tubos, procedeu-se a impregnação dos materiais celulósicos com dejetos líquidos até a altura de 0,70 m. As análises do teor de MS dos dejetos líquidos, coletados antes de cada impregnação, foram realizadas no Laboratório de Nutrição Animal do DZ da FAEM na UFPEL, conforme metodologia descrita por Tedesco et al. (1995). As avaliações da temperatura da massa em compostagem foram realizadas em dois períodos do dia, utilizando-se um termômetro digital (± 0,5º C COTERM 180) com haste de 17 cm, que foi colocado à distância de 0,50 m da borda e a 0,40 m de altura da base da caixa. A temperatura e a umidade no interior da estrutura foram mensuradas com o auxílio de um termômetro digital (0,1º C INCOTERM). A umidade relativa ambiente e a radiação solar, bem como a temperatura média diária ambiente, foram obtidas na Estação Agroclimatológica de Pelotas, localizada 31º52'00"Sul e 52º21'24"Oeste, a uma altitude de 13,24 m.

Resultados e Discussão

No início da operação do SISCODE (dia zero), a temperatura média da biomassa foi de 19,9 ºC para o T1 e 20,1 ºC para o T2, enquanto que os valores da temperatura média ambiente e do ar no interior da estrutura foram de 18,7 e 18,5º C, respectivamente.

Entretanto, observou-se que, na primeira semana, a temperatura da biomassa aumentou rapidamente em ambos os tratamentos (Figura 2), indicando a presença de condições favoráveis para o desenvolvimento dos micro-organismos, tais como: umidade, aeração, relação C/N, granulometria do material presente e dimensões das caixas. Tang et al. (2004) afirmam que, como o metabolismo dos micro-organismos é exotérmico, parte do calor gerado durante a oxidação da matéria orgânica acumula-se no interior da leira, elevando a temperatura de 25 para 40-45º C, em um período de dois a três dias. Desta forma, Bidone (2001) considera a elevação da temperatura um indicativo do equilíbrio microbiológico no interior da biomassa, a qual, segundo Valente et al. (2009), é proporcionada pela inter-relação entre esses fatores, sendo afetados pelo manejo adotado durante a compostagem.

No entanto, verificou-se que, a partir deste período, a temperatura da biomassa diminuiu linearmente, possivelmente devido ao resfriamento proporcionado pela impregnação do dejeto ao material celulósico (Tabela 1) e também pela diminuição da atividade microbiológica envolvida na estabilização da matéria orgânica presente. Da mesma forma, o intervalo de dez dias entre as impregnações associado ao menor teor de MS (2, 4 e 1,5%) dos dejetos pode ter colaborado para a morte gradativa dos micro-organismos mesófilos, devido ao alto teor de umidade presente na biomassa. Resultados semelhantes foram encontrados por Barrington et al. (2003), os quais avaliaram o efeito da aeração passiva e ativa na compostagem de dejetos de suínos com três substratos diferentes (maravalha, palha e feno), verificando que a umidade de 65% no substrato maravalha influenciou no aumento da temperatura apenas entre o segundo e sexto dias. Tuomela et al. (2000) afirmam que o alto teor de umidade ocasiona diminuição da eficiência do processo de compostagem, esta pode estar relacionada com a dificuldade de distribuição dos micro-organismos, das enzimas e outros metabólitos microbianos. Outros pesquisadores ressaltam que o excesso de umidade reduz a penetração de oxigênio, pois as moléculas de água se aderem fortemente à superfície das partículas, saturando os seus micro e macroporos (KADER et al., 2007; TIQUIA et al., 1998).

De outra forma, verificou-se que, durante a quarta semana, a média da temperatura ambiente foi de 19,3º C, enquanto que a temperatura da biomassa foi de 27,8º C para T1 e de 29º C para T2, sendo inferiores às da primeira semana (38 e 42,9º C, respectivamente), em que a média da temperatura ambiente foi de 18,2º C. Estas verificações indicam que, aparentemente, a temperatura ambiente não teve influência na temperatura da biomassa, podendo ser observado que o comportamento linear, em ambos os tratamentos, não acompanhou as oscilações da temperatura ambiente do ar. Joshua et al. (1998) ressaltam que a parte externa dos substratos compostados funciona como uma massa protetora, que permite a retenção de calor e, consequentemente, da umidade, a qual, segundo Klamer e Baath (1998), depende das características térmicas dos materiais compostados. Neste sentido, Larney et al. (2000) verificaram que o teor de umidade na massa em compostagem no inverno foi significativamente menor do que no verão e concluíram que isso pode ter ocorrido devido à ação do vento no local, que fez com que a leira perdesse mais água do que em dias ensolarados sem vento.

Embora a temperatura média ambiente tenha oscilado entre 16,9 e 20,1 ºC, enquanto que a umidade relativa ambiente variou entre 71 e 99%, devido à menor radiação solar no período (Tabela 2), a presença de uma menor umidade relativa interna associada às altas temperaturas no interior da estrutura (Figura 2) favoreceu a evapotranspiração. Boúeri e Lunardi (2006) afirmam que o processo convectivo dentro de ambientes protegidos é interrompido devido à presença da cobertura plástica, o que provoca a elevação da temperatura do ar em seu interior, favorecendo a evapotranspiração. Da mesma forma, Valandro et al. (2007) afirmam que a temperatura média diária no interior do sistema varia em torno de 0,5 a 9º C acima daquela obtida no exterior. Entretanto, os autores discordam de Galvani (2001), o qual encontrou valores mais elevados de umidade no interior da estrutura do que para o campo e associou ao efeito protetor do ambiente que atua, de forma a reter maior quantidade de vapor d'água em seu interior. De modo semelhante, os resultados discordam de Seemann (1979), o qual afirma que a menor densidade de fluxo da radiação solar no interior é devido à reflexão e transmissividade do filme de PEBD.

Outro fato importante diz respeito à opção por empregar a aeração passiva que foi realizada pela utilização dos tubos de PVC perfurados, com o propósito de suprimir os revolvimentos intermitentes preconizados no processo de compostagem, minimizando assim a necessidade de mão de obra do produtor no sistema. Corroborando com a técnica, Patni e Kinsman (1997) relatam que a compostagem com aeração passiva é um possível método na remoção de água do dejeto de suíno diluído, sendo este adicionado progressivamente nas pilhas de compostagem.

Entretanto, observou-se que os tubos de PVC não foram tão eficientes na evaporação do excedente de água, bem como na oxigenação dos materiais compostados, podendo ser constatado pelas baixas temperaturas da biomassa a partir da primeira semana. Este fato possivelmente ocorreu devido à cobertura de filme de PEBD, que pode ter atenuado a velocidade de troca de ar do interior com o exterior (BURIOL et al., 2000, VALANDRO et al., 2007). Esses resultados corroboram com os de Nunes (2003), o qual, em estudo no município de Concórdia, localizado no Oeste catarinense, testou o SISCODE no tratamento da mistura dos dejetos de suínos e maravalha e concluiu que a aeração passiva, por meio de tubos de PVC perfurados, não foi eficiente na evaporação do excedente de água. Neste sentido, Dai Prá et al. (2009) afirmam que o revolvimento do material é importante para facilitar a difusão dos dejetos líquidos e a penetração de oxigênio na biomassa, garantindo assim a maximização do sistema de compostagem.

Conclusões

O SISCODE é eficiente na transformação dos resíduos líquidos em sólidos, já que a alta umidade relativa e a baixa temperatura ambiente no município não afetam este sistema de tratamento.

A aeração passiva por meio de tubos de PVC perfurados não é eficiente na evaporação do excedente de água e na oxigenação dos substratos compostados, não devendo ser utilizada na compostagem da mistura de resíduos líquidos e sólidos da produção animal.

Os revolvimentos intermitentes são necessários para promover a evaporação do excedente de água dos dejetos e a penetração do oxigênio na biomassa, garantindo, deste modo, a eficiência do SISCODE.

Recebido: 06/10/10

Aceito: 19/07/11

Reg. ABES: 161 10

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  20 Out 2011
• Data do Fascículo
  Set 2011

Histórico

• Aceito
  19 Jul 2011
• Recebido
  06 Out 2010