Avaliação de novas práticas de compostagem em pequena escala com aproveitamento energético

Evaluation of new composting practices in small-scale with energy recovery

RESUMO:

Foram avaliados neste estudo novos sistemas de compostagem de mínimo impacto ambiental para o tratamento in loco de resíduos orgânicos. Dois tipos de composteiras e quatro formas de manejo foram testados. Focaram-se ainda duas composições de resíduos sólidos orgânicos com relação ao aproveitamento energético por aquecimento de água. Os resíduos mantiveram temperaturas termofílicas por mais de 20 dias, apresentaram produção desprezível de metano e não geraram chorume em condições de aeração passiva. Como aspectos de maior influência, podem ser considerados: a suspensão das composteiras sobre pallets, a composição dos resíduos, as condições de contorno das composteiras e o manejo adotado. No teste de recuperação energética, temperaturas de até 51ºC foram alcançadas após 24 horas de circulação de água no sistema, sugerindo que o processo pode ser uma fonte potencial de economia de energia. O modelo de compostagem proposto é ambientalmente adequado, porque minimiza emissões e geração de lixiviado se comparado a aterros sanitários e plantas de compostagem industrial, sendo indicado para cozinhas industriais, condomínios, shopping centers e outros geradores em pequena e média escalas.

Palavras-chave:
compostagem in loco; mínimo impacto; recuperação energética

ABSTRACT:

This study comprehends the research of new composting systems for the organic solid waste treatment with low environmental impact. Two types of composting, four types of management and its economic feasibility were tested, as well as two compositions of organic solid waste focused at energy recovery by heating water. The composting maintained the thermophilic process for more than 20 days, showed a non-significant CH₄ emission, maintained aerobic conditions by passive aeration, without leachate generation. The aspects with increase influence were: suspension of composters on pallets, waste composition, condition of composters, and adopted management. The test of energetic recovery showed that the water reached temperatures up to 51ºC after 24 hours of recirculation, demonstrating that this process can be a potential energy source. The proposed composting model is environmental feasible, because it minimizes gas emission and leachate generation compared to the landfill or industrial composting plants. Therefore, it is suggested to be used in industrial kitchens, condos, shopping malls, and other small and medium generators.

Keywords:
decentralized composting; minimum impact; energetic recovery

INTRODUÇÃO

A compostagem de resíduos sólidos orgânicos (RSO) é uma alternativa vantajosa com relação aos aterros por conta de sua característica aeróbia, minimizando emissões e lixiviados (PIRES; MARTINHO; NI-BIN, 2011). Contudo, questões de escala são relevantes, como discutido por Martínez-Blanco et al. (2010), mediante a análise do ciclo de vida, que evidencia as vantagens ambientais da compostagem em pequena escala em comparação à de escala industrial, pois, mesmo predominantemente aeróbica, a compostagem pode ser fonte de CH₄, NH₃, NO₃, SO₂ e N₂O.

Nesse contexto, emissões indesejáveis podem ser minimizadas ou evitadas de acordo com o manejo, como visto em Amlinger, Peyr & Cuhls (2008), Andersen et al. (2010a), Ermolaev et al. (2014) e Zuokaite & Zigmontiene (2013). Como exemplo, citam-se as maiores emissões dos gases de efeito estufa (GEE) em compostagens caseiras com mais frequência de revolvimento em comparação às de menor frequência (ANDERSEN et al., 2010a; 2011; 2012). O mesmo foi observado por Ahn et al. (2011) no tocante a CH₄ em resíduos agrossilvopastoris, o que causou certa surpresa, pois acreditava-se que quanto mais revolvimentos mais aerobiose e menos formação de CH₄.

Tal fenômeno pode ser explicado pela dificuldade em manter a homogeneidade de condições ambientais ideais na fermentação no estado sólido, corroborando para a formação de sítios de menor oxigenação com produção de CH₄, que acaba tendo sua liberação facilitada pelo revolvimento (DURAND, 2003). Por outro lado, minimizando-se a frequência de revolvimento ou operando-se em condição estática controlada, microrganismos metanotróficos oxidam até 98% do CH₄ produzido na compostagem, como observado por Inácio & Miller (2009) e Jackel, Thummes & Kampfer (2005), o que é economica e tecnicamente mais viável em operações em pequena escala.

Inácio, Bettio & Miller (2009) chamam atenção ainda para o potencial de mitigação de emissões e obtenção de créditos de carbono, considerando-se o somatório de diferentes projetos de compostagem estática em pequena escala. O composto orgânico gerado também apresenta vantagens ecológicas quanto aos fertilizantes químicos tradicionais (ANDERSEN et al., 2012), agrega valor ao processo e atua como condicionador de solo (KIEHL, 1998).

Levando-se em conta as dificuldades econômicas e a fragilidade das políticas públicas de gestão de resíduos no Brasil, em que 70% dos municípios ainda dispõem seus resíduos em lixões (BRASIL, 2010), assim como a escassez no mercado de equipamentos viáveis sanitária ou economicamente para o tratamento in loco dos RSO gerados em condomínios, cozinhas industriais, supermercados, escolas e outros, este estudo testou o desempenho de novos modelos de composteira e estratégias de compostagem de mínimo impacto, fácil instalação e operação sem proliferação de vetores ou odores, com foco no tratamento in loco dos restos de alimentos e aparas vegetais. Foi também verificado o aproveitamento energético da compostagem via aquecimento de água, buscando agregar valor ao processo.

METODOLOGIA

Foram testados e monitorados por 60 dias dois modelos de composteira, chamadas de 1 e 2, utilizando dois gabiões de 4 m de comprimento × 1 m de altura × 1 m de largura, divididos cada um em quatro compartimentos (A, B, C e D) de 1 m³ (Figura 1). As composteiras foram cobertas com manta de polietileno de alta densidade (PEAD) para controle da umidade proveniente de chuvas, e seus compartimentos, revestidos lateralmente por mantas de drenagem compostas por filtros geotêxteis em seus dois lados, núcleo drenante plástico tridimensional com 90% de vazios. As composteiras também foram apoiadas sobre pallets, incrementando sua aeração passiva por todos os lados, inclusive pela base, via convecção térmica, para "efeito chaminé", descrito em Andersen et al. (2010b). Abaixo dos pallets, instalou-se um leito com membrana de PEAD de 1 mm, para proteção do solo e coleta de lixiviados.

Figura 1:
Composteiras 1 e 2 e seus compartimentos A, B, C, D.

A composteira 1 também foi equipada com um tubo de drenagem de 200 mm de diâmetro, perfurado em toda a sua extensão, no centro de cada um de seus compartimentos, simulando uma chaminé, para aumentar a aeração passiva dos RSO (Figura 1).

Aportaram-se os resíduos nos compartimentos A, B, C e D de cada composteira em um período de 15 dias, sendo eles inoculados, conforme descrito na Tabela 1, e cobertos por uma camada de folhas secas com 5 cm de altura após cada aporte de RSO, com o objetivo de auxiliar a manutenção da temperatura, da umidade e o combate a vetores.

Tabela 1:
Estratégias de manejo dos compartimentos.

• (r)

Os RSO foram constituídos experimentalmente por 33,3% de restos de alimentos, 33,3% de grama ou folhas secas e 33,3% de troncos triturados em volume, somando cerca de 500 kg de RSO por compartimento.

Operaram-se as composteiras de maneira estática, sem revolvimento. Ou seja, a cada aporte, apenas se abria a camada de folhas secas que cobria o material aportado anteriormente, facilitando o contato dos RSO frescos com os já em compostagem.

Os compartimentos foram monitorados quanto à temperatura e umidade a 10, 25 e 50 cm de distância da parede e a 25, 50 e 75 cm de profundidade em cada compartimento, utilizando termômetro e medidor de umidade analógicos com haste de 90 cm, modelo Reotemp, totalizando 1.800 leituras em 60 dias de monitoramento.

Os percentuais dos gases CH₄ e O₂ foram medidos a 10, 25 e 50 cm da parede e a 30 e 60 cm de profundidade em cada compartimento, por meio de um analisador de gás Dräger modelo X-AM7000 conectado a uma haste metálica de 1 m, chegando ao total de 1.200 leituras.

O mesmo analisador de gás foi usado para verificar as emissões de cada compartimento, associado a um fluxímetro modelo ADM2000, da Agilent Technologies, e a uma câmara de fluxo em formato piramidal, ocupando toda a superfície de cada compartimento, conforme descrito em Andersen et al. (2010a).

Os dados foram agrupados em duplas de tratamento, considerando-se as médias obtidas nos compartimentos A, B, C e D das composteiras 1 e 2, ou seja, 1A e 2A, 1B e 2B, 1C e 2C e 1D e 2D, as quais foram tratadas como repetições, pois as diferenças entre as composteiras 1 e 2, relativas à presença de aeração central na composteira 1, eram as mesmas para os quatro tipos de tratamento, chamados daqui em diante simplesmente de compartimentos A, B, C e D. Também se avaliaram os dados levando-se em conta somente as composteiras 1 e 2, para identificação de variações entre ambas, englobando as médias de dados obtidos nos compartimentos A, B, C e D de cada composteira em conjunto, uma vez que as diferenças entre esses compartimentos também eram comuns às duas composteiras.

Além disso, foram avaliados o pH, a relação carbono e nitrogênio (C/N) e os nutrientes P, K, Na e Mg dos resíduos antes do aporte e a 60 dias em compostagem, com amostras em duplicata, seguindo as metodologias descritas em Abreu, Andrade & Falcão (2006).

Os lixiviados gerados nas composteiras 1 e 2, independentemente dos compartimentos, foram avaliados quanto ao pH e à demanda química de oxigênio (DQO) após 60 dias em compostagem, com amostras em duplicata, de acordo com metodologia sugerida em "Standard methods for examination of water and wastewater" (APHA; AWWA; WPCF, 2005).

O termo chorume foi designado para nomear subprodutos líquidos dos RSO em anaerobiose, e o termo lixiviado, para nomear os líquidos provenientes de operações de umectação das composteiras via aporte de água, distinguindo-os.

As comparações entre os parâmetros citados foram feitas por análise de variância (Anova) ao nível de significância de 95% de confiança, com verificação prévia da normalidade e da homocedasticidade das variáveis, como sugerido por Sokal & Rohlf (2012). Como a maioria dos dados não atendeu a esses requisitos, foi utilizada a transformação logarítmica Log (x+1), em que Log é o logaritmo na base 10, e x, o valor não transformado. As transformações foram feitas previamente à Anova e seguidas do teste a posteriori de diferenças de médias de Tukey ao nível de confiança de 95% (p<0,05). Os dados relativos às variações de profundidade e distância da parede dos compartimentos foram apresentados separadamente, entre todos os compartimentos e as composteiras, para um melhor entendimento de seu comportamento, tendo em vista as diferenças entre tratamentos e composteiras.

Para o teste de aproveitamento energético via aquecimento de água, utilizou-se uma composteira com volume total de 2 m³ e foram testadas duas composições de resíduos expressas em volume: 1) composição: 33,3% de restos de alimentos, 33,3% de grama e folhas (secas e verdes), e 33,3% de troncos triturados; 2) composição: 50% de troncos triturados e 50% de grama verde.

A composteira foi equipada com 44 m de serpentina de cobre, diâmetro de 12,70 mm, imersa nos RSO a 50 cm de distância do fundo. Nela, foram circulados 300 L de água 24 horas após o aporte dos RSO entre a composteira e um boiler com isolamento térmico, via bomba elétrica, com a medição de temperatura sendo feita no ambiente e na saída de água da composteira.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Temperatura

Os compartimentos A, B, C e D apresentaram temperaturas médias mesofílicas e atingiram máximas termofílicas próximas dos 70ºC (Gráfico 1A), as quais foram mantidas por mais de 20 dias consecutivos, tempo suficiente para a higienização dos resíduos (USEPA, 1992). Temperaturas significativamente menores foram observadas nos compartimentos A em relação aos C e D, o que pode ter contribuído para os 10% de composto adicionado como inóculo nesses compartimentos, amenizando sua temperatura, por melhorar a porosidade e consequentemente a oxigenação dos RSO, da mesma forma como observado em solos, nos quais a adição de composto favorece a formação de grânulos (KIEHL, 1998).

Gráfico 1:
Temperaturas médias, mínimas e máximas por compartimentos (A) e composteiras (B), em ºC.

Entre as composteiras, temperaturas significativamente maiores foram observadas na 2 (Gráfico 1B), o que foi atribuído à ausência de chaminé central.

No interior dos compartimentos da composteira 1, constataram-se as maiores temperaturas a 25 cm de distância da parede dos compartimentos, contra 50 cm nos compartimentos da composteira 2, evidenciando a influência da chaminé presente nos compartimentos da composteira 1 como elemento diferencial no que tange à refrigeração passiva do sistema. Avaliando-se verticalmente, verificou-se um padrão comum aos compartimentos das composteiras 1 e 2, relativo à obtenção das maiores médias de temperatura a 25 cm de profundidade, se comparadas a 50 e 75 cm. Esse resultado, provavelmente relacionado ao posicionamento das composteiras sobre pallets, modifica os padrões tradicionais de estabelecimento das maiores temperaturas na base de leiras e composteiras convencionais, como averiguado por Inácio et al. (2009) e Jackel, Thummes & Kampfer (2005). Tal aspecto pode auxiliar o estabelecimento do "efeito chaminé" à medida que ajuda na redistribuição do calor pelo sistema, influenciando positivamente a oxigenação passiva e minimizando a formação dos sítios de anaerobiose que resultam na geração de CH₄ e chorume (MÜNNICH; MAHLER; FRICKE, 2006) (Gráfico 2).

Gráfico 2:
Temperaturas médias em ºC no interior dos compartimentos a 10, 25 e 50 cm de distância da parede e a 25, 50 e 75 cm de profundidade.

Gases

O percentual de CH₄ variou entre 0,0 e 2,6% nos resíduos, com maior média abaixo de 0,2% no tratamento D (Gráfico 3A). Essa minimização de geração de CH₄ contrasta com o observado por Inácio et al. (2009), estudando leiras de dimensionamento, composição e regime de aporte bastante semelhantes aos do presente estudo, em que foi encontrado valor médio de até 15% de CH₄ em áreas centrais de suas leiras, cerca de seis vezes mais que o maior resultado máximo obtido em áreas centrais desta investigação. Tal resultado positivo pode ser relacionado à aeração passiva eficiente, fruto dos materiais e das estratégias de manejo adotados, garantindo condições aeróbias em todos os compartimentos, mesmo os desprovidos de chaminé, uma vez que a geração de CH₄ está diretamente associada com o estabelecimento das condições anaeróbias nos RSO (MÜNNICH; MAHLER; FRICKE, 2006), geralmente correlatas à alta de umidade e à baixa penetração de O₂ (JIANG et al., 2011; KIEHL, 1998).

Gráfico 3:
Percentuais médios, mínimos e máximos de CH₄ por compartimento (A) e composteira (B).

Contudo, mesmo com a pequena geração de CH₄, foram achados percentuais significativamente menores desse gás nos resíduos do tratamento A em comparação aos C e D. Tal aspecto pode ser atribuído ao composto em maturação adicionado como inóculo a cada aporte em A, sugerindo eficiência dos microrganismos metanotróficos presentes ali em colonizar os RSO e oxidar o CH₄ eventualmente produzido, como comprovado em Jackel, Thummes & Kampfer (2005) e Rose, Mahler & Izzo (2012), investigando a minimização das emissões de CH₄ em compostagem e aterros sanitários com cobertura final de composto.

No tocante às composteiras, ambas apresentaram baixos percentuais de CH₄ em seus resíduos (Gráfico 3B), embora a composteira 1 tenha apresentado valores significativamente menores que a 2, o que se atribui à maior oxigenação e predominância de temperaturas mesofílicas em 1, uma vez que os microrganismos metanogênicos se desenvolvem melhor em temperaturas termofílicas e os metanotróficos encontram melhores condições de crescimento e oxidação de CH₄ em temperaturas mesofílicas (JACKEL; THUMMES; KAMPFER, 2005).

Horizontalmente, no interior da composteira 1, as maiores médias de CH₄ foram observadas nos resíduos a 25 cm de distância da parede da composteira, por conta da aeração central desses compartimentos. Na composteira 2, sem aeração central, os maiores percentuais de CH₄ predominaram a 50 cm de distância da parede da composteira. As variações do CH₄ por profundidade não exibiram padrão característico, com maiores valores alterando-se entre 30 e 60 cm de profundidade, embora tenham predominado maiores valores a 60 cm (Gráfico 4).

Gráfico 4:
Percentuais médios de CH₄ no interior dos compartimentos a 10, 25 e 50 cm de distância da parede e a 30 e 60 cm de profundidade.

As emissões de CH₄ foram escassas e mínimas em todas as medições realizadas, assim como próximas ao limite de detecção mínimo de 0,01% e do erro de leitura de 5% do analisador de gás utilizado. Logo, com todos os tratamentos mostrando-se eficientes em minimizar a produção e/ou metabolizar o CH₄ eventualmente produzido, optou-se por considerar a emissão de todos os compartimentos como desprezível, o que encontra ressonância nos estudos de Inácio et al. (2009) e Jackel, Thummes & Kampfer (2005), em que até 98% do CH₄ produzido foi oxidado por comunidades metanotróficas antes de ser emitido. Concorda ainda com essa afirmação o fato de as temperaturas médias terem variado entre 40 e 50ºC em todos os compartimentos, faixa de ótima atividade para os microrganismos metanotróficos, como já discutido. Portanto, levando-se em conta a emissão de 600 kg de CO₂ equivalente (eq.)/t de RSO aterrado (USEPA, 2005), as 4 t de RSO compostadas neste experimento evitaram a emissão de 2,4 t de CO₂ eq., bem como a ausência de transporte das toneladas de RSO compostadas evitou a emissão de 87 kg de CO₂ eq., tendo em vista a emissão de 2,9 kg de CO₂.L^-1 de óleo diesel e o consumo de 7,5 L de óleo diesel por tonelada de resíduo transportado (MAHLER, 2012). Descontando-se as emissões que poderiam ser teoricamente evitadas em aterros sanitários com captura, queima e/ou aproveitamento energético do CH₄, admitindo-se a eficiência máxima entre 40 e 30% de emissões evitadas, segundo Maciel & Jucá (2011) e Viana (2011), respectivamente, as emissões evitadas pela compostagem in loco diminuiriam 34%.

Muitos aspectos contribuem em conjunto para a minimização da gênese e das emissões de CH₄ na compostagem, sendo dimensão, densidade, intensidade de aporte e presença de microrganismos metanotróficos os mais relevantes (JACKEL; THUMMES; KAMPFER, 2005). Tais elementos estão diretamente relacionados com a oxigenação e a temperatura do sistema, parâmetros de variação inversamente proporcionais à geração de CH₄.

Sendo o presente estudo calcado em operação estática, acredita-se também ter sido fundamental a combinação de alta proporção de material estruturante e o posicionamento das composteiras sobre pallets, os quais auxiliaram no estabelecimento da aeração passiva eficiente, como atestam as médias de O₂ entre 17 e 20% entre compartimentos e composteiras (Gráficos 5A e 5B), e foram suficientes para garantir a todos os tratamentos condições aeróbias adequadas ao processo de compostagem, definidas como acima de 5% de O₂, por Kiehl (1998), e acima de 10%, por Miller (1993).

Gráfico 5:
Percentuais médios, mínimos e máximos de O₂ por compartimentos (A) e composteiras (B).

Contudo, os RSO presentes nos tratamentos A e B exibiram percentuais médios de O₂ significativamente maiores do que os tratamentos C e D, o que pode ser atribuído ao composto utilizado como inóculo, o qual ajuda a entrada de O₂ em função do possível aumento da porosidade dos RSO, principalmente no tratamento A, como discutido no item "Temperatura".

Em leiras estáticas, a concentração de O₂ depende também da intensidade do consumo pelos microrganismos e de sua reposição via aeração passiva, que sofre influência da porosidade do material contido na leira, da umidade e do calor interno sobre o fluxo de ar (RANDLE & FLEGG, 1978), o que vem ao encontro do discutido. Nesse aspecto, vale ressaltar que a menor temperatura média e o maior percentual médio de O₂ foram observados no compartimento 1A, o que de certa forma minimiza a responsabilidade da diferença de temperatura com relação ao incremento da aeração passiva e maximiza a influência de um possível aumento de porosidade nos RSO por conta da utilização de composto como inóculo. Corrobora também com a influência do composto sobre a oxigenação dos RSO o fato de o compartimento 2A, desprovido de chaminé e inoculado com composto, apresentar média de O₂ compatível com as verificadas nos compartimentos 1C e 1D, equipados com chaminé central, mesmo com umidade maior em 2A.

Entre composteiras, maiores percentuais de O₂ eram de certa maneira esperados na 1, em razão da presença de chaminé central, facilitando sua oxigenação e consequente perda de umidade. Tal fato encontra respaldo na maior umidade visualizada na composteira 2, assunto discutido adiante.

Umidade

Entre os compartimentos, as médias de umidade em seus resíduos apresentaram-se próximas a 60%, com diferenças significativamente menores para o tratamento A em relação aos demais, o que pode ser atribuído ao composto utilizado como inóculo, uma vez que o aumento da oxigenação atribuída à presença de composto favorece o ressecamento da massa em compostagem mesmo com as menores temperaturas observadas em A. Entre as composteiras, as menores médias de umidade em seus resíduos foram constatadas na 1, por volta de 50%, e as maiores médias na 2, situando-se próximo a 70%, o que se atribuiu à aeração central na composteira 1.

Assim, as médias de umidade por compartimentos e por composteiras ficaram entre os limites mínimo e máximo de umidade ideal para compostagem, relativos a 50 e 70%, como sugerido em Jiang et al. (2011), Kiehl (1998) e Brasil (2009), indicando manutenção adequada desse parâmetro. Compostagens com umidade acima de 70% demonstram redução do O₂ por excesso de água nos macroporos dos resíduos, e umidade abaixo de 50% implica diminuição da atividade microbiana por escassez de água, chegando até a interrupção do processo por volta dos 40% (KIEHL, 1998).

Sob o ponto de vista ambiental, Jiang et al. (2011) sugerem que 65% de umidade seja o valor ideal para minimizar a emissão de GEE, mais próximo de ser atingido pelos tratamentos B, C e D e pela composteira 2, embora o compartimento 2A (A da composteira 2) tenha sido separadamente o que mais se aproximou dos 65% de umidade.

Chama a atenção o fato de o compartimento B, não diferente significativamente de C e D em umidade, ter obtido desempenho significativamente melhor no que se refere ao O₂ que C e D, assemelhando-se aos compartimentos A. Tal aspecto confirma novamente a importância do tipo de inoculação aplicada à massa de compostagem no que tange à adequação de parâmetros ambientais.

Lixiviados

Não houve geração de chorume nas composteiras avaliadas; foi apenas gerada pequena quantidade de lixiviado decorrente do aporte externo de água para umectação dos compartimentos. Atribui-se essa característica aos mesmos aspectos relacionados com a manutenção da aerobiose já discutidos, uma vez que a geração de chorume e CH₄ está diretamente associada com o estabelecimento de condições anaeróbias (MÜNNICH; MAHLER; FRICKE, 2006).

Os lixiviados gerados apresentaram valor médio da demanda química de oxigênio (DQO) de 116,5 mg.L^-1, podendo ser reutilizados na umectação das composteiras, como fertilizante líquido ou mesmo descartados, considerando que, por meio da média de correlação da DQO/demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de 2/1, sugerida por Jordão & Pessoa (2005), o valor médio de DBO para o lixiviado em questão seria de 55,5 mg.L^-1, atendendo aos padrões de lançamento de efluentes estabelecidos por Brasil (2005), relativo a DBO de até 60 mg.L^-1, já que não existem limites para lançamento de efluentes baseados em DQO na legislação federal brasileira.

Tais valores da DQO contrastam com os 9.870 mg.L^-1 obtidos em compostagem residencial tradicional (ANDERSEN et al., 2011). Tais diferenças são previstas, pois estão sendo comparados lixiviados oriundos de umectação com chorume, porém eles não demandam pós-tratamento, diferentemente do chorume, evidenciando as vantagens da não geração de chorume em operações de compostagem.

A média de pH dos lixiviados das composteiras 1 e 2 após 60 dias foi 7,1 e 7, respectivamente, atendendo ao limite de pH para descarte de efluentes, segundo Brasil (2005).

Maturação do composto

A relação C/N<20 é um dos indicadores de estabilidade para fertilizante orgânico classe C, segundo Brasil (2009). Nesse quesito, a maioria dos tratamentos apresentou relação C/N, indicando estabilidade após 60 dias, à exceção dos compartimentos D, com C/N média próxima a 21, com A significativamente menor do que D, sugerindo vantagem da inoculação com composto no que tange à degradação dos RSO.

Avaliando-se a relação C/N entre as composteiras, ambos os resíduos demonstraram C/N<20, sugerindo estabilidade do material após 60 dias. No entanto, a composteira 1 apontou relação C/N significativamente maior que a composteira 2, resultado que pode ter sido influenciado pelas maiores temperaturas atingidas na composteira 2.

O valor médio inicial da relação C/N dos RSO frescos foi de 26/1.

Nutrientes

O teor de nutrientes após 60 dias atingiu níveis compatíveis com outros trabalhos que utilizaram RSO semelhantes, como observado na Tabela 2, à exceção dos níveis de P e K, que de modo geral ficaram abaixo dos valores obtidos em outros estudos. Tal fato pode estar relacionado às operações de umectação dos compartimentos, causando lixiviação desses nutrientes. Não foram realizadas análises de nutrientes nos lixiviados, as quais poderiam confirmar ou não essa hipótese, contudo os níveis de P e K encontrados nos RSO antes da compostagem já indicavam baixos teores desses nutrientes, como visto na Tabela 2, o que pode ser corrigido de maneira simples, como descrito em Souza & Alcântara (2008).

Tabela 2:
Percentual de nutrientes e pH dos RSO frescos (antes da compostagem) e após 60 dias em compostagem.

• st: sólidos totais; A: fertilizante orgânico (KIEHL, 1998); B: resíduo orgânico misto (praças, jardins e doméstico) (GIRÓ, 1994); C: fertilizante orgânico proveniente de resíduos orgânicos sólidos urbanos (BRASIL, 2009); D: resíduos orgânicos domésticos (et al); E: resíduos orgânicos domésticos (et al).

pH

O pH dos resíduos nos tratamentos A, B e C, que receberam algum tipo de inóculo, atingiu valores médios superiores a 7 após 60 dias, o que não foi observado em D, com pH médio abaixo da neutralidade (Tabela 2). Tal aspecto sugere lentidão da compostagem sem adição de inóculo, embora usualmente tal processo demande de 90 a 120 dias (KIEHL, 1998).

O tratamento A apresentou pH significativamente maior que C e D, o que reforça a ideia de melhoria da compostagem com o uso de inóculo de composto em maturação, porém os resíduos em todos os compartimentos atingiram o valor de referência, pH>6,5, descrito em Giró (1994) e Brasil (2009), sugerindo que o material poderia concluir seu processo de degradação já em contato com o solo.

Entre composteiras, ambas atingiram neutralidade de pH após 60 dias, sem diferenças significativas entre 1 e 2, demonstrando que as variações em relação à temperatura e oxigenação, oriundas de seus aspectos morfológicos (presença ou ausência de chaminé central), não afetaram o valor de pH.

Vetores

Todos os tratamentos foram eficientes em impedir a proliferação de moscas e ratos, fato relacionado à manutenção de temperaturas termofílicas, estratégia de manejo calcada em intervalos de aporte de RSO e cobertura diária final com material seco, como sugerido em Inácio & Miller (2009). Contudo, a composteira 2 foi mais eficiente do que a 1 no combate às moscas, provavelmente por conta das maiores temperaturas. Destaca-se ainda o compartimento 2A, que se manteve totalmente imune a moscas, fato que pode estar associado ao uso de composto a cada aporte, sugerindo sua eficiência também para a minimização de odores atrativos de vetores.

Aquecimento de água na compostagem

A utilização da compostagem para aquecimento de água mostrou-se adequada, pois os 300 L de água recirculada nos RSO atingiram 51ºC após 24 horas e se mantiveram nessa temperatura por oito dias consecutivos utilizando a primeira composição de RSO, com temperatura ambiente média de 21ºC e máxima de 71ºC no interior da composteira.

A segunda composição de RSO aqueceu os 300 L de água a 42ºC após 24 horas de circulação e manteve-se dessa forma por 15 dias consecutivos, com temperatura ambiente média de 23ºC e máxima de 62ºC no interior da composteira.

No entanto, a estratégia de recirculação seria dependente energeticamente para bombeamento de água, e a primeira composição de RSO testada demandaria operações de troca de carga frequentes. Por outro lado, estudos de Pain (1972) e da Native Power (2013) sugerem a passagem da água somente uma vez pelos RSO, em mangueiras plásticas com maior metragem, e o emprego somente de troncos triturados, em razão do maior tempo de degradação desses resíduos, chegando a seis meses, o que barateia e facilita a implantação de tais sistemas, conhecidos na Alemanha como biomeiler.

Assim, o sistema proposto demanda adaptações que facilitem seu manejo e minimizem o custo de implantação, tornando-o mais atrativo para o tratamento e aproveitamento energético de podas vegetais lenhosas mesmo nos trópicos, uma vez que o chuveiro elétrico é responsável por 23% da energia consumida nas residências brasileiras (UNICAMP, 2014).

Como vantagem adicional, 50% do peso inicial dos RSO de difícil degradação utilizados no aquecimento de água pode ser digerido em anaerobiose com produção de biogás, já que o período em compostagem atua como um pré-tratamento dos RSO de difícil degradação, adequando-os à digestão anaeróbia (PAIN, 1972).

CONCLUSÕES

Todas as composteiras e todos os tratamentos foram eficientes sanitaria e ambientalmente em compostar os RSO, com resultados ainda mais positivos para a composteira 2 e o tratamento A, em relação ao combate a vetores e degradação dos RSO, assim como para neutralização do CH₄, mais eficientemente observada no tratamento A, sugerindo a utilização do modelo 2A em aplicações práticas.

Não foram observadas deficiências de oxigenação na composteira 2, tornando desnecessária a utilização da aeração central.

O modelo de aproveitamento energético apresenta limitações de custo e produtividade, demandando adaptações tecnológicas que estimulem sua adoção.

REFERÊNCIAS

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Jan 2017
• Data do Fascículo
  Mar-Apr 2017

Histórico

• Recebido
  11 Fev 2016
• Aceito
  27 Jun 2016