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ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA RELAÇÃO CARBONO/NITROGÊNIO NO TEMPO DE FORMAÇÃO DE UM COMPOSTO ORGÂNICO Bárbara Camacho Gonçalves (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected] Julia Aoki Domingues (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected] Laís Daleffe Leite (G, Engenharia Ambiental,), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected] Paulo Agenor Alves Bueno, UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected] RESUMO: A prática da compostagem tem sido reconhecida pela sua eficiência dentro dos processos de reciclagem e reaproveitamento de resíduos. No que diz respeito à compostagem caseira, essa prática tem conquistado cada vez mais o seu espaço. O objetivo desse trabalho foi criar alternativas para esse tipo de compostagem que trouxessem resultados tão eficientes quanto aos já conhecidos pela literatura. Para isso, foram criados três experimentos com diferentes proporções de carbono e nitrogênio e analisou-se a temperatura de todos eles para descobrir se ela influenciava no tempo de formação do composto. Os resultados mostraram que a temperatura não tem influência e que foi possível obter uma alternativa tão viável quanto à receita padrão. Palavras-chave: Compostagem. Temperatura. Nitrogênio. INTRODUÇÃO Atualmente muito se fala sobre sustentabilidade ambiental, que sugere a conscientização do ser humano com o meio ambiente, a fim de interagir com o mesmo de modo a preservar os recursos naturais para as gerações futuras. Poucas pessoas, porém, tem a consciência da quantidade de resíduos que produzem e quais os impactos desses no meio ambiente. Como alternativa para o bom aproveitamento desses resíduos existe a compostagem. De acordo com a Fundação Nacional da Saúde (FUNASA), a compostagem é o processo de decomposição ou degradação de materiais orgânicos pela ação de micro organismos em um meio aerado naturalmente. Este processo gera um fertilizante orgânico natural, rico em húmus e nutrientes minerais, que pode ser utilizado tanto para o enriquecimento dos solos quanto em jardins, hortas, árvores frutíferas e outros. Dessa forma a técnica de compostagem permite reduzir o volume de resíduos que seriam destinados aos aterros sanitários, fazendo com que parte deles sejam reaproveitados. Dentro da abrangência das práticas de compostagem existe a compostagem caseira baseada na relação carbono/nitrogênio, que pode ser feita até dentro de apartamentos. Esta técnica consiste no reaproveitamento apenas de materiais orgânicos não oleosos, como verduras, cascas de legumes, frutas e ovos, borra de café, entre outros. O presente trabalho visa, através de novas proporções da relação carbono/nitrogênio, buscar alternativas viáveis e mais rápidas que sejam tão eficientes quanto aos resultados já conhecidos pela

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ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA RELAÇÃO

CARBONO/NITROGÊNIO NO TEMPO DE FORMAÇÃO DE UM COMPOSTO ORGÂNICO

Bárbara Camacho Gonçalves (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected]

Julia Aoki Domingues (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected]

Laís Daleffe Leite (G, Engenharia Ambiental,), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected]

Paulo Agenor Alves Bueno, UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, [email protected]

RESUMO: A prática da compostagem tem sido reconhecida pela sua eficiência dentro dos processos de reciclagem e reaproveitamento de resíduos. No que diz respeito à compostagem caseira, essa prática tem conquistado cada vez mais o seu espaço. O objetivo desse trabalho foi criar alternativas para esse tipo de compostagem que trouxessem resultados tão eficientes quanto aos já conhecidos pela literatura. Para isso, foram criados três experimentos com diferentes proporções de carbono e nitrogênio e analisou-se a temperatura de todos eles para descobrir se ela influenciava no tempo de formação do composto. Os resultados mostraram que a temperatura não tem influência e que foi possível obter uma alternativa tão viável quanto à receita padrão. Palavras-chave: Compostagem. Temperatura. Nitrogênio. INTRODUÇÃO

Atualmente muito se fala sobre sustentabilidade ambiental, que sugere a conscientização do

ser humano com o meio ambiente, a fim de interagir com o mesmo de modo a preservar os recursos

naturais para as gerações futuras. Poucas pessoas, porém, tem a consciência da quantidade de resíduos

que produzem e quais os impactos desses no meio ambiente. Como alternativa para o bom

aproveitamento desses resíduos existe a compostagem.

De acordo com a Fundação Nacional da Saúde (FUNASA), a compostagem é o processo de

decomposição ou degradação de materiais orgânicos pela ação de micro organismos em um meio

aerado naturalmente. Este processo gera um fertilizante orgânico natural, rico em húmus e nutrientes

minerais, que pode ser utilizado tanto para o enriquecimento dos solos quanto em jardins, hortas,

árvores frutíferas e outros. Dessa forma a técnica de compostagem permite reduzir o volume de

resíduos que seriam destinados aos aterros sanitários, fazendo com que parte deles sejam

reaproveitados.

Dentro da abrangência das práticas de compostagem existe a compostagem caseira baseada na

relação carbono/nitrogênio, que pode ser feita até dentro de apartamentos. Esta técnica consiste no

reaproveitamento apenas de materiais orgânicos não oleosos, como verduras, cascas de legumes, frutas

e ovos, borra de café, entre outros.

O presente trabalho visa, através de novas proporções da relação carbono/nitrogênio, buscar

alternativas viáveis e mais rápidas que sejam tão eficientes quanto aos resultados já conhecidos pela

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literatura. Além disso, verifica a influência da temperatura no tempo de formação do composto com

base em dados estatísticos.

EMBASAMENTO TEÓRICO

A compostagem é definida como um processo aeróbio controlado, desenvolvido por uma população diversificada de microrganismos, efetuada em duas fases distintas: a primeira quando ocorrem as reações bioquímicas mais intensas, predominantemente termofílicas; a segunda ou fase de maturação, quando ocorre o processo de humificação. É um processo que ocorre naturalmente no ambiente sendo referido como a degradação de matéria orgânica, o termo compostagem diz respeito a esta decomposição, porém está associada com a manipulação do material pelo homem, que através da observação do que acontecia na natureza desenvolveu técnicas para acelerar a decomposição e produzir compostos orgânicos que atendessem rapidamente as suas necessidades (NETO, 1987, apud EMBRAPA, 2008, p. 2).

Segundo a pesquisadora da EMBRAPA, Nunes (2009), o material obtido pela compostagem é

o composto orgânico, que é todo produto de origem animal e vegetal que aplicado ao solo em

quantidades, épocas e maneiras adequadas, proporciona melhoria de suas características físicas,

químicas e biológicas. Também efetua correções de reações químicas desfavoráveis ou excesso de

toxidez e, fornece às raízes os nutrientes suficientes para produzir colheitas compensadoras com

produtos de qualidade, sem causar danos ao solo, à planta e ao meio ambiente.

Os fatores que influenciam em uma compostagem, de acordo com Oliveira, Sartori e Garcez

(2008), são os microorganismos, aeração, umidade, temperatura e a relação carbono/nitrogênio. Os

microorganismos são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, os principais grupos são as

bactérias e os fungos. A presença do ar na massa em decomposição é indispensável, se faltar oxigênio

haverá um atraso na decomposição do material, além da produção de gases que causam mau cheiro. O

material em decomposição deverá estar sempre úmido, pois água é necessária aos microorganismos,

entre os limites de 30% e 70% de umidade. O trabalho dos microrganismos para promover a

decomposição da matéria orgânica resulta na liberação de calor, portanto aquecendo o meio, a melhor

faixa de temperatura é de 60% a 70% que contribui para a esterilização do material, provocando a

morte de organismos que causam doenças às plantas e destruindo materiais propagativos de ervas

daninhas.

Oliveira, Sartori e Garcez (2008), afirmam que “a relação carbono nitrogênio é um dos fatores

mais importantes para a compostagem”. Além disso, segundo os mesmos autores (OLIVEIRA et al,

2008), um conteúdo apropriado de tais elementos favorece o crescimento e a atividade das colônias de

microrganismos envolvidos no processo de decomposição possibilitando a produção do composto em

menos tempo, por exemplo, se faltar nitrogênio o trabalho dos microorganismos é atrasado e se houver

excesso do mesmo pode ocorrer o mau cheiro. Tendo em vista que esses microrganismos absorvem o

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carbono e o nitrogênio numa proporção de 3 partes do primeiro para uma parte do segundo, essa

também será a proporção ideal nos resíduos. Cada material possui quantidades diferentes desses

elementos, entre os materiais ricos em carbono podemos considerar os materiais lenhosos como a

casca de árvores, as aparas de madeira, as podas dos jardins, folhas e galhos das árvores, palhas e

fenos, e papel. Entre os materiais nitrogenados incluem-se as folhas verdes, estrumes animais, urinas,

solo, restos de vegetais hortícolas, erva, etc.

De maneira geral, todos os restos orgânicos vegetais ou animais encontrados poluindo o meio

ambiente em propriedades podem ser utilizados na fabricação dos compostos. Oliveira, Sartori e

Garcez (2008), afirmam que “não devem ser utilizados materiais que contém vidros, plásticos, óleos,

metais, ossos inteiros, excesso de gorduras ou outras substâncias que prejudiquem o processo de

compostagem”.

MATERIAL E MÉTODOS

Para definir as diretrizes do projeto, foi pesquisado em literaturas de referência como a

EMBRAPA, um tipo de compostagem caseira que remetesse a alguma alternativa viável a partir de

uma “receita padrão”. Tais práticas foram baseadas na relação carbono/nitrogênio. Após a escolha

desse parâmetro foram realizados três experimentos.

O primeiro experimento contou com a proporção utilizada na literatura original, que é de 3/1,

em que o carbono representa 75% do composto e o nitrogênio 25%. O segundo, 1/1 (50% de carbono e

50% de nitrogênio) e o terceiro, 1/3 (25% de carbono e 75% de nitrogênio).

Para a confecção do material, foram utilizadas três caixas de plástico com tampa, idênticas, de

dimensões iguais a 30 x 42 x 14 (Altura x Largura x Profundidade) que tiveram as suas bases furadas

com furadeira, de modo que houvesse circulação de ar e que o chorume produzido pudesse escorrer

(Figura 01). Para que este chorume fosse captado, forrou-se a parte de baixo de cada uma delas, por

fora, com sacos plásticos (Figura 02).

Figura 01 - Caixa furada.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

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Figura 02 - Caixa forrada com saco plástico.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Para a montagem do composto foi reaproveitada uma parcela do lixo orgânico do R.U

(Restaurante Universitário) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, na qual continha apenas

alface. Além disso, fez-se o uso de serragem, obtida no descarte de madeireiras, esterco de aves,

encontrado em floriculturas e casas de jardinagem e folhas secas, apanhadas no estacionamento da

Universidade.

A disposição dos materiais dentro das caixas foi a mesma para os três experimentos, cada qual

de acordo com a sua proporção. No fundo foram colocadas as folhas secas (Figura 03), em cima o lixo

orgânico úmido (alface) (Figura 04), depois o esterco de aves (Figura 05) e por fim a serragem (Figura

06).

Figura 03 - Folhas secas.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

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Figura 04 - Lixo orgânico úmido.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Figura 05 - Esterco de aves.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Figura 06 - Serragem.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

De acordo com as proporções acima descritas, os materiais foram pesados em uma balança

científica disponibilizada pelo laboratório da Universidade e dispostos da seguinte forma:

• Experimento 1:

100 gramas de folhas secas;

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150 gramas de lixo orgânico úmido;

100 gramas de esterco de aves;

650 gramas de serragem

• Experimento 2:

100 gramas de folhas secas;

300 gramas de lixo orgânico úmido;

200 gramas de esterco de aves;

400 gramas de serragem

• Experimento 3:

100 gramas de folhas secas;

450 gramas de lixo orgânico úmido;

300 gramas de esterco de aves;

150 gramas de serragem

Após a montagem dos experimentos, as caixas foram mantidas fechadas (Figura 07).

Figura 07 - Caixa fechada.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Mediu-se, então, a temperatura ambiente com a ajuda de um termômetro portátil de solos para

que a análise de dados pudesse ser iniciada. A cada três dias as caixas eram abertas, a temperatura

ambiente e a de cada composto eram medidas (Figura 08) e o mesmo era revolvido. Esse processo se

repetiu até o composto tomar a sua forma final.

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Figura 08 - Medição da temperatura na caixa.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Após a etapa prática, os dados foram levados para o software BioEstat 5.3 a fim de se obter

resultados estátisticos para se chegar a conclusão final do experimento. Além do software, utilizou-se

o programa Microsoft Office Excel 2010 para gerar tabelas e gráficos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para iniciar a análise dos dados no software BioEstat 5.3, organizou-se os dados de acordo

com as temperaturas de cada experimento e da temperatura ambiente em todas as datas de revolva

(Tabela 01) e partir da primeira data indicada na tabela fez-se os testes estatísticos.

Tabela 01 – Organização dos dados no software BioEstat 5.3.

Data de Revolva Ambiente Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3

30/05/2014 20 19.7 19.6 19.3

02/06/2014 22.4 22.5 21.5 21.7

05/06/2014 23 21.8 22.4 21.1

08/06/2014 19 23.1 23.8 24

11/06/2014 24 21.2 21.7 21.3

14/06/2014 24 21.8 22.7 22.6

17/06/2014 24 24.8 24.6 25.6

20/06/2014 20.7 20.4 20.3 20.5

23/06/2014 20 24.8 25.2 24.6

26/06/2014 23.9 22.8 23.6 21.8

29/06/2014 19.3 19.1 18.9 19.9

02/07/2014 21.3 20.5 20.8

05/07/2014 23.9 23 23.6

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08/07/2014 22.8 22.4 21.6

11/07/2014 21 20

Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.

Com os dados acima, foram testadas as seguintes hipóteses a partir do teste de Shapiro-Wilk,

que determina a existência ou não de normalidade.

H0: Os dados apresentam distribuição normal

H1: Os dados não apresentam distribuição normal

Os resultados obtidos demonstraram que um dos valores de p (destacado na tabela) foi menor

que 0,05, rejeitando a hipótese nula e aceitando a hipótese alternativa (Tabela 2). Portanto,

independente dos demais valores aceitarem a H0, se um deles a rejeita, este é o valor determinante para

a continuidade da análise. Então, conclui-se que os dados não tinham distribuição normal e que os

mesmos não eram paramétricos.

Tabela 2 - Resultados obtidos no teste de normalidade.

Resultados - 1 - - 2 - - 3 - - 4 -

Tamanho da amostra 15 15 14 11

Média 21.9533 21.86 22.1643 22.0364

Desvio padrão 1.8604 1.7295 1.8776 1.9861

W 0.8808 0.9583 0.9765 0.9516

p 0.0498 0.6331 0.9148 0.641

Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.

Para que a diferença entre os valores pudesse ficar mais aparente, gerou-se um gráfico do teste

de Shapiro-Wilk (Figura 09).

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Figura 09- Gráfico do teste de Shapiro-Wilk.

Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.

O gráfico acima permite concluir que, apesar da média e da variância terem valores muito

próximos, a amplitude da temperatura ambiente o faz diferenciado dos demais. Apesar de ter o seu

valor de p igual a 0,0498, muito próximo de atingir a distribuição normal, ele ainda não pode ser

considerado como tal, fazendo com que esta temperatura fique fora da curva de normalidade.

Então, a partir dos resultados já obtidos foram testadas novas hipóteses a partir do teste de

Kruskal-Wallis já que as amostras não apresentaram distribuição normal como testado anteriormente,

sendo utilizado, portanto este teste não paramétrico (utilizado para dados com 3 amostras ou mais).

H0: A temperatura não influencia no tempo de formação do composto

H1: A temperatura influencia no tempo de formação do composto

Os resultados obtidos demonstraram que para todos os testes o valor de p foi acima de 0,05,

aceitando a H0 (Tabela 3). Portanto, conclui-se que a temperatura não foi um fator influenciador

determinante no tempo de formação do composto.

Tabela 03 – Resultado do teste de Kruskall-Wallis

Resultados

H 0.0878

Graus de liberdade 3

(p) Kruskal-Wallis 0.9933

Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.

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Para demonstrar que com o p acima de 0,05 os valores não são significativos, gerou-se o

gráfico do teste de Kruskal-Wallis para as comparações (Figura 10).

Figura 10 - Gráfico do teste de Kruskall-Wallis.

Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.

O gráfico acima comparou as médias das temperaturas, mostrando que não há diferença

significativa em nenhuma delas. Ou seja, não houve nenhuma diferença com grau de importância

suficiente que significasse a influência da temperatura no tempo de formação do composto.

Além da análise de temperatura, foram feitas observações em relação à proporção de carbono

e nitrogênio de cada composto. Fez-se, com a ajuda do Microsoft Office Excel 2010 dois gráficos

relacionando a proporção dos elementos com o tempo de formação do composto (Figura 11) e o seu

rendimento final (Figura 12).

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Figura 11 – Histograma do tempo de formação do composto.

Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.

Notou-se que, diferente do esperado pela literatura, o experimento que continha a maior

proporção de carbono (experimento 1) foi o que demorou mais tempo para ficar pronto (45 dias), e que

o que continha a proporção inversa (experimento 3) foi o mais rápido (33 dias). Isso baseado no início

do processo, dia 27/05/2014.

Além disso, de acordo com os dias de revolva, juntamente com os índices de temperatura,

gerou-se um gráfico de linhas (Figura 12) que explicitasse as variações das temperaturas durante o

processo de formação do composto.

Figura 12 - Gráfico da variação da temperatura durante o tempo de formação do composto. Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.

Além dos resultados já obtidos, foi feita a pesagem das quantidades de composto final, para

obter o rendimento final de cada um dos experimentos (Figura 13). Concluiu-se, portanto, que

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comparando os três experimentos, o 3 foi o que teve maior rendimento (894 gramas), além de ser o

composto que ficou pronto em menor tempo, podendo considerar esta a alternativa mais viável.

Figura 13 – Histograma do rendimento final do composto.

Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.

Finalmente, observou-se a qualidade do produto final, de acordo com as suas características

visíveis e sensíveis ao toque, como por exemplo, a umidade, consistência e cor (Figura 14, Figura 15 e

Figura 16). Deve-se considerar que quanto mais úmida, mais escura e mais consistente, melhor é a

qualidade do composto. Todas essas características foram analisadas no experimento de número 3,

confirmando a viabilidade da alternativa.

Figura 14 - Composto final do experimento 1.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

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Figura 15 - Composto final do experimento 2.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

Figura 16 - Composto final do experimento 3.

Fonte: Elaborada pelas autoras.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Por meio dos resultados obtidos, da literatura de referência e das observações analisadas, foi

possível concluir que diferentemente do que a literatura indica, a proporção de 3/1 de carbono e

nitrogênio não é a mais viável. Sendo assim, a alternativa que apresentou melhores resultados foi

justamente a que obtinha proporções inversas.

Esses resultados trazem uma alternativa muito positiva no que diz respeito ao

reaproveitamento do material orgânico depositado nos lixos, já que quanto mais material orgânico é

colocado na composteira, melhor e mais rápida é a sua eficiência.

Isso mostra que o objetivo do trabalho foi concluído, já que foi encontrada uma alternativa

mais viável, que é mais acessível, pois é um tipo de compostagem que não exige nenhum tipo de

dificuldade; mais ecológica, pois faz um melhor reaproveitamento dos resíduos; e que tem resultados

mais eficientes já que o tempo de formação e a composição do composto foram melhores do que o

esperado.

Porém, como qualquer trabalho é sujeito a erros, este não foi diferente. Uma das bases de

determinação da influência utilizada foi a temperatura, que se mostrou ausente. Entretanto, após

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observações durante o desenvolvimento do trabalho, notou-se que uma variável que mudava

constantemente durante o processo era a umidade. Quanto mais úmido o composto se mostrava, mais

rápida era sua consolidação final, podendo ser este um possível fator influenciador no tempo de

formação do composto.

Ademais, sugere-se que o processo seja refeito de forma a abranger um maior número de

experimentos para que os resultados proporcionem uma confiabilidade ainda eficaz dos resultados

aqui obtidos.

REFERÊNCIAS

FUNASA. Compostagem familiar. Disponível em: <http://www.funasa.gov.br/site/wp-

content/files_mf/cart_compost_familiar_2.pdf >. Acesso em: 10 ago. 2014. 15h30min.

NUNES, Maria Urbana Corrêa. Compostagem de Resíduos para Produção de Adubo Orgânico na

Pequena Propriedade. Disponível em: <http://www.cpatc.embrapa.br/publicacoes_2010/ct_59.pdf>.

Acesso em: 10 ago. 2014. 15h10min.

Prefeitura Municipal de Garibaldi; Secretaria do Meio Ambiente. Manual Prático de

Compostagem. Disponível em: <http://www.garibaldi.rs.gov.br/upload/page_file/manual-pratico-de-

compostagem-net-final.pdf>. Acesso em: 07 ago. 2014. 20h15min.

OLIVEIRA, Emídio Cantídio Almeida de; SARTORI, Raul Henrique; GARCEZ, Tiago

B.. Compostagem. Disponível em:

<http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Compostagem_000fhc8nfqz02wyiv80efhb2adn37

yaw.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2014. 14h46min.