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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
ÁLVARO HENRIQUE MELLO JOSÉ
AVALIAÇÃO DE MÉTODO PARA IMPLANTAÇÃO DE UMA USINA DE
COMPOSTAGEM NA ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - USP
Lorena
2014
ÁLVARO HENRIQUE MELLO JOSÉ
AVALIAÇÃO DE MÉTODO PARA IMPLANTAÇÃO DE UMA USINA DE
COMPOSTAGEM NA ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - USP
Monografia apresentada à Escola de
Engenharia de Lorena como exigência
para obtenção do certificado de
Graduação em Engenharia Bioquímica
pela Universidade de São Paulo
Orientador: Prof. Dr. Marco Aurélio
Kondracki de Alcântara
Lorena
2014
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar e acima de tudo, a Deus e meu Santo Anjo da Guarda
pela companhia e força cedidas a mim.
À minha família, João José, Ana Maria e João Paulo, por todo o suporte e
apoio durante toda a graduação.
Aos meus amigos da república, por fornecerem durante esses anos o
ambiente ideal para um aluno de graduação.
À amigos por incentivarem a participação em diversos projetos estudantis.
À professora Rita Rodrigues, por todo sacrifício em ensinar a trabalhar
academicamente.
Ao professor Marco Alcântara, por ter aceitado me orientar em um trabalho
tão importante como esse e ao Guilherme Alves, por ter me dado uma gigante
ajuda para finalizar este trabalho.
A todos aqueles que um dia me ajudaram a me tornar quem me tornei hoje.
RESUMO
JOSÉ, A. H. M. Avaliação de Método para Implantação de uma Usina de
Compostagem na Escola de Engenharia de Lorena – USP. 2014. 26 f.
Monografia (Graduação) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de são
Paulo, Lorena, 2014
Processos variados para o tratamento de resíduos gerados por domicílios,
industriais e da agricultura estão cada vez mais sendo utilizados devido a
importância que vem sendo dada a preservação do meio ambiente. A
compostagem trata principalmente de resíduos sólidos orgânicos domiciliares e
de agroindústrias, transformando esses resíduos que seriam descartados em
aterros, ou queimados para geração de energia, em adubo com potencial
orgânico. Neste trabalho são discutidas práticas para se obter uma compostagem
ótima alterando a concentração dos produtos de entrada, ou então controlando o
sistema após iniciada a reação. Como aplicação prática, foi escolhido a Escola de
Engenharia de Lorena – USP como local de recebimento de material e
processamento como um todo, até a produção final de adubo orgânico, que pode
ter diferenciadas aplicações, como doação para fazendeiros vizinhos a fim de
melhorar a relação EEL – Vizinhos, como adubo para as próprias vegetações
presentes na Faculdade, ou até para uma futura produção de culturas
selecionadas.
.
Palavras-chave: Compostagem, fermentação sólida, adubo orgânico.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Modelo básico de compostagem. Fonte: LIMA (2004). .................................................... 9
Figura 2 – Entrada e saída de um processo de compostagem. Fonte: BUDZIAK et al. (2004). ..... 11
Figura 3 – Classificação de processos de compostagem. Fonte: KIEHL (1979). ........................... 13
Figura 4 – Túnel de ventilação e sua aplicação em leiras estáticas de compostagem,
respectivamente. Fonte: BELEM (2004). ......................................................................................... 18
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Composição de alguns materiais empregados no preparo do composto (resultados em
material seco a 110ºC). .................................................................................................................... 15
Tabela 2 – Diferentes condições de desenvolvimento microbiano, referente à temperatura.......... 20
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 7
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 9
2.1 Definição de compostagem ......................................................................................... 9
2.2 Princípios da compostagem ..................................................................................... 11
2.3 Natureza dos compostos .......................................................................................... 12
2.4 Requerimentos para uma compostagem ótima ........................................................ 13
2.4.1 Relação C/N ..................................................................................................................... 14
2.4.2 pH .................................................................................................................................... 15
2.4.3 Tamanho da partícula ..................................................................................................... 16
2.4.4 Aeração ........................................................................................................................... 17
2.4.5 Umidade .......................................................................................................................... 18
2.4.6 Temperatura ................................................................................................................... 19
2.4.7 Odor e controle de pragas .............................................................................................. 20
2.5. Produto final ............................................................................................................. 21
3 PROCESSO DE COMPOSTAGEM A SER UTILIZADO NA EEL - USP ......... 23
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 26
REFERÊNCIAS .................................................................................................... 27
7
1 INTRODUÇÃO
A cada dia a população em todo canto do mundo vem aumentando, e com
isso a demanda por água, alimentos e espaço crescem, logo, aumentando a
poluição como um todo. Hoje nós já atingimos estágios críticos em vários locais
do mundo em relação a poluição no ar, água e solos, sendo este problema cada
vez mais grave. Diversas soluções estão sendo implantadas para a redução da
produção de poluentes, como também para remover estes poluentes presentes
nos meios naturais, como a reciclagem, tratamento de efluentes, utilização de
resíduos agrícolas para geração de energia e a compostagem.
Utilizado na antiguidade pelos orientais através de criação de leiras para a
produção de adubo orgânico que seria utilizado na produção agrícola de cereais,
o processo de compostagem teve em 1920 a primeira tentativa de sistematizar o
processo, quando sir Albert Howard desenvolveu o processo Indore, na Índia. Até
os dias de hoje o processo de compostagem foi tomando muitas formas, desde
sistemas mais simples, onde o resíduo orgânico é simplesmente colocado em
formato de leiras, e os controles são efetuados através de sistemas rústicos,
como uma barra de ferro para medição de temperatura, como existem processos
mais sofisticados, com o auxílio de máquinas para fazer desde a triagem dos
alimentos, até a obtenção do produto final, o adubo orgânico.
Os campi de Lorena da Universidade de São Paulo (EEL –USP) hoje em
dia atendem cerca de 2 mil alunos e funcionários e possuem uma vasta área
construída, como também de jardins, onde todas as podas e capins recolhidos
durante a manutenção da faculdade hoje em dia são deslocados para um aterro
sanitário. Outro problema, por sua vez maior, é o restaurante universitário, que
serve cerca de 5 mil pratos por semana. Parte dos restos de alimentos gerados
por este restaurante hoje em dia são deslocados para alimentação de porcos de
fazendas vizinhas, e outra parte para aterros. A fim de diminuir a quantidade de
resíduos destinados a aterros sanitários e poder extrair um produto deste
material, a compostagem seria uma boa alternativa para os campi, diminuindo a
quantidade gerada de lixo, gerando uma pequena quantidade de empregos,
aumentando sua responsabilidade socioambiental, construindo uma possível
8
futura fonte de pesquisa e servindo de exemplo para outras unidades USP, ou até
outras universidades.
9
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Definição de compostagem
O processo de compostagem está bem representado na Figura 1, um
fluxograma apontando cada etapa do processo, desde a fonte da matéria
orgânica (Produtor), até a produção do adubo para compra (Consumidor).
Figura 1 – Modelo básico de compostagem. Fonte: LIMA (2004).
Inicialmente o resíduo de matéria orgânico é formado e encaminhando ao
centro de compostagem, onde o material será trabalhado para a formação de
adubo orgânico. Após a recepção do material no local, este material é estocado
em seu devido lugar, e com um volume suficiente, ele é triado de duas maneiras
diferentes: manual ou mecânico.
A triagem feita manualmente é feita através de uma esteira com os
operários dispostos em seus lados separando o material orgânico do material
10
reciclável, ou até de materiais não recicláveis, que são encaminhados cada um
para seus destinos. Já a triagem mecânica possui um rendimento maior, fazendo
uma melhor triagem em um menor espaço de tempo, porém os custos de
instalação e manutenção são elevados, sendo necessário previamente um estudo
de viabilidade para escolher o modelo que será utilizado.
O material orgânico então triado é triturado para aumentar a superfície de
contato do material, aumentando assim a velocidade do processo de
compostagem como um todo. Porém, o tamanho das partículas tem um limite
inferior de tamanho, para não ocorrer o empacotamento das partículas e o ar
podem transitar pelo sistema.
A homogeneização e a fermentação são efetuadas em leiras, montes ou
equipamentos específicos. O processo mais simples é a fermentação em leiras,
onde o material orgânico é disposto no solo com aproximadamente 1,5 metros de
altura, 2 à 3 metros de largura e comprimento indefinido. O problema deste
processo é a exposição aos intemperismos físicos, como chuva ou sol, podendo
alterar as composições da leira. Para isso, se faz necessário o uso de pequenas
cabanas para cobrir a leira, ou adicionar água para manter a umidade necessária.
Um processo um pouco mais sofisticado e rápido utiliza digestores
aeróbios, que permitem que de 2 à 8 dias todo o material orgânico decomponível
já tenha sido fermentado, diminuindo o tempo do processo como um todo, e
também higienizando o meio, uma vez que a temperatura atingida tem também
função sanitária.
Após a fermentação, o material orgânico é disposto em pátios de
maturação para o processo de cura, onde a matéria digerida passa pelo processo
de humificação. Mais uma vez este processo pode ser aerado para a redução do
tempo do processo de 180 dias para 60 à 120 dias. Com a matéria toda
humificada, o adubo orgânico está pronto para ser comercializado.
O processo de compostagem também pode ser definido de acordo com a
Figura 2, que representa uma leira onde ocorre a adição de matéria orgânica
biodegradável (carbono, nitrogênio orgânico, entre outros nutrientes), água, O2,
microrganismos e elementos minerais, e, após sucessivas reações químicas e
bioquímicas com liberação de valor d’água CO2 e calor, é produzido o produto
final, um composto com matéria orgânica humificada, elementos minerais, água e
uma biomassa microbiana estável.
11
Figura 2 – Entrada e saída de um processo de compostagem. Fonte: BUDZIAK et al. (2004).
2.2 Princípios da compostagem
O processo de compostagem consiste basicamente em sucessivas reações
biológicas e químicas de microrganismos, insetos, vermes, e outros seres vivos
presentes no meio. Esses microrganismos dissipam parte do carbono presente na
pilha de composto para o ambiente na forma de H2O e CO2, ao mesmo tempo que
os nutrientes presentes no meio são assimilados e mineralizados. Alguns
produtos das reações dos seres presentes, metabólitos secundários, compostos
mais resistentes (cadeias longas) e frações de biomassa microbiana são
condensados e polimerizados na forma de húmus.
O calor gerado através das reações de oxidação do carbono, a
competitividade gerada no meio de compostagem através de organismos
heterofílicos e compostos antagônicos produzidos por microrganismos
decompositores, tendem a matar patógenos presentes no composto, ou ao menos
reduzir suas concentrações a níveis aceitáveis para o composto final. Outra
característica que diminui a chance da contaminação por patógenos é que esses
organismos necessitam muitas vezes de substratos específicos e temperaturas
específicas para o seu desenvolvimento ótimo, características não encontradas
12
em um processo adequado de compostagem (MARTIN, 1991).
2.3 Natureza dos compostos
Uma vez que no processo de compostagem ocorre a participação
majoritária de microrganismos, qualquer material biodegradável pode ser utilizado
em uma pilha de compostagem. Este material quando depositado na natureza é
biodegradado em um determinado período de tempo, de acordo com a sua
relação C/N, temperatura, pH, umidade, entre outras características. Porém, em
um processo de compostagem, busca-se uma otimização do processo, sendo
necessário desta maneira a união de mais de um composto para ser
metabolizado em cada vez, formando-se assim, a pilha de compostagem. Esses
materiais biodegradáveis contém, cada um em sua proporção, compostos
orgânicos solúveis, proteínas, lipídeos, polissacarídeos de armazenamento ou
estrutura (celulose, amido, quitina, glicogênio, hemicelulose, entre outros), e no
caso das plantas, compostos fenilpropaniodes compondo a lignina (MARTHUR et
al., 1990b).
Compostos como restos de matadouros, restos de carne, pequenos ossos,
sangue, e outros restos de animais podem ser adicionados as pilhas de
compostagem, porém é necessário que seja utilizado um tratamento especial para
cada um desses produtos (DALZELL et al., 1987).
Compostos líquidos também podem ser adicionados as pilhas de
compostagem, uma fazendo-se necessária a alteração das propriedades físicas
deste materia, adicionando compostos que absorvem a umidade presente no
líquido, como palha de arroz, serragem, ou cama de aviário (VALENTE et al.,
2009).
O lixo orgânico urbano é composto de restos de alimentos, cascas de
frutas e legumes, bagaços de frutas, borra de café, entre outros. Estes materiais
são a principal fonte de materiais para um processo de compostagem comum, e
possuem uma relação de carbono / nitrogênio (C/N) média adequada para o
processo. Porém, além do lixo orgânico domiciliar, temos restos de podas, capim,
serragens, que podem fazer parte do processo de compostagem, auxiliando em
13
propriedades como remoção de umidade, ou até ajustando a relação C/N
(BELEM, 2004).
2.4 Requerimentos para uma compostagem ótima
Dentre os principais requerimentos para uma compostagem ótima, podemos
citar a relação entre carbono e nitrogênio (C/N) dos compostos que serão fonte de
energia e nutrientes para o microrganismo, o pH do meio onde acontecerá todo o
processo, o tamanho da partícula que será adicionada no meio, o tipo de
processo que será utilizado quanto a aeração, à qual umidade o processo deve
ser submetido, em qual temperatura o processo ocorre e como controlar
problemas como odores e pragas (MARTIN, 1991).
A figura 3 mostra diferentes tipos de processo de compostagem que podem
ser utilizados, uma vez que a escolha do processo deve ser feita antes de
prepara-lo, pois cada classificação diferente que se escolha para sua
compostagem, o modo de trabalhar também é alterado. Por exemplo: Os
processos estáticos são aqueles em que são depositadas a matéria orgânica na
forma de pilhas ou leiras, e são revolvidos periodicamente. Já o processo
dinâmico acelerado recebe esse nome pois são utilizados catalisadores (neste
caso, enzimas), utilizam injeção de ar e aquecimento forçado, tudo para obter um
processo mais rápido (NOGUERA, 2011).
Figura 3 – Classificação de processos de compostagem. Fonte: KIEHL (1979).
14
2.4.1 Relação C/N
Os microrganismos possuem uma velocidade de metabolismo ótimo
quando submetidos a uma certa concentração de compostos orgânicos
específica: 50% de carbono, 5% de nitrogênio e 0,25 – 1% de fósforo, baseado
em seu peso seco (ALEXANDER, 1977).
As massas atômicas do nitrogênio e do carbono são muito parecidos (14 e
12, respectivamente), mas para facilitar os cálculo, podem ser considerados como
iguais. Para a assimilação de cada átomo de carbono no composto final, são
necessários a metabolização de 2 átomos do mesmo, chegando a um final de 30
átomos de carbono para cada átomo de nitrogênio no meio inicial de
compostagem (WAKSMAN, 1938). Porém, como estes valores são aproximados,
valores entre 26 e 35 para a relação de C/N foram encontrados para obter um
ótimo processo de compostagem (GOTAAS, 1956).
Resultados satisfatórios foram obtidos pela University of California (1953)
com uma relação C/N entre 30 e 40. Se a relação C/N for baixa, os
microrganismos partirão para uma via metabólica diferente, tendo como resultado
a eliminação de nitrogênio na forma de amônia para o meio, a fim de voltar na
concição ótima de crescimento (relação C/N 30/1). Já no caso da relação C/N foi
muito elevada, os microrganismos presentes no meio participarão de reações
sucessivas de formação de biomassa, até chegar na relação desejada,
diminuindo assim a velocidade do processo como um todo. A palavra composto já
tras consig uma definição que é formada de diferentes materiais, com diferentes
propriedades químicas, a fim de se conseguir uma relação ótima de C/N.
(MARTIN, 1991). Outra relação que é desejada de se obter no meio de
copostagem é a relação de carbono por fósforo, porém essa relação não causa
tantos problemas quando se difere da relação ótima como no caso do C/N, sendo
C/P ótimo perto dos 200/1.
A relação C/N pode ser utilizada como indicador de fases da compstagem,
tendo como início a relação 30/1, e ao decorrer do processo de maturação, ter um
15
composto final de 10/1. O carbono é fonte de energia para o metabolismo das
células, já o nitrogênio atua como fonte de nutrientes (NOGUERA, 2011).
A Tabela 1 mostra a relação de alguns itens que podem ser adicionados ao
processo de compostagem de acordo com suas relações C/N, e a quantidade de
outras substâncias.
Tabela 1 – Composição de alguns materiais empregados no preparo do composto (resultados em material seco a 110ºC).
M.O. – matéria orgânica.
Fonte: Adaptado de Kiehl (1981 e 1985).
2.4.2 pH
A maioria dos produtos que fazem parte da compostagem tem pH perto do
valor neutro, alguns um pouco menores, perto do pH 5,0, outros chegando a 8,0
(MARTIN, 1991). Já os microrganismos que atuam no meio possuem uma faixa
ótima de funcionamento para o pH entre 6,5 e 8,0, fazendo com que uma pilha de
compostagem bem colocada e com camadas alternadas de rejeitos não crie
problema para os microrganismos fermentescíveis trabalharem (PEIXOTO, 1988).
Valores de pH muito acima de 7,0 no composto como um todo pode fazer
com que nos meios de reação aquosos contenha excesso de íons OH-, fazendo
com que elementos importantes para o composto final, como Cu e Zn, precipitem
16
na forma de carbonatos insolúveis, ou então estes íons, em concentração elevada
a concentração intracelular, causa perda de água nas células por osmose. Na
outra extremidade, valores de pH muito ácidos podem descomplexar íons que são
essenciais para o funcionamento metabólico do microrganismo, como íons de
cálcio, ou de magnésio, diminuindo suas atividades. Ou até liberar íons tóxicos
para o meio, como Al, Mn e Cu, presentes estes em minerais e até na matéria
orgânica do composto (MARTIN, 1991).
Já durante o processo de compostagem, o pH do meio pode ser também
um indicativo do estágio em que o processo se encontra. Nas primeiras horas as
reações que liberam ácidos orgânicos no meio são as predominantes no
processo, fazendo com que o pH decresça até valores de 6,0. Após este estágio,
o pH é elevado até um valor levemente alcalino, estabilizando entre valores de 7,0
e 8,0, no pH ótimo para os microrganismos. Problemas como abaixamento de pH
para valores inferiores a 4,5 podem ser causados devido a falta de oxigênio no
meio, fazendo com que as reações predominantes sejam as anaeróbias que tem
como produto moléculas de ácidos orgânicos. Para a solução, basta o
remeximento da pilha de compostagem para aerar o meio e manter as reações
aeróbicas como principais (JIMÉNEZ e GARCIA 1989).
Portanto, quando uma compostagem é bem conduzida, mantendo suas
camadas alternadas, e o processo todo aerado, o pH tende a se estabilizar no pH
ótimo para o funcionamento dos microrganismos (PEIXOTO, 1998).
2.4.3 Tamanho da partícula
O processo de compostagem mais recomendado é o processo aeróbio.
Para o bom funcionamento deste processo, o meio deve ser devidamente aerado,
de acordo com cada tipo de processo. Uma das características principais para a
aeração deste composto é o tamanho das partículas que compõe toda a
composteira, não podendo ser muito pequena, pois o grau de empacotamento
entre partículas pequenas é muito elevado, dificultando a passagem de ar (O2
para o metabolismo celular e CO2 como desprendimento de gás) e tornando o
processo mais anaeróbico, e com redução nos valores de pH. Já partículas com
17
tamanho elevado também não são desejadas, devido a superfície relativa de
contato ser menor, diminuindo a velocidade de todo o processo (OLIVEIRA,
2008).
O tamanho ótimo para as partículas é de valores entre 2,5 e 5,0cm, sendo
bom ter partículas de todos os tamanhos entre este intervalo, para que o ar possa
transitar mais facilmente entre as pilhas, e a velocidade de decomposição de cada
composto viável para o processo (MARTIN, 1991).
Um dos processos de diminuição do tamanho de partícula é o de trituração
do composto antes de ser implantado nas composteiras. Para diminuir o tamanho
dessas particulas, podem ser utilizados moinhos de diversos tipos, sendo os mais
utilizados os motinhos de martelo, devido a sua capacidade de trabalho e seu
rendimento serem elevados (LIMA, 2004).
Restos de monoculturas, como soja e feijão, ou de folhas e gramas pode
ser adicinados inteiros na composteira (OLIVEIRA, 2008).
2.4.4 Aeração
Existem diversos tipos de processos de compostagem distintos quanto a
presença de oxigênio no meio, sendo eles aeróbios, anaeróbios ou facultativos.
(NOGUERA, 2011)
Para acontecer o processo aeróbio, o meio deve ser aerado para que os
microrganismos presentes possam realizar reações que necessitam de O2. O ar a
ser utilizado pode ser o ar atmosférico, e, em muitos casos, esta aeração é feita
ao remexer a pilha de compostagem. As temperaturas neste processo são
elevadas (maior que 55°C) pois ocorre liberação de gases (CO, CO2 e vapor de
água) no meio através de reações exotérmicas. Existem outras maneiras de
aeração, algumas mais sofisticadas, com o auxilio de máquinas, e outras mais
criativas, como o uso de um túnel de ventilação, para a produção de uma leira
estática, conforme a Figura 3 (BELEM, 2004).
18
Figura 4 – Túnel de ventilação e sua aplicação em leiras estáticas de compostagem, respectivamente. Fonte: BELEM (2004).
Já no processo anaeróbio, os microrganismos que dominam são aqueles
que conseguem viver sem a presença de O2 no meio. Este processo é mais lento
que o processo aeróbio, e pode gerar gases malcheirosos (NH3, CH4). Ele ocorre
geralmente quando o meio está com uma umidade elevada, acima de 60% (LIMA,
2004). Enquanto, o processo facultativo é uma mistura dos dois outros processos.
Durante certo tempo, o processo aeróbio domina, junto com seus
microrganismos, e durante outro período de tempo, o processo dominante é o
processo anaeróbio.
2.4.5 Umidade
Segundo Belem (2004), a umidade do meio de compostagem deve estar
entre 55 e 60% para que os microrganismos benéficos para este processo se
desenvolvam. Para manter esta umidade é necessário regar as composteiras
regularmente, de acordo com o clima local. Caso chova, esta ação se faz
desnecessária. A umidade é um fator indispensável para ocorrer um bom
processo de compostagem.
Outra faixa também a ser considerada é de 40 a 60% de umidade no meio,
em peso seco, de matéria orgânica decomponível. Umidades com valor abaixo de
19
40% retarda o processo, uma vez que o microrganismo necessita de água
disponível no meio para seu metabolismo. Já valores superiores a 60% torna o
processo anaeróbio, podendo causar maus odores e aumentar o volume de
chorume produzido. Para a coleta de amostras, é recomendado coletar amostras
de diversos pontos da composteia, pois o centro tende a estar mais umido, e as
extremidades mais secas. A umidades inferiores a 12%, o processo de
compostagem é interrompido (NOGUERA, 2011).
2.4.6 Temperatura
A temperatura do processo é um dos fatores que mais importa na hora de
escolher qual será o tipo de composteira e quais serão suas características
operacionais. Esta temperatura pode variar entre 27 e 70°C. Processos com
temperaturas abaixo de 37°C são processos dominados por microrganismos
anaeróbios resultando em um tempo de processo maior e não tem como função a
sanitização do composto. Já nos processos com temperatura acima de 55°C os
microrganismos que dominam o processo são os termofílicos. Esta elevada
temperatura, além de fazer com que o processo como um todo seja mais rápido,
podem destruir ovos de larvas de pragas, deteriorar microrganismos patogênicos
(MARTIN, 1991).
O calor gerado principalmente pelo metabolismo das três maiores fontes de
carbono da biomassa: proteínas, carboidratos e lipídeos. Este calor vai da faixa
de 9 a 40 kJ/g, com os lipídeos tendo o maior rendimento como fonte de calor
para o processo. Com todo esse calor gerado para o meio, em apenas 2 à 5 dias
a temperatura já se encontra perto 40°C, onde até então os microrganismos
majoritários eram os mesofílicos, contribuindo com a produção de ácidos
orgânicos, que são produtos intermediários de seus metabolismos. Após o
aumento da temperatura, com valores próximos ou superiores a 60°C, os
mesofílicos morrem, restando apenas alguns esporos, e então começa a
dominação do meio por microrganismos termofílicos, e.g. Streptomyces. O cheiro
de “terra boa” que vem do processo é característico dos esporos dos
Streptomyces (LIMA, 2004)
20
O conceito que vem das reações químicas de que quanto maior a
temperatura, mais rápida a reação não pode ser integralmente aplicada neste
caso, uma vez que este é um processo bioquímico, envolvendo enzimas que se
degradam a elevadas temperaturas, fazendo necessário um controle desta
temperatura para que não exceda 70°C. De acordo com Poincelot (1975),
baseado na análise de diversos critérios, a melhor faixa de temperatura para se
obter durante um processo de compostagem é de 48 à 70°C.
A escolha da temperatura vai da necessidade do processo ou do produto
final, como a dependência da remoção dos microrganismos patógenos do
processo em todos os períodos do mesmo, ou então da redução do período de
microrganismos antagonistas no meio que produziriam substâncias que
dificultariam o crescimento dos microrganismos desejados, ou até da necessidade
do controle de odores gerados pelo processo. Após ser observado que a
velocidade máxima de decomposição da matéria orgânica ocorre próximo 55°C,
foi chegado ao consenso de que a melhor temperatura para o processo é de 55 a
60°C (BOLLEN, 1985; FINSTEIN & MILLER, 1985; LOPEZ-REAL & FOSTER,
1985). A Tabela 1 apresenta uma síntese destas condições.
Tabela 2 – Diferentes condições de desenvolvimento microbiano, referente à temperatura.
Temperatura
Criofílico Mesofílico Termofílico
< 35°C 35 - 55°C >55°C Condição de organismo que
se desenvolve melhor em
baixa temperaturas
Melhor condição de
desenvolvimento
Condição de organismo
que se desenvolve melhor
em altas temperaturas
Fonte: SISTROM (1969).
2.4.7 Odor e controle de pragas
Dentro de processos anaeróbios, e até alguns processos aeróbios podem
ser liberados para o meio moléculas que geram maus odores, como amônia,
ácidos alifáticos, mercaptanas, H2S, metil aminas, diamnias e escatol. Algumas
dessas substâncias são encontradas em processos de putrefação, e também em
21
cadáveres, ou seja, sã indesejáveis para o processo de compostagem. A pesensa
dessas substâncias pode causar o aparecimento de insetos indesejáveis para o
processo, que por sua vez colocariam ovos no composto, fazendo com que o
produto final do processo de compostagem esteja contaminado por possíveis
vetores que podem, além de ser patógenos a plantação, ser patógenos a
comunidade presente ao redor de seu local de aplicação, dificultando a venda
desse produto (MARTIN, 1991).
Para controlar esses problemas, Dalzell et al. (1987) utiliza um sistema
como utilizado a muito tempo na China. Esse sistema consiste de colocar uma
camada de um gesso de lama de 5 - 10cm cobrindo toda a composteira, com o
auxilio de palha de arroz picada como agente ligante. Outra possivel solução é
colocar uma camada de composto maduro sobre toda a pilha, de 10 – 15cm
(MTHUR et al., 1990a).
2.5. Produto final
Após todo o processo de compostagem ter chegado ao fim, ou seja, todo o
material orgânico ter sido humificado, o composto produzido tende a apresentar
características constantes e homogêneas, como relação C/N em torno de 10/1
(MARTIN, 1991).
Para se obter a maior eficiência ao usar o composto orgânico como adubo,
este produto deve ser utilizado imediatamente após a sua produção. Porém, caso
não seja possível o uso imediato, deve ser armazenado em um local protegido do
sol e de chuva. Este composto pode ser utilizado para a produção de orgânicos,
uma vez que é livre de agentes químicos (OLIVEIRA, 2008).
Este composto orgânico produzido através de resíduos, pode melhorar
propriedades físicas, químicas ou biológicas do solo, podendo então ser
classificado como um adubo orgânico, apesar de não poder substituir
integralmente os fertilizantes químicos, como o N.P.K. (LIMA, 2004) Porém, M. S.
Pinto (1979) verificou que a aplicação do composto orgânico produzido por este
método produz resultados satisfatórios, quando utilizado sozinho para adubação,
como: Retenção da umidade do solo em períodos de seca, prevenção contra
22
erosão, fornecimento de alguns nutrientes principais, prevenção da lixiviação do
nitrogênio orgânico, entre outros.
23
3 PROCESSO DE COMPOSTAGEM A SER UTILIZADO NA EEL - USP
O processo já descrito anteriormente no item 1.1 é um processo de simples
aplicação e com capacidade para ser aplicado na USP, unidade de Lorena (EEL –
USP).
Um processo que poderia ser adotado é uma adaptação do sistema de
Kiehl (1957). Simples e de baixo custo, o sistema de Kiehl (1957) pode ser
manuseado manualmente, não sendo necessário o uso de máquinas de grande
porte, tanto para preparar o composto que será compostado, quanto para remexer
as composteira.
Este processo é constituído de duas fases distintas: A disposição de
matéria prima e a irrigação e revolvimentos.
Na primeira fase, os resíduos são colocados no chão em formato de pilhas
ou leiras, todos intercalados para manter o meio homogêneo, de 1,5 a 1,8 metros
de altura, 3 a 4 metros de largura e de comprimento indefinido. As pilhas são
formadas por duas a quatro partes de restos vegetais e uma parte de meio de
fermentação, nomenclaturas de Kiehl. Os restos vegetais são fontes de carbono e
geralmente pobres em nitrogênio, já os meios de fermentação são materiais que
entram em fermentação espontânea, servindo de inoculo para o meio
fermentativo. Portanto, quando juntos, formam um meio de fermentação
inoculado.
Enquanto na segunda, para obter uma melhor homogeneidade e facilidade
ao remexer as leiras, é recomendado o uso de tratores, porém, estes podem ser
feitos com pás. Os revolvimentos devem ser feitos periodicamente e repetidos de
3 a 5 vezes, durante os 15 primeiros dias. Este revolvimento aera o meio, fazendo
com que a aerobiose domine o sistema. Para manter a umidade desejada no
composto, basta irrigar o meio com água, ou com um substrato em meio líquido,
auxiliando assim na correção do teor de umidade e na relação C/N.
Os substratos que podem ser utilizados na EEL – USP são variados, como:
Restos de alimentos do Restaurante Universitário (RU), restos de podas de
árvores, arbustos e capins, serragem de serralherias próximas para auxiliar na
relação C/N, que deve ser próxima a 30 (serragem esta que é um resíduo das
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serralherias, e que são descartadas para aterros), resíduos formados durante a
preparação dos alimentos do RU (encontrados na cozinha do restaurante, que se
localiza perto à Avenida Targino, na cidade de Lorena), qualquer resíduo orgânico
que não possua aditivos químicos (corantes, produtos à base de petróleo), e,
após certos tipos de tratamento, resíduos de matérias primas não totalmente
utilizadas em experimentos voltados para pesquisas nos departamentos da
faculdade, como restos de bagaço de cana, restos de sabugo de milho, entre
outros (estes restos devem ser tratados, pois muitas vezes estão com teor de pH
fortemente alcalinos ou fortemente ácidos, ou com algum tipo de contaminante
para os microrganismos), ou até restos de hidrolisados desses materiais (desde
que submetidos ao seu devido tratamento).
O processo a ser utilizado na EEL –USP inicialmente seria um protótipo, e
para a escolha de quais características este protótipo teria, podemos utilizar como
auxílio a Figura 4.
Em função da biologia, o sistema teria que ser aeróbio, pois em um
ambiente escolar e de pesquisas, além de obter resultados mais rápidos, não
aconteceria a liberação de maus odores e a presença de moscas e insetos
indesejados. Já referente à temperatura, o sistema seria termofílico, devido a sua
velocidade elevada em relação aos outros processos e a sua característica de
sanitização (temperaturas elevadas combatem seres patógenos).
Quanto ao ambiente, uma vez que a unidade de Lorena não possui
imediatamente um local para ser processado estes resíduos orgânicos em regime
fechado. Além disso, também o processo para conseguir um recipiente onde
possa ser efetuado este processo fechado é demorado (apesar de que processos
feitos em ambientes fechados são mais rápidos, e possuem um controle maior).
Portanto, o processo seria aberto com auxílio de telhados. Estes feito de telhas,
ou então de algum plástico, ou palha, para evitar contato com chuvas, pois Lorena
tem extensos períodos pluviométricos.
Já em termos do processo, seria Estático ou Natural, devido à simplicidade
da técnica, ainda que seja um pouco mais lenta, pois uma técnica Dinâmica ou
Acelerada apresenta uma grande complexidade para uma implementação
imediata da compostagem dentro da faculdade.
O produto de todo este projeto pode ser utilizado dentro da própria
faculdade para a adubação de árvores frutíferas, ou então junto com a criação de
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um pomar, ou horta, que seria uma atividade a mais para fins de pesquisa e de
lazer, mas isso não vem ao caso agora. Outro destino para este adubo podem ser
fazendas vizinhas, a doação desse produto pode diminuir a distância política entre
essas fazendas, fazendo com que caso seja necessária a utilização desta
fazenda para algum assunto acadêmico (visita, ou espaço físico), a conversa
entre Faculdade – Fazendeiro fica mais fácil. O adubo pode também ser uma
fonte de pesquisa, uma vez que hoje temos novos professores na área de
botânica, ou então, como última opção, porém não menos importante, este adubo
pode ser vendido para qualquer lugar que a unidade desejar.
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Todas as características necessárias inicialmente para um processo de
compostagem ser implantado na EEL – USP foram discutidas neste trabalho,
necessitando agora de incentivo por parte da comunidade acadêmica para a
implantação de funcionamento deste projeto.
A geração de resíduos da faculdade como um todo seria reduzida, fazendo
com que ela sirva de exemplo de uma unidade com práticas sustentáveis para a
cidade e outras unidades da USP.
Tanto o Diretor como o Vice-Diretor da EEL têm-se mostrado abertos para
este projeto, bem como a outros dentro da área sustentável.
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REFERÊNCIAS
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