Compostagem e Vermicompostagem

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UCS – Gerento Resíduos Sólidos II 1

Compostageme

Vermicompostagem


Compostagem

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Compostagem Convencional


Definição de Compostagem:

A compostagem é um processo biológico aeróbio e controlado, no qual ocorre a transformação de resíduos orgânicos em resíduos estabilizados, com propriedades e características completamente diferentes do material que lhe deu origem.

OO22MATMATÉÉRIARIA

ORGÂNICAORGÂNICA ++ MICROORG.MICROORG. ++

++ ++ ++ ++ NUTRIENTESNUTRIENTESMATMATÉÉRIARIA

ORGÂNICAORGÂNICAESTESTÁÁVELVEL

COCO22 HH22OO CALORCALOR

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Aspectos a considerar sobre a Compostagem de RSU:A MO (Matéria Orgânica) representa cerca 50 % ou mais dos

RSU.

É esta fração orgânica que pode causar os maiores impactos ambientais se disposta em aterros (geração de lixiviados e gases, problemas de instabilidade geotécnica, atração de vetores, p.ex.).

Só o fato de se aterrar menos resíduos e gerar um produto valorável (o composto) já justificaria a compostagem.

A coleta seletiva ou segregada influi decisivamente na qualidade final do composto.

Forma de tradicional (Usinas de Reciclagem) >>>> Objetivo: retirar materiais recicláveis (papel, plásticos, vidro, metais, ...) dos resíduos misturados...

Nova forma (Unidades de Triagem e Compostagem) >>>> Objetivo: produzir um composto de qualidade e livre de impurezas...


PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS

1. Aeração:• Processo aeróbio• Depende da tecnologia e do substrato

2. Umidade:• Ideal: 50 – 60%• < 40% → inibição• > 65% → risco de anaerobiose

3. Relação C/N:• Literatura: 30• Na prática: 20 – 70, dependendo do substrato• Final do processo: 10 – 20

4. Estrutura:• Exposição à atividade biológica x porosidade• 30 – 40% de porosidade• 25 – 75mm

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PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS

5. pH:• Próximo da neutralidade

6. Temperatura:• Reflete a intensidade da biodegradação• Fase mesófila e termófila• Sanidade do produto final


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Mesofílica

Degradação ativa

Maturação

t

50 – 60 ºC

Fator externo de controle

Esquema das fases da compostagem (Temperatura)

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Microrganismos

Os principais microrganismos responsáveis pela compostagem são as bactérias, os fungos e os actinomicetos.

Bactérias - atuam principalmente na fase termófila (> 55°C), decompondo açúcares, amidos, proteínas e outros compostos orgânicos de fácil digestão.

Fungos - são organismos filamentosos, com filamentos maiores que a bactérias. Atuam na decomposição dos resíduos resistentes de animais ou vegetais (principalmente o material celulósico).

Actinomicetos - organismos unicelulares intermediários entre as bactérias e os fungos. Aparecem no meio quando escasseiam bactérias e fungos. Função similar a dos fungos, aparecendo no processo de maturação do composto.


RESÍDUO BRUTO

TRIAGEM, TRITURAÇÃO E HOMOGENIZAÇÃO

COMPOSTAGEM

MATURAÇÃO

PENEIRAMENTO

UTILIZAÇÃOESTOCAGEM

Fluxograma típico de um processo de compostagem

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Detalhes de uma UTC


Figura 17.9.1 – Sistemas de compostagem típicos

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WINDROW

LEIRASAERADAS

REATORES

INCREMENTOEM ÁREA

ALTATECNOLOGIA-MAISCONTROLE

CU

STO

COMPLEXIDADE

Comparação esquemática dos métodos de compostagem


SISTEMAS DE COMPOSTAGEM

1. Leiras revolvidas:• Incorpora ar através do movimento da massa de resíduos• Aumenta a porosidade / descompacta• Homogeneíza a mistura• Coloca as camadas externas em contato com temperatura maior• Em alguns casos, reduz a granulometria

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Compostagem natural em leiras

Destaca-se este método, por ser o mais utilizado no Brasil. Consiste em montar leiras, isto é, volumes com seção aproximadamente triangular, com altura inicial entre 1,5 e 1,8 m e com 2,5 a 3,5 m de base. O comprimento das leiras é condicionado pela quantidade de material e pelas dimensões da área a ser utilizada. Estas dimensões favorecem a aeração e, conseqüentemente, a atividade microbiana.A disposição das leiras deve ser feita de forma a se manterem paralelas e espaçadas para facilitar a operação de revolvimento e devem ser montadas de forma que seu comprimento esteja na direção da declividade do pátio, favorecendo o livre escoamento das águas de chuva.A base do pátio de cura deve ser construída em asfalto ou concreto, com uma declividade de 2% a 4%. Desta forma, estará favorecendo a coleta do percolado, eventualmente gerado no pátio, e evitando a sua infiltração na direção do lençol freático. Deve ser implantado um sistema de drenagem para receber este percolado, bem como, uma forma de tratamento que poderá ser a mesma utilizada para o percolado do aterro sanitário, implantado, por razões práticas, provavelmente, nas proximidades. Águas pluviais que não incidam diretamente sobre a área, devem ser desviadas, mediante drenagem adequada.


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Revolvedor e irrigador tracionados por trator agrícola


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Retroescavadeira utilizada para revolvimento de leiras de compostagem


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2. Leira estática aerada:

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2. Leira estática aerada:


Leira estática aerada

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2. Reatores biológicos (In-Vessel):• Reatores de fluxo vertical• Reatores de fluxo horizontal• Reatores de batelada


Reator fechado de fluxo vertical

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SISTEMAS DE COMPOSTAGEMSistema de compostagem Vantagens Desvantagens

Leiras revolvidas 1- Baixo investimento inicial2- Flexibilidade de processar volumes variáveis de resíduos3- Simplicidade de operação4- Uso de equipamentos simples5- Produção de composto homogêneo e de boa qualidade6- Possibilidade de rápida diminuição do teor de umidade das misturas devido ao revolvimento

1- Maior necessidade de área, pois as leiras tem que ter pequenas dimensões e há necessidade de espaço livre entre elas2- Problema de odor mais difícil de ser controlado, principalmente no momento do revolvimento3- Muito dependente do clima. Em períodos de chuva o revolvimento não pode ser feito4- O monitoramento da aeração deve ser mais cuidadoso para garantir a elevação da temperatura

Leiras estáticas aeradas 1- Baixo investimento inicial2- Melhor controle de odores3- Fase de bioestabilização mais rápida que o sistema anterior4- Possibilidade de controle da temperatura e da aeração5- Melhor uso da área disponível que no sistema anterior

1- Necessidade de bom dimensionamento do sistema de aeração e controle dos aeradores durante a compostagem2- Operação também influenciada pelo clima

Compostagem em reator 1- Menor demanda de área2- Melhor controle do processo de compostagem3- Independência de agentes climáticos4- Facilidade para controlar odores5- Potencial para recuperação de energia térmica (dependendo do tipo de sistema)

1- Maior investimento inicial2- Dependência de sistemas mecânicos especializados, o que torna mais delicada e cara a manutenção3- Menor flexibilidade operacional para tratar volumes variáveis de resíduos4- Risco de erro difícil de ser reparado se o sostemafor mal dimensionado ou a tecnologia proposta for inadequada


UNIDADES DE TRIAGEM E COMPOSTAGEM

• Resíduos Sólidos Domiciliares: material heterogêneo

• UTC: unidade que permite a separação de inertes (e seu preparo para a reciclagem) e a compostagem da fração orgânica

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PARTES DE UMA UTC

1. Recepção:• Balança• Pátio de recepção / fosso• Moega ou tremonha


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PARTES DE UMA UTC

2. Galpão de triagem:• Esteira• Triturador

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Triagem em uma UTC

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PARTES DE UMA UTC

3. Pátio de compostagem:• Fase de estabilização• Fase de maturação

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PARTES DE UMA UTC

4. Beneficiamento do composto:• Peneiramento• Ensacamento

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PARTES DE UMA UTC

5. Reciclagem de seletivos:• Prensas• Local de armazenamento

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PARTES DE UMA UTC

6. Aterro de rejeitos


Nº Fontes potenciais de matéria orgânica

1. Resíduos de agricultura (da colheita e de dejetos de animais), tais como: esterco e urina de animais, casca de arroz, bagaços e outros resíduos de cereais.

2. Resíduos urbanos: fração orgânica do resíduo sólido domiciliar, lodos de tratamento de esgotos, resíduos verdes (podas e limpeza de praças)

3. Resíduos de processamento de madeira: serragem, cavacos e cascas de madeira.

4. Resíduos de processamento de alimentos: industria da cana, maltarias, leiteira, processamento de peixes, resíduos de industria de doces, vinhos, óleos, etc.

5. Outros resíduos industrias: resíduos de fermentação, resíduos da industria de papel e celulose, lodo de tratamento de efluentes da industria de tanino, etc.

6. Outros resíduos locais e especiais: casca de coco, bagaços, ervas de chás.

7. Resíduos humanos de habitações: fezes e urinas.

8. Biomassa aquática: macrófitas.

9. Biofertilizantes: algas, rizobio.

Fonte: Sharma et al., 1996.

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PROJETO DE UNIDADE DE TRIAGEM E COMPOSTAGEM DE RESIDUOS DOMICILIARES

1 – Etapas para implantação de Unidade de Triagem e Compostagem: licenciamento daárea, do projeto e da operação. No projeto deverá estar determinada a capacidadeoperacional da unidade, equipamentos a serem utilizados e mão de obra disponível para a operação. Antes da realização do projeto faz-se necessário determinar a composição(caracterização física, química e biológica) dos resíduos a serem processados. O projetodeve prever medidas mitigatórias para os impactos ambientais, tais como: ruídos, odores e de geração de lixiviados, principalmente em períodos de chuvas. As áreas necessárias aoempreendimento dependerá das condições topográficas, tipos de equipamentos utilizados e das unidades de apoio necessárias, tais como: balança, refeitórios, vestiários, entre outros.

2 – Instalações necessárias para Unidade de Triagem e Compostagem de ResíduosDomiciliares: balança rodoviária, unidade de recepção de resíduos (guincho hidráulico, moega), unidade de processamento (esteira de catação, prensas), unidade de armazenamento e expedição, sistema de compostagem, unidade de peneiramento ou refinodo composto e unidade de expedição de composto, além de unidades de apoio, comorefeitórios, escritórios, vestiários e sanitários. Equipamentos auxiliares: carrinhos e veículos de transporte e sistema de irrigação das leiras de compostagem.


Qualidade do compostoA qualidade depende do RSU e do processo...

Compostagem

Tabela 4 – Especificação dos fertilizantes organomineral e “composto”(correspondente à tabela no 3 da Portaria no 1, acrescida de colunas contendo as tolerâncias permitidas)

Garantia Organo-mineral Composto Matéria orgânica total Mínimo de 15%

Tolerado 13,5% Mínimo de 40% Tolerado 36%

Nitrogênio total Conforme declarado no registro Mínimo de 1,0% Tolerado 0,9%

Umidade Mínimo de 20% Tolerado 22%

Mínimo de 40% Tolerado 44%

Relação C/N - Mínimo de 18/1 Tolerado 21/1

pH Mínimo de 6,0 Tolerado 5,4

Mínimo de 6,0 Tolerado 5,4

P205 Conforme declarado no registro - K2O Conforme declarado no registro - Soma de NPK, NP,

PK ou NK Mínimo de 6,0% Tolerado 5,0%

-

Fonte: Kiehl (1985)

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Qualidade do compostoCompostagem

Tabela 9 - Composição química média do composto de resíduos sólidos . Elemento Concentração (g kg-1) Elemento Concentração (mg kg-1)

C org. 252 As 8 N 12 B 61 P 3,5 Cd 3 K 4,3 Cr 76 Ca 28 Cu 281 Mg 2,8 Mn 501 Na 3,7 Ni 34 Al 13 Pb 234 SO4-S 1,6 Zn 655

Fonte: He et al. (1995) Tabela 7 – Limites de metais pesados no solo e quantidade de metais que podem ser

adicionados anualmente, através do composto

Parâmetros Máximo de concentração no solo (mg/kg de solo seco)

Quantidade máxima de composto aplicável (g/ha/ano)

Arsênio 10 100 Cádmio 3 15 Cromo VI 3 15 Cromo III 50 2.000 Mercúrio 2 15 Níquel 50 1.000 Chumbo 100 500 Cobre 100 3.000 Zinco 300 10.000

Fonte: Sharma et al. (1996)


Qualidade do composto

Compostagem

Tabela 12 - Microrganismos patogênicos nos resíduos e no composto Microrganismo Resíduo Sólido Urbano Composto

Salmonella (UFC g-1) 4,3 x 103 Nd Streptococcus (UFC g-1) 7,6 x 108 Nd Coliformes totais (NMP 100g-1) 2,2 x 105 5,7 x 103 Coliformes fecais (NMP 100g-1) 3,5 x 103 < 360

Fonte: Escosteguy et al. (1993)

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Principais efeitos do composto no solo

• melhoria da estrutura; *

• aumento da capacidade de absorção d'água; *

• ativação substancial de vida microbiana;

• melhor aproveitamento dos fertilizantes minerais;

• aumento da aeração;

• ação ligado dos solos soltos; *

• aumento da estabilidade do pH.

(*) Controle de erosão


Aplicação de composto no solo

Tabela 14 - Produção de matéria seca de aveia, em dois cortes e rendimento de grãos e matéria seca de milho em função de diferentes doses de composto de urbano.

Culturas

Tratamentos

Aveia (1o corte)

Aveia (2o corte)

Milho (Parte aérea)

Milho (grãos)

-------- kg ha-1 --------- ---------- t ha-1 ---------- Testemunha 750 2480 5,4 3,0 20 t ha-1 composto 910 2420 5,3 3,8 40 t ha-1 composto 640 2640 5,5 5,7 80 t ha-1 composto 1290 3150 9,1 7,1 160 t ha-1 composto 1420 3250 10,2 7,2 Fertilizante Mineral 1440 3900 9,5 7,1

Fonte: Moraes (1990)

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Aplicação de composto no solo - Dosagens

Tabela 15 – Efeitos de doses de composto de em características químicas do solo

Características do solo Doses de composto (t ha-1)

0 10 30 90 C org. (g kg-1) 8 9 11 12 CTC (cmol kg-1) 17 18 19 20 Cu (mg kg-1) 33 36 43 58 Pb (mg kg-1) 52 56 68 86 Ni (mg kg-1) 61 62 63 65 Zn (mg kg-1) 69 73 83 89

Fonte: Giusquiani et al. (1995)

Tabela 17 - Características físicas do solo afetadas pela aplicação de doses de composto de Doses composto

(t ha-1) Densidade

(g cm-3) Capacidade de campo

(m3 m-3) Água disponível

(m3 m-3) 0 1,55 0,47 0,25

10 1,46 0,49 0,27 90 1,38 0,58 0,35

Fonte: Giusquiani et al. (1995)


Aplicação de composto no solo

Tabela 19 - Quantidades totais de Ni e Pb em solo e grãos de milho Tratamento Solo

Ni Pb Milho

Ni Pb ------------------------------------------- mg kg-1 ------------------------------------------

Testemunha 3,6 8,3 nd 0,10

80 t ha-1 3,8 10,1 0,07 0,07 320 t ha-1 5,2 18,8 0,20 0,07

Fonte: Moraes (1990)

Tabela 18 - Principais características físicas e químicas do solo afetadas pela aplicação de composto

Característica do solo Composto (t ha-1)

Alteração dos valores (%)

Matéria orgânica 7 – 60 6 – 163 ↑ Capacidade de campo 3 – 60 5 – 43 ↑ Densidade 8 – 60 4 – 71 ↓ pH 8 – 60 0,8 – 1,4 ↑ CTC 23 – 92 31 – 94 ↑ Macronutrientes 8 – 60 2 – 136 ↑ Metais pesados 7 - 180 0 – 500 ↑

↑ = aumento ↓ = decréscimo Fonte: BioCycle (1994)

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Equivalência composto e fertilizante mineral

(para mesmo NPK)

17 pra 117 t de Composto 1 t de Fertilizante Mineral % kg % kg

Matéria Orgância 40 6.800 0 0 Nutrientes (NPK) 1,42 240 24 240 Água 40 6.800 2 20 Inertes 18,58 3.160 74 740

- Custos???? (fert. Mineral R$ 300 a R$ 600 por t, e composto entre R$ 40 e R$ 100 por t)

- Uma boa alternativa fertilizantes organo-minerais...


Vermicompostagem

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Descrição sucinta do processo de vermicompostagem

A vermicompostagem é um tipo de compostagem na qual se utilizam as minhocas para digerir a matéria orgânica, provocando sua degradação, e no arejamento e na drenagem do material em fase de maturação (Kiehl, 1985; Knäpper, 1990).

A vermicompostagem é um processo de dois estágios. Primeiro, a matéria orgânica é compostada de acordo com os padrões normais, em função da variante de processo utilizada, com redução de microrganismos patogênicos e retorno à condição de temperatura ambiente. Após a estabilização da temperatura, o material compostado é transferido para leitos rasos, para não se aquecer demasiadamente e não compactar, pois os materiais de granulometria fina têm esta tendência. Faz-se então a inoculação das minhocas, e 60 a 90 dias após, obtém-se o vermicomposto pronto, com aumento de macro e micronutrientes e a formação de um húmus mais estável (Kiehl, 1985; Knäpper, 1990; Harris, 1990).

Vermicompostagem


Condições regulam o processo de vermicompostagem

As minhocas preferem ambientes úmidos com boa aeração

Precisam de matéria orgânica como fonte de alimentação

Relação C/N inicial entre 15 e 25

Relação C/N final entre 5 e 10

pH do material a ser vermicompostado entre 5,5 e 8,5

Umidade ótima da vermicompostagem entre 70 e 80

Temperatura entre 20 e 28 oC (necessidade de leiras baixas ~ 30 cm) – temperaturas altas ocasiona fuga das minhocas

Vermicompostagem

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Algumas características das minhocas

São vermes anelídeos (têm o corpo segmentado em anéis)

São hermafroditas (mas não se reproduzem por autofecundação)

É um organismo aeróbio (emcontrado geralmente na camada superior de solos úmidos – em solos encharcados fogem para a superfície, não pela presença excessiva de água, mas pela falta de O2, uma vez que o CO2 liberado não consegue dissipar-se.

No trato digestivo das minhocas o material orgânico é triturado (processo mecânico)

O efeito bioquímico está na decomposição da matéria orgânica pelos microrganismos existentes no intestino das mesmas, de onde os resíduos saem mais ricos em nutrientes e mais facilmente assimiláveis pelas plantas

As minhocas ingerem diariamente o equivalente ao seu próprio peso

Vermicompostagem


Algumas características das minhocas

As estações de vermicompostagem no Brasil trabalham exclusivamente com a minhoca Eisenia foetida, conhecida como vermelha da Califórnia. Esta preferência sustenta-se pelo fato de esta minhoca apresentar grande potencial para compostagem em grande escala, devido a sua rápida taxa de crescimento e reprodução, com precoce maturidade sexual

A Eisenia foetida, verme utilizado neste trabalho, fornece um casulo a cada cinco dias, quando em cativeiro

Eclodem de 10 a 20 ovos de cada casulo, sendo que desenvolvem de 2 a 3 larvas

Peso de médio de cada Eisenia foetida é de 1 g

Exemplo: Dimensionar a vermicompostagem de 10 t/d de RSU, utilizando a Eiseniafoetida. (Definir: quantidade de minhocas; tempo de vermicompostagem; espaço necessário).

Vermicompostagem

Compostagem e Vermicompostagem

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