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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPOS DE BOTUCATU
AVALIAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS E LÍQUIDOS NUM SISTEMA
DE ABATE DE BOVINOS
MARINA MOURA MORALES
Dissertação apresentada à Faculdade de
Ciências Agronômicas da UNESP –
Campus de Botucatu, para obtenção do
título de Mestre em Agronomia – Área de
concentração em Energia na Agricultura.
BOTUCATU - SP
Novembro – 2006
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UNIVERSIDADES ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPOS DE BOTUCATU
AVALIAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS E LÍQUIDOS NUM SISTEMA
DE ABATE DE BOVINOS
MARINA MOURA MORALES
Orientador: Prof. Dr. Jorge de Lucas Júnior
Dissertação apresentada à Faculdade de
Ciências Agronômicas da UNESP –
Campus de Botucatu, para obtenção do
título de Mestre em Agronomia – Área de
concentração em Energia na Agricultura.
BOTUCATU - SP
Novembro – 2006
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iii
iv
v
DEDICO
À Deus por me guiar e trazer-me serenidade, paciência e determinação e por estar ao
meu lado todo o tempo.
À toda minha família por me acompanhar nessa caminhada com dedicação, carinho,
amor e muita torcida.
Aos meus pais Luiz Carlos Morales e Maria Elizabeth Morales ao meu tio José Cláudio
Moura, a minha manuxa Lílian Moura Morales e minha querida e amada avó, Irene Matielo
Moura com todo o amor.
TOCANDO EM FRENTE
“Ando devagar porque já tive pressa
e levo esse sorriso,porque já chorei demais
Hoje me sinto mais forte, mais feliz quem sabe
eu só levo a certeza de que muito pouco eu
sei, que nada sei
Conhecer as manhas e as manhãs,
o sabor das massas e das maçãs,
É preciso amor pra poder pulsar,
É preciso paz pra poder seguir,
É preciso a chuva para florir.
Sinto que seguir a vida seja simplesmente
conhecer a marcha, e ir tocando em frente
como um velho boiadeiro levando a boiada,
eu vou tocando os dias pela longa estrada eu vou,
de estrada eu sou
Cada um de nós compõe a sua própria história, e
Cada ser em si, carrega o dom de ser capaz,
de ser feliz”.
(ALMIR SATER e RENATO TEIXEIRA)
vi
AGRADECIMENTOS
À Faculdade de Ciências Agronômicas UNESP Botucatu/SP ao Departamento de
Energia Rural e à Faculdade de Ciências Agronômicas e Veterinária Campus de
Jaboticabal/SP (UNESP) e ao Departamento de Engenharia Rural, pela acolhida e incentivo.
Ao abatedouro de bovinos Bertin AS, pela colaboração e incentivo ao trabalho.
Ao Conselho Nacional de Pesquisa CNPq, pelo suporte financeiro durante todo o curso
de pós-graduação.
Ao Professor Dr. Jorge de Lucas Junior, pela orientação.
Ao coordenador e secretária do Programa de Pós-graduação Energia na Agricultura
Professor Dr. Zacarias Xavier de Barros e a Rosângela Cristina Moreci pelo apoio.
Aos amigos do Laboratório de Biodigestão Anaeróbia, Cris, Adriane, Carla, Luizinho,
Marquinhos, Francisco, Irmãos Fiapo e José, por transformarem meu ambiente de trabalho em
lugar tão agradável e alegre. Me lembrarei do companheirismo bom humor e amizade com
muita saudade.
Aos amigos que me acompanharam nesta caminhada, Mauro, Luiz Fernando, Welington,
Massao, Luiz Henrique, Ana Paula, Carol, Maria Luciana, Jú, Tamylla, DDD, Girardi,
Henrique, Paulo, Tavico, Paraná, Vivi, Franzinha, Keli, Andressa, Hugo, Arlindo, Tânia.
Aos amigos em Botucatu Ana Tereza, Arthur, Pota, Ana Bia, Luiza, Lucila, Mocotó,
Adriano, Jairo, Akuda, Eloneida e Maria do Carmo.
Aos grandes amigos em Jaboticabal, Cris, Ruchele, Adriane, Tidão, Rosketa, Migalha,
Jagunça, Lili pela amizade sincera.
Á toda minha família, Vó Irene, Vô José, Lílian, Tio Cláudio, Tia Terezinha, Melissa,
Marcela, Tio Jura, Tia Maria Inês, Eliane, Marcos, Enzo, Lú, Fernando, Andréia, Tio Chico,
Tia Norma, Ian, Tio Jonas, Gú, Gui, Jú, Tio Valdir, Raoni, Nauara, Vó Margarida, Tio Tato,
Tio Jaiminho, Vô José, Tio Isauro, Tia Fina, Maninho, Lú, Débora. Bárbara, Edilene, Olavo,
Solange, Lara, Livia Hélio, Sueli, Tio Orlando, Tia Vitória, Ivan, Guta, neném, Patrícia, e
Zilda pelo amor, atenção, torcida e principalmente por serem tão presentes.
Em especial ao meu pai Luiz Carlos Morales, minha mãe Maria Elizabeth Moura
Morales pelo amor e dedicação, por estarem sempre ao meu lado.
A minha avó Irene, pela dedicação e amor doados sem limites a mim.
vii
BIOGRAFIA DO AUTOR
MARINA MOURA MORALES, filha de Luiz Carlos Morales e
Maria Elizabeth Moura Morales , nascida em 7 de julho de 1981, é natural da cidade de
Jandaia do Sul no Estado do Paraná. Em 2000, iniciou o Curso de Graduação em Química -
Bacharelado na Universidade Estadual de Maringá – UEM – Campus de Maringá, graduando-
se em maio de 2004. Em agosto de 2004, iniciou o Curso de Mestrado em Energia na
Agricultura da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP - Campus de Botucatu,
concentrando seus estudos na área de Tratamento de resíduos.
viii
SUMÁRIO
Página
Lista de Figuras............................................................................................................
ix
Lista de Tabelas ...........................................................................................................
x
RESUMO.....................................................................................................................
1
SUMMARY.................................................................................................................
3
1.INTRODUÇÃO.........................................................................................................
1.1.Objetivos.......................................................................................................
5
6
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................
2.1. Desenvolvimento da Bovinocultura no Brasil....................................................
2.2. Processamento de Bovinos, Aspectos e Impactos Ambientais..........................
2.3. Processo de reciclagem e aproveitamento dos resíduos em abatedouro de
bovinos.........................................................................................................................
2.3.1. Compostagem...............................................................................................
2.3.2. Biodigestão Anaeróbia.................................................................................
2.3.2.1. Fatores que influenciam na biodigestão anaeróbia.................................
2.3.2.2. Biogás....................................................................................................
2.3.2.3. Biofertilizante........................................................................................
7
7
9
17
17
23
26
28
31
3. MATERIAL E MÉTODOS......................................................................................
3.1. Descrição do Local.............................................................................................
3.2.Descrição do Experimento..................................................................................
3.2.1. Ensaio I – Avaliação dos resíduos................................................................
3.2.1.1. Condução das leiras................................................................................
3.2.1.2. Potencial para combustão.......................................................................
3.2.1.3. Determinações........................................................................................
3.2.1.3.1. Teor de sólidos totais e voláteis.......................................................
3.2.1.3.2. Quantificação de minerais................................................................
3.2.1.3.3. Carbono orgânico.............................................................................
3.2.1.3.4. Nitrogênio.........................................................................................
34
34
34
35
35
37
37
37
37
38
39
ix
3.2.1.3.5. Fósforo..............................................................................................
3.2.1.3.6. Poder calorífico superior..................................................................
3.2.2. Ensaio II – Caracterização dos resíduos líquidos.........................................
3.2.2.1. Avaliação dos resíduos líquidos.............................................................
3.2.2.2. Caracterização dos tratamentos da água residuária................................
3.2.2.3. Determinações........................................................................................
3.2.2.3.1. DQO.................................................................................................
3.2.2.3.2. DBO..................................................................................................
3.2.2.3.3. Salmonella sp ..................................................................................
3.2.2.3.4. Ovos de Helmintos...........................................................................
3.2.2.3.5. Número mais provável de coliformes fecais e totais........................
3.3. Análise Estatística....……………….………………………………………….
39
40
40
40
42
42
42
43
43
44
44
44
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................................................
4.1.Compostagem......................................................................................................
4.1.1. Temperatura.................................................................................................
4.1.2. Aeração........................................................................................................
4.1.3. Relação C/N................................................................................................
4.1.4. Nutrientes....................................................................................................
4.1.5. Matéria orgânica..........................................................................................
4.1.6. Caracterização do resíduo sólido ................................................................
4.1.7. Estimativa da redução de volume................................................................
4.1.8. Processamento das leiras.............................................................................
4.2. Perspectivas para uso do resíduo sólido.............................................................
4.3. Caracterização da água residuária......................................................................
45
45
45
48
49
50
53
56
58
60
60
61
5. CONCLUSÕES........................................................................................................
64
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................
65
x
LISTA DE FIGURAS
Página
1 - Exportação de carne bovina pelo Brasil (indstrialização + in natura).....................
8
2 - Taxa geral de abate bovino no Brasil..................................................................
9
3 - Fluxograma de abate de bovinos.........................................................................
10
4 - Processo de compostagem...................................................................................
17
5 - Esquema de três estágios para degradação anaeróbia completa..........................
25
6 - Forma de transporte dos resíduos para confecção das leiras...............................
35
7 - Forma de mensuração do volume das leiras........................................................
36
8 - Proporção do composto peneirado em malha de 1x1cm....................................
36
9 - Fluxograma do sistema de tratamento de água residuária do abatedouro de
bovinos......................................................................................................................
41
10 - Temperatura médias diárias e ambientes nas leiras verão e outono.................
47
11 - Fases de decomposição dos resíduso nos períodos verão e outono..................
49
12 - Variação da concenração de macronutrinetes N,P e K durante a
compostagem no verão e outono..............................................................................
51
13 - Variação das concentrações dos nutrientes Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn e Na
durante o processo de compostagem, no período de verão......................................
51
14 - Variação das concentrações dos nutrientes Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn e Na
durante o processo de compostagem, no período de outono....................................
52
15 - Variação da matéria orgânica durante a compostagem nos períodos verão e
outono.......................................................................................................................
53
16 - Resíduo sólido “in natura”...............................................................................
55
17 - Resíduo sólido compostado...............................................................................
55
18 - Variação do volume percentual na compostagem no verão e outono...............
59
xi
LISTA DE TABELAS
Página
1 - Parâmetro e níveis de matéria-prima para compostagem....................................
18
2 - Consumos típicos para diversos equipamentos...................................................
30
3 - Alguns valores de produtividade de biogás.........................................................
30
4 - Propriedades gerais do húmus e seus efeitos associados ao solo.......................
32
5 - Temperaturas médias semanais, temperaturas médias no período e
temperaturas máximas obtidas durante a compostagem, nos períodos verão e
outono, em ºC...........................................................................................................
46
6 - Teores médios de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Co, Cu, Na, Mn e Zn em g kg
-1
na
matéria seca..............................................................................................................
53
7 -
Características químicas da matéria orgânica total (MOT), matéria orgânica
resistente a compostagem (MORC) e maté
ria orgânica compostável (MOC) nos
períodos verão e outono............................................................................................
54
8 - Caracterização do acompanhamento da compostagem.......................................
56
9 - Coeficientes de correlação de Pearson, entre as variáveis ST, MO, N, Corg, P,
K, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn, Na, CN de compostagem de resíduos sólidos de
abatedouro de bovinos avaliada no inverno e verão.................................................
57
1
10 - Volume médio (m
3
) das leiras ao longo do ciclo de compostagem e
porcentagem de redução final......................................................................................
59
11 - Peso e umidade inicial e final do conteúdo ruminal enleirado e do composto,
em quilogramas e porcentagem, nas estações verão e outono..................................
60
12 - Rendimento do composto, em porcentagem, das leiras conduzidas no verão e
no outono..................................................................................................................
60
13 - Poder calorífico superior em base seca dos resíduos in natura e com
agregação de 10%, 20%, 30% e 40% gordura..........................................................
61
14 - Caracterização da água residuária de abatedouro de bovinos...........................
62
RESUMO
O Brasil apresenta grandes potencialidades na produção de
alimentos, porém as formas empregadas para atendimento desta demanda têm levado ao
aumento da geração de resíduos, fato que justifica o estudo de práticas de reciclagem, tais
como a compostagem e a biodigestão anaeróbia desses materiais, pois, além da agregação
de valor devido à transformação de resíduos potencialmente poluidores em adubo orgânico
e geração de energia (biogás) ainda contribui para um saneamento eficaz. No
desenvolvimento deste trabalho foi realizada a caracterização dos resíduos produzidos no
sistema de abate de bovinos em dois ensaios: avaliação dos resíduos sólidos (conteúdo
ruminal) e caracterização dos resíduos líquidos (água residuária). No primeiro ensaio,
avaliação dos resíduos sólidos, foi realizada a compostagem, durante a qual monitorou-se
diariamente a temperatura das leiras confeccionadas com o resíduo de abatedouro de
bovinos. Foram avaliadas quatro leiras, divididas em dois ciclos: verão e outono. Para
tanto, foram avaliados os teores de sólidos totais (ST) e de sólidos voláteis (SV), carbono
orgânico (C) e quantificação dos teores nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio
(Ca), magnésio (Mg), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), zinco (Zn) e sódio (Na).
Com os resíduos sólidos “in natura” previamente secos, foram determinados o poder
calorífico superior com agregação de sebo, também produzido no processo nas
concentrações de 0%, 10%, 20%, 30% e 40%. No segundo ensaio, caracterização dos
resíduos líquidos, realizaram-se coletas e análise de amostras compostas de oito pontos do
processo de tratamento de resíduos do abatedouro: antes do flotador, depois do flotador,
antes da peneira, depois da peneira, efluente do biodigestor 1, efluente do biodigestor 2,
2
afluente das lagoas de polimento e efluentes das lagoas de
polimento. Foram avaliados os teores de sólidos totais (ST) e de sólidos voláteis (SV), pH,
demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e
quantificação dos teores N, P, K, Ca, Mg, Co, Fe, Cu, Zn, Mn, além dos elementos Na e
Ni. No afluente e efluente das lagoas de polimento foram analisados ainda, ovos viáveis de
helmintos, Salmonella sp. e coliformes totais e fecais.
No que se refere à compostagem, as leiras conduzidas no outono
tiveram uma redução 10% a maior que as conduzidas no verão, com temperaturas médias
de 40ºC no verão e 33ºC no outono. Quanto às características químicas do composto os
resultados indicaram que os compostos produzidos no verão e no outono são diferentes,
porém ambos apresentaram potencialidade para a utilização na fertilização de solos. Os
resíduos “in natura”, quando secos e ou adicionados à gordura residual possuem elevado
poder calorífico superior, indicando que podem ser utilizados como combustível. Para os
resíduos líquidos, a biodigestão anaeróbia poderia ter apresentado resultados mais
satisfatórios, o que não ocorreu em virtude dos biodigestores estarem em fase de partida.
Não houve ocorrência de ovos viáveis de helmintos e de Salmonella sp. nas amostras
analisadas e os valores de coliformes totais e fecais apresentaram-se abaixo do permitido
pela resolução CONAMA 357/05.
Palavras chave - Compostagem, biodigestão anaeróbia, poder calorífico superior, resíduo,
abatedouro de bovinos.
3
SOLID RESIDUES EVALUATION AND LIQUID RESIDUES IN A CATTLE
SLAUGHER SYSTEM RECICLING. Botucatu, 1991.85p.
Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia na Agricultura) – Faculdade de Ciências
Agronômicas, Universidade Estadual Paulista
Author: MARINA MOURA MORALES
Adviser: JORGE DE LUCAS JUNIOR
SUMMARY
Brazil has feed production high potential, but the way used to attend
its demand had led to an increasing of generated residues. This fact justifies the recycling
practices study like composting and anaerobic biodigestion. More over value aggregation
due the residues potentially pollutants transformation to organic fertilizers and energy
(biogas) still contributes to an efficient sanitation.`During the experiment the bovine
slaughter residues characterization was done in two experiments: solid residues evaluation
(ruminal content) and liquid residues characterization (residual water). At first experiment
a composting was done using solid residues from cattle slaughter, which the pile
temperature was checked daily. Four piles were analyzed, divided in two cycles: summer
and autumn. Was analyzed Total Solids (TS) Volatile Solids (VS), Organic Carbon (C),
Nitrogen (N), Phosphorus (P), Potassium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Cupper
(Cu), Iron (Fe) Manganese (Mn), Zinc (Zn), and Sodium (Na). With “in natura” residues
priory dried, superior calorific power was determined adding fat also produced in the
4
slaughtering process, at 0%, 10%, 20%, 30% and 40% concentrations. The second
experiment was done collecting eight small samples per sample at the residue treatment
process: before floater, after floater, before sieve, after sieve, biodigestor effluent 1,
biodigestor effluent 2, polishing pond affluent, and polishing pond effluent. TS, VS, pH,
Chemical Oxygen Demand, (COD) Biochemical Oxygen Demand (BOD), N, P, K, Ca,
Mg, Co, Fe, Cu, Zn, Mn elements quantification plus affluent and polish pond effluent Na
and Ni content. Viable helminth eggs, Salmonella sp., total and fecal coliform were
analyzed in the polish pond affluent and effluent. About the autumn compost piles, they
had 10% more volume reduction than the summer ones. The average temperatures were
40ºC during summer and 33ºC during autumn. Composts produced during summer and
autumn had different chemical quality. However, both presented soil use potential as
organic fertilizer to soils. The “in natura” residues had superior calorific power when was
added fat or when was dried, indicating they can be used as fuel. To the liquid residues,
anaerobic digestion could have presented more satisfactory results if the biodigestors were
not in starting phase. There were neither viable helminth eggs nor Salmonella sp.
occurrence in the analyzed samples and the total and fecal coliform Most Provable Number
(MPN) were lower than permitted by the Brazilian law (CONAMA 357/05).
Keywords - Composting, anaerobic biodigestion, superior calorific power, residue, cattle
slaughter.3
5
1. INTRODUÇÃO
A crescente demanda pela produção de alimentos, fez com que a
agropecuária moderna vem acentuando a sua participação nos impactos provocados ao
ambiente. Cada vez mais, torna-se necessário o desenvolvimento de sistemas de produção
sustentáveis que a UNESCO (1995) definiu como aquele que permite atender às
necessidades presentes sem comprometer a capacidade das futuras gerações em responder
às suas próprias necessidades.
O crescente aumento do abate de bovinos no Brasil, com
conseqüente aumento de resíduos sólidos (conteúdo ruminal) e líquidos (água residuária)
os abatedouros têm procurado se adequar às exigências da Legislação Ambiental.
Na busca em atender esta demanda, diversos sistemas vêm sendo
implementados para tratamento e destinação mais adequada dos resíduos. Pela análise do
fluxograma de produção devem-se realizar estudos para adequar quais são os
procedimentos mais apropriados e quais condições de manejo que melhor atende ao
tratamento e à disposição dos resíduos.
Os sistemas de tratamento por biodigestão anaeróbia e
compostagem, são particularmente apropriados para esses resíduos, além da combustão
direta do resíduo sólido, uma vez que atendem às suas particularidades, além de
incrementar a economia racionalizando o uso dos recursos naturais, com redução no
consumo de água e energia promovendo a reciclagem dos resíduos.
O emprego da compostagem justifica-se no tratamento e reciclagem
dos resíduos sólidos gerados em abatedouros de bovinos por acelerar a decomposição do
material orgânico presente no conteúdo ruminal. Outra forma de utilização para o resíduo
6
sólido é a combustão direta, com agregação de sebo, também produzido no processo, sendo
uma boa alternativa na geração de energia.
Para os resíduos líquidos, gerados em abundância cujas
características mostram elevado teor de umidade, a biodigestão anaeróbia é adequada, pois
dispensa o acréscimo de água e de quantidades consideráveis de nutrientes, que são
essenciais para o desenvolvimento e manutenção dos microrganismos que participam do
processo.
Baseado na relevância da necessidade de se caracterizar e avaliar os
processos e produtos dos tratamentos aplicados nos resíduos gerados no abatedouro de
bovinos serão avaliados a biodigestão anaeróbia dos resíduos líquidos, compostagem e
combustão direta dos resíduos sólidos.
1.1. Objetivos
Os principais objetivos são encontrar soluções que reforcem os
procedimentos biosustentáveis no tratamento e disposição final dos resíduos de abatedouro
de bovinos através das seguintes atividades:
o Avaliar as características dos resíduos gerados em um sistema comercial de
abatedouro de bovinos;
o Avaliar o processo de biodigestão anaeróbia utilizando-se como substrato a
água residuária do abatedouro de bovinos;
o Avaliar o processo de compostagem, utilizando os resíduos sólidos do
abatedouro de bovinos;
o Avaliar os produtos dos tratamentos de biodigestão anaeróbia e
compostagem com ênfase para biofertilizante e biocomposto quanto à sua aplicação
agrícola;
o Avaliar a combustão direta do resíduo sólido “in natura” seco com
agregação de gordura, produzidos no processo de abate de bovinos como fonte de
energia.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Desenvolvimento da bovinocultura no Brasil
Antigamente no Brasil o sistema de criação de bovinos era
essencialmente extensivo. O aumento da demanda de carne pelo mercado consumidor em
quantidade e qualidade obrigou a uma melhora na forma de produção adotando meios mais
intensivos nos quais os animais são criados meios de lotação em pasto ou em
confinamento.
No que se refere à produção de alimentos de origem animal,
observa-se que as formas empregadas para atendimento das demandas têm levado a
aumentos nas densidades populacionais nas unidades produtoras e à regionalização dessas
atividades (LUCAS JR., 1994). Assim, há maior geração de resíduos de origem animal o
que eleva o potencial poluidor, concentrados em determinadas regiões.
De acordo com Cesar (2001), a produção de carne veio crescendo à
medida que as cidades foram tomando corpo e o país tinha que buscar alimentos de origem
protéica para a população. O abate ficou restrito ao consumo local, o transporte e a
industrialização da carne começaram a ganhar moldes modernos no início da década de 30.
A estimativa para o novo milênio é de crescimento dos negócios
com carne bovina, impondo mudanças na produção, na pesquisa, nas ações de política, de
marketing e, principalmente de comportamento do consumidor, tanto interno como
externo, cada vez mais exigente pela ação de ambientalistas e de órgãos da vigilância
sanitária.
Com o crescimento da indústria da carne bovina, chegaram ao país
novos métodos de industrializar e novas regras de controle de qualidade, fiscalização
8
sanitária e o Brasil tornou-se um grande exportador, principalmente de carne
industrializada (ZEN, 2000), como é representado na Figura 1.
.
Figura 1. Exportação de carne bovina pelo Brasil (industrializada + in natura) de 1993 a
2002. Fonte: ANUALPEC (2003).
Atualmente, o Brasil possui o maior rebanho comercial do mundo,
com número de animais maior que o de habitantes. Uma pesquisa do Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE) mostrou, que em 2004 existiam 195,5 milhões de bovinos
no país, número 5,51% superior ao de 2002 e com uma produção de 7,68 milhões de
toneladas de carne; e os índices de produção e produtividade estão se elevando
gradualmente, assim como as taxas de abate, com considerável aumento (Figura 2).
Atualmente o agronegócio envolve cerca de cinco milhões de propriedades, 70 mil
agroindústrias, sendo 20 mil no ramo de exportação, 25 milhões de empregos, e representa
o equivalente a 42% do PIB nacional. Em 2001, o setor agropecuário ocupou 15,3 milhões
de pessoas, o equivalente a 21% do total nacional de mão-de-obra ocupada, superando os
setores da indústria, serviços e comércio (BARBOSA et al., 2005).
9
Figura 2- Taxa geral de abate bovino no Brasil.
Fonte: ANUALPEC (2003).
O crescimento vertiginoso das exportações de carne (Figura 1) levou
o Brasil a competir com mercados de outros países, principalmente, a Austrália, Argentina
e os Estados Unidos.
As relações internacionais se tornam cada vez mais competitivas à
medida que melhoramos nossos produtos e alcançamos mercados expressivos como o
Oriente Médio e a Ásia. Para isso grandes obstáculos devem ser transpostos, tais como
barreiras sanitárias, melhoria da malha viária, organização industrial, entre outros
(BARBOZA et al., 2005).
2.2. Processamento de bovinos, aspectos e impactos ambientais.
O segmento industrial da cadeia produtiva de carne bovina
compreende setores distintos o produtivo e o de abate. As empresas que normalmente
atuam no abate de animais, são os abatedouros e os abatedouros-frigroíficos com
processamento e industrialização de carnes.
Entende-se por abatedouro o estabelecimento dotado de instalações
adequadas de quaisquer das espécies de açougue (bovinos, suínos, aves, etc), visando o
fornecimento de carne in natura ao comércio interno, com ou sem dependências para a
industrialização; dispõe, obrigatoriamente, de instalações e aparelhagens para o
10
aproveitamento completo de todas as matérias-primas e preparo de subprodutos não
comestíveis e operam sob inspeção sanitária.
Já os abatedouros-frigoríficos são estabelecimentos dotados de
instalações completas e de equipamentos modernos para processamento (manipulação,
elaboração e preparo) e conservação das espécies de açougue sob variadas formas, com
aproveitamento completo e racional de produtos não comestíveis; possui instalações de frio
industrial e operam sob inspeção sanitária (PIGATTO,2001).
O ciclo de processamento de bovinos começa com a chegada de
gado vivo nos currais. O gado é pesado e inspecionado para verificação de defeitos e
doenças. Em seguida, é conduzido para a sala de abate onde é feito o atordoamento
mecânico. Posteriormente é pendurado, pela traseira, em um transportador aéreo e levado
para a remoção do vômito. Em seguida é feita a sangria, por meio de corte dos grandes
vasos do pescoço, retirado o sangue e realizada a remoção do couro, cabeça e mocotó. Na
evisceração a carcaça é aberta com serra elétrica manual e as víceras retiradas. Após a
lavagem, utilizando água quente, as carcaças são encaminhadas a câmaras frias ou a
desossa. O esquema de abate de bovinos é apresentado na Figura 3 ( SCARASSATI, 2003).
Figura 3- Fluxograma de abate de bovinos
Fonte: SCARASSATI, 2003.
11
As águas residuárias de abatedouros-frigoríficos de bovinos segundo
Giordano (2004) são constituídas de:
- Água de banho: É a água utilizada para lavar e acalmar os animais antes do abate cujos,
efluentes contém pequena quantidade de esterco e terra.
- Limpeza de currais: Primeiramente é feito a raspagem dos sólidos em seguida os currais
são lavados, produzindo-se efluentes que contém terra e esterco.
- Lavagem da sala de sangria: A maior parte do sangue e consequentemente da carga
orgânica é carregada neste ponto, por lavagem contínua.
- Lavagem do vômito: É a lavagem feita anteriormente a sala de sangria.
- Lavagem da carcaça: É a limpeza das vísceras e das carcaças, gerando efluente
constituído de sangue, de esterco e conteúdo ruminal, sendo os dois últimos em maior
quantidade.
- Limpeza dos equipamentos: É a lavagem das instalações do matadouro durante o abate e
como limpeza final.
Além desses efluentes temos outros em maior volume provenientes da graxaria e do
cozimento
- Limpeza da graxaria: São águas de condensação dos digestores e de drenagem dos
decantadores de graxas.
- Águas de cozimento: São as águas provenientes do cozimento na fabricação de
embutidos.
Scarassati (2003) efetuou consultas a fabricantes e técnicos no setor
de equipamentos para abatedouro e frigoríficos, observando que o consumo de água varia
muito de um abatedouro e frigorífico para outro, sendo difícil estimar um valor
aproximado. Entretanto utilizou cálculo baseado por cabeça de bovino, chegando a um
consumo de 2500 l, assim distribuídos: 900 l na sala de matança; 1000 l nas demais
dependências como bucharia, triparia, miúdos, sanitários, etc. e 600 l nos anexos externos
como pátios e currais, incluindo a lavagem de caminhões.
O conteúdo ruminal, retirado dos animais logo após o abate, consiste
de alimentos parcialmente digeridos, sendo que cada animal produz em média 25 kg
(FERREIRA, 1997).
12
Indiscutivelmente o efluente de abatedouros é responsável por uma
imagem negativa do público em relação a esses estabelecimentos e as autoridades
sanitárias vêm nele o grande poluidor dos mananciais das águas de abastecimento.
Entre os efluentes de indústrias alimentícias, os que mais preocupam
são os dejetos de abatedouros e frigoríficos, que possuem altos valores de Demanda
Bioquímica de Oxigênio (DBO) oscilando de 800 a 32.000 mg/l (BRAILE, 1993) de
acordo com o reaproveitamento das vísceras, mas principalmente do sangue que apresenta
DBO entre 150.000 e 200.000 mg/l (PARDI et al., 1993) e DQO (Demanda Química de
Oxigênio) de 375.000 mg/l ( TRITT e SCHUCHARDT, 1992).
Portanto, a eficiência de recuperação do sangue durante o processo
de sangria é considerada a medida mais importante para reduzir a DBO e DQO dos
efluentes. PARDI et al. (1993) revelaram que quando a recuperação não é realizada, o
aporte de sangue ao efluente é de aproximadamente 15 a 20 litros, por bovino abatido, por
esta razão e pelo seu valor como subproduto, o sangue deve ser sistematicamente
beneficiado.
Segundo Scarassati (2003) mesmo com funcionamento satisfatório
das caixas de retenção, os teores de sólido em suspensão e de nitrogênio orgânico são
relativamente altos com DBO calculada de 800 a 32.000 mg/l. Devido a sua constituição,
com presença de gorduras e proteínas, apesar de ambas serem biodegradáveis, são dotadas
de alta putrecibilidade, com início de decomposição em poucas horas liberando cheiro
nauseabundo, o que torna extremamente desagradável a atmosfera nas cercanias de tais
estabelecimentos (PRATA, 1999).
Estudos revelam que as características físico-químicas e
microbiológicas de águas residuárias de abatedouros variam conforme a quantidade e
qualidade da água utilizada durante o abate, o número de animais abatidos, o grau de
reaproveitamento de subprodutos e o procedimento de limpeza das instalações, incluindo
os currais de chegada e a sessão de atordoamento (COOPER et al., 1979; SANGODOYN e
AGBAWHE, 1992; MASSÉ e MASSÉ, 2000). Além de estar envolvida diretamente na
quantidade e na caracterização dos efluentes, a qualidade da água utilizada na indústria de
alimentos é vital na proteção da saúde humana e animal visto que ela é importante via de
transmissão de agentes patogênicos que despertam grande preocupação em medicina
humana e animal (HOBBS e ROBERTS, 1993; PALUMBO et al., 1999; KIRBY et al.
2003).
13
As águas residuárias de abatedouros também são ricas em nitrogênio
e fósforo que quando atingem cursos de água naturais, alteram as características do corpo
receptor, favorecendo a proliferação de algas e o desenvolvimento e decomposição
desordenada destas, que consomem o oxigênio da água, inviabilizando a sobrevivência da
flora e da fauna (LUCAS JR., 1994).
Ademais, o nitrogênio orgânico pode representar um sério risco a
saúde da população humana e animal, quando for transformado pelos processos de
amonificação e nitrificação, em nitrato. O risco torna-se ainda maior se considerada a
utilização dos resíduos de abatedouros diretamente como fertilizantes, possibilitando a
contaminação das fontes profundas de água, onde o nitrato, hidrossolúvel, poderá atingir
níveis muito altos (APHA, 1995).
O consumo de nitrato através das águas de abastecimento está
associado a dois efeitos adversos à saúde: a ocorrência da metahemoglobinemia,
especialmente em crianças, e a formação potencial de nitrosaminas e nitrosamidas,
compostos que apresentam propriedades carcinogênicas, teratogênicas e mutagênicas
(BOUCHARD et al., 1992).
O desenvolvimento da metahemoglobinemia depende da conversão
bacteriana do nitrato para nitrito durante a digestão, o que pode ocorrer na saliva e no trato
gastrintestinal (AWWA, 1990). A metahemoglobinemia é um estado em que a
hemoglobina é reduzida mediante oxidação por nitrito, do seu estado ferroso (Fe
2+
) de
transportador de oxigênio para um estado férrico (Fe
3+
), incapaz de se ligar
reversivelmente ao oxigênio e, desse modo, inadequada à função de transporte e liberação
de oxigênio desempenhadas pelo sangue e pela hemoglobina, durante o processo de
respiração (WATKINS et al., 2000).
A presença de metais pesados nos efluentes de abatedouros também
deve ser considerada (BERNAL et al., 1992; NICHOLSON et al., 1999). Estes metais
podem permanecer no solo e provocar problemas de fitotoxicidade e percolarem ou serem
transportados pela água da chuva, causando a contaminação de fontes de água subterrâneas
e superficiais.
A maior parte dos abatedouros lançam as águas residuárias
diretamente em cursos d’água que, se forem volumosos e perenes, são capazes de diluir a
carga recebida sem maiores prejuízos. Porém, o que freqüentemente acontece é que os rios
são de pequeno porte e o efluente do abatedouro é tão volumoso que torna as águas
14
receptoras impróprias para a vida aquática e para qualquer tipo de abastecimento, agrícola,
comercial, industrial ou recreativo. Nestes casos, o efluente do abatedouro se constitui,
como agente de poluição das águas, em ameaça à saúde pública.
Atualmente existe grande preocupação com os rumos que a crise da
água irá tomar, pois, apesar da superfície da Terra ser coberta de água, apenas 1% é própria
para consumo. Além do problema do desperdício e do consumo que no mundo dobra a
cada 20 anos, segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), o lançamento constante
de poluentes decorrentes das atividades humanas e industriais em mananciais superficiais
de água, sem capacidade de assimilá-los, torna suas reservas impróprias para o consumo,
valorizando ainda mais essa diminuta parcela de 1% (FERREIRA, 2005).
Segundo Seganfredo (2004), a preocupação com o meio ambiente, a
ação dos ambientalistas e a divulgação da mídia, estão tornando os consumidores cada vez
mais exigentes quanto aos produtos ambientalmente corretos. A cada dia mais, o mercado
consumidor exige não apenas preços competitivos, mas também produtos de qualidade e
oriundos de sistemas auto-sustentáveis e não poluidores. Essa nova realidade de mercado
resulta numa crescente pressão sobre os empreendimentos para a reciclagem dos dejetos
dentro de padrões aceitáveis sob o ponto de vista sanitário, econômico e ambiental.
O mesmo autor afirma que, segundo a norma ISO 14.000, somente
pode ser considerado como tecnologia limpa, o sistema que não cause danos ambientais em
nenhuma fase do processo, desde a sua produção até o destino de seus resíduos. Disso
resulta que a reciclagem dos dejetos se constitui em parte integrante dos sistemas de
criação de animais.
O manejo adequado dos resíduos deve ser uma preocupação a mais
para a agroindústria, por envolver qualidade, comércio e ainda, interferir nos custos de
investimento e retorno, que são fatores importantes para a produção lucrativa.
Os fertilizantes químicos, por exemplo, perdem grande quantidade
de nutrientes para a água e solo, causando grande impacto ambiental, além de desperdício
de dinheiro. Nesse sentido, pesquisadores e produtores têm sugerido a utilização dos
resíduos da agroindústria entre eles o do abatedouro de bovinos como adubo orgânico,
visando o aproveitamento dos resíduos produzidos, a reciclagem de nutrientes e a
diminuição dos gastos com fertilizantes (SANTOS, 1997).
Tem-se ainda, a opção da queima direta, no destino dos resíduos
sólidos gerados pelo processo de abate de bovinos. Uma vez que esse processo além de
15
produzir grande quantidade de conteúdo ruminal ainda produz grande quantidade de sebo,
que pode ser agregado à massa do conteúdo ruminal, para aumentar seu poder calorífico,
formando briquetes.
Silva (2003) utilizou lodo de esgoto e óleos residuais provenientes
da indústria alimentícia gorduras e outros ácidos graxos e mesmo óleos lubrificantes, que
constituem grave problema ambiental, na formação de briquete obtendo como produto um
material com bom poder calorífico, semelhante ao da lenha e do bagaço de cana, sendo
encaminhados para câmara de combustão.
Independente da origem, todo resíduo poderá ter seu descarte
minimizado, mediante uma análise abrangente de suas características, potenciais de uso e
conseqüências desse uso, pois se corretamente manejado e utilizado, se revertem em
fornecedores de nutrientes para produção de alimentos, melhoradores das condições
físicas, químicas e biológicas do solo e apresentam excelente potencial para reciclagem
energética (PREZZOTO, 1992; GENEROSO, 2001).
Paralelamente aos problemas ambientais, há de se considerar, ainda,
a crise energética pela qual passa o país e o mundo. A agroindústria moderna é inviável
sem o uso de energia e as recentes modificações nos preços dos combustíveis derivados do
petróleo e os constantes problemas no fornecimento de energia elétrica, têm motivado
procura por alternativa energética no meio rural, quer seja para os processos de produção
ou para o fornecimento de condições mínimas de conforto nas propriedades de exploração
agropecuária, como forma de incrementar a produção e tentativa de fixação do homem no
campo (NOGUEIRA et al., 1999).
O interesse pelo tratamento anaeróbio, de resíduos líquidos e sólidos
provenientes da agropecuária e da agroindústria, tem aumentado nos últimos anos, por
apresentar vantagens significativas quando comparado aos processos comumente utilizados
de tratamento aeróbio de águas residuárias, ou aos processos convencionais de
compostagem de resíduos orgânicos sólidos.
De acordo com Paula Jr. (1995), os benefícios apresentados pelo
tratamento anaeróbio são: ausência de equipamentos sofisticados, menor consumo de
energia, baixa produção de lodo a ser disposto e produção de metano, utilizável
energeticamente.
Ruiz et al. (1997) relatam que o tratamento anaeróbio de efluentes
de abatedouro é eficiente e, além disso, que o reator de fluxo ascendente com leito de lodo
16
(UASB) apresenta melhor performance que o filtro anaeróbio no que tange aos valores de
DQO, atingindo eficiência de remoção de até 90%, porcentagens de remoção entre 90 e
95%.
Desta forma, o melhor sistema de tratamento de resíduos de
abatedouros deve ser projetado para minimizar o impacto ao meio ambiente e maximizar a
recuperação dos recursos energéticos e fertilizantes que estes contêm, com o objetivo de
aproveitá-los no aumento da produtividade.
A utilização do processo de biodigestão anaeróbia, na produção
animal, mostrou-se viável, não apenas por produzir gás combustível, o biogás (rico em
metano), bem como fornecer ao meio, adubo estabilizado, o biofertilizante, contribuindo
desta forma, para a diminuição da poluição no meio rural, como emissão de metano e
dióxido de carbono para a atmosfera, contaminação de solos, água subterrânea e de
superfície.
A correta destinação dos resíduos, através da produção de adubo e
recuperação de energia como agregação de valor aos resíduos, são imperativos para os
setores altamente produtores de rejeitos e grandes consumidores de energia como as
atividades de produção animal.
Essa consciência, tomou forma na Eco 92, quando se chegou à
conclusão de que as mudanças climáticas estavam tomando proporções alarmantes,
mudanças essas na época, diretamente proporcionais ao desenvolvimento econômico.
Em 1997, quando foi proposto o Protocolo de Kyoto, o qual definiu
parâmetros para a redução das emissões de carbono na atmosfera, foi criado um
instrumento para reduzir a emissão de gases causadores do aquecimento global e o
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), com isso o carbono tornou-se uma
commodity (FERREIRA, 2005).
Apesar da obrigação de criação de mecanismos para a redução de
emissão de gases poluentes e atendimento das metas estabelecidas por Kyoto serem dos
governos, os agentes privados exercem papel fundamental no processo e são responsáveis
pela implantação dos projetos de MDL e pela negociação dos créditos de carbono.
O frigorífico Sadia testou a implantação de biodigestores para
dejetos de suínos em três granjas próprias. O projeto mostrou-se interessante, e a previsão é
que o potencial de comercialização de crédito de carbono nestas granjas chegue a 242 mil
toneladas de carbono em 10 anos (FERREIRA, 2005).
17
2.3. Processo de reciclagem e aproveitamento dos resíduos gerados em abatedouros
2.3.1. Compostagem
A palavra compostagem é um neologismo do nosso idioma, tradução
de “composting” do inglês. Trata-se de um processo natural de decomposição biológica da
matéria orgânica de origem animal ou vegetal, pela ação de microorganismos e enzimas,
resultando na fragmentação gradual e oxidação da matéria orgânica formando fertilizante
orgânico parcialmente humificado. A Figura 4 (BUDZIAK et al., 2004; KIEHL, 2005)
ilustra como participam desse ataque uma infinidade de microrganismos como bactérias,
fungos, actinomicetos, protozoários, algas, além de vermes, insetos e suas larvas; como
resultado dessa intensa digestão da matéria orgânica por esses organismos, haverá
liberação de elementos químicos, como nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio, os
da forma orgânica, dita imobilizada, que passam para a forma de nutrientes minerais, dita
mineralizada, disponível às plantas (KIEHL, 1985).
Figura 4- Processo de compostagem.
Como exemplo, as reações de mineralização do nitrogênio, primeiro
ocorre a aminização, realizada por microrganismos heterotróficos que usam carbono
orgânico como fonte de energia e nitrogênio do substrato que está sendo oxidado,
conforme Equação (I).
18
EnergiaoutrosCONHRN
smosmicrorgani
org
+++− →
22
Eq. (I)
A etapa seguinte é a amonificação, também realizada por
microrganismos heterótrofos e pode ser resumida pelas equações (II) e (III):
EnergiaOHRNHOHNHR
smosmicrorgani
+−+ →+−
322
Eq.(II)
−+
+→+ HONHOHNH
423
Eq. (III)
A nitrificação é realizada por microrganismos autotróficos, que
usam nitrogênio mineral como fonte de energia, e pode ser esquematizada pelas Equações
(IV) e (V):
EnergiaHOHNOONH
nasnitrossomo
+++ →+
+−+
42232
2224
Eq. (IV)
EnergiaNOONO
rnitrobacte
+ →+
−−
322
22 Eq. (V)
Os principais parâmetros da matéria-prima para compostagem e seus
respectivos valores estão representados no Tabela 1.
Tabela 1 – Parâmetros e níveis de matéria-prima para compostagem.
PARÂMETRO NIVEL PARÂMETRO NIVEL
MATÉRIA ORGÂNICA NITROGÊNIO TOTAL
Abaixo de 50% Baixo Abaixo de 1% Baixo
Entre 51 e 60% Médio Entre 1,1 e 1,4% Bom
Acima de 61% Alto Acima de 1,5% Ótimo
UMIDADE pH
Abaixo de 50% Baixo Entre 3,5 e 4,5 Normal
Entre 51 e 60% Bom Acima de 5,5 Bom
Acima de 61% Excessivo
RELAÇÃO C/N GRANULOMETRIA
Abaixo de 20/1 Baixo Peneira 35 mm Ótimo
Entre 25 e 35/1 Bom Peneira 22 mm Bom
Acima de 60/1 Elevado Peneira 11 mm Excessivo
Fonte: Kiehl 1995.
19
A compostagem consiste num processo biológico de decomposição
controlada da fração orgânica biodegradável contida nos resíduos, de modo que resultem
em um produto estável (SOUZA, 2005), similar à matéria orgânica contida no solo
(ZBYTIEWSKI e BUSZEWSKI, 2005) e pode ser considerado um material condicionador
dos solos.
As macromoléculas sintetizadas pelos microrganismos têm duas
funções: fonte de material orgânico e de energia, pois podem gerar de 4 a 5 cal/g. Os
microorganismos requerem fonte de energia na forma de carbono biodegradável,
nitrogênio e umidade para prosperar durante o processo de compostagem (KEENER et. al.,
2000). Os nutrientes, principalmente o carbono e o nitrogênio, são fundamentais ao
crescimento bacteriano. Para a população de microorganismos, a principal fonte de energia
são os carboidratos de baixo peso molecular absorvidos pela membrana (SMITH, 1982).
Compostos como a lignina e celulose são oxidados pelos microorganismos para a produção
de energia metabólica, quando mortos tornam-se fonte de carbono para o metabolismo do
novo grupo de microorganismos atuantes (PELAÉZ et al., 2004). Essa é a premissa que
direciona as possibilidades da utilização ecológica de alguns tipos de resíduos orgânicos
(AUBAIN et al., 2002).
A eficiência da fertilização orgânica, utilizando compostos,
dependem do sistema e da forma como se executa o processo de preparo do composto e
das matérias primas utilizadas (CINTRA, 2005).
Os componentes orgânicos biodegradáveis passam por etapas
sucessivas de transformação sob ação de diversos grupos de organismos selvagens
principalmente, bactérias, fungos e actinomicetos resultando num processo biológico
altamente complexo.
Durante a compostagem há uma sucessão de predominância de
microorganismos, que, conforme a influência de fatores como substância química da
matéria-prima que está sendo digerida com maior intensidade, o teor de umidade, a
disponibilidade de oxigênio, a temperatura, a relação carbono:nitrogênio (relação C/N) e
pH certos organismos multiplicam-se mais rapidamente, quando predomina no meio a
substância química responsável pelo aumento de determinada população de
microorganismos, alterando-se também alguns dos fatores citados, tais organismos vão
morrendo e cedendo lugar para uma nova e diferente população, a qual passará a dominar a
massa (KIEHL, 1985).
20
Sendo a compostagem um processo biológico, os fatores mais
importantes que influem na degradação do material orgânico são: aeração, nutrientes,
relação C/N, granulometria das partículas e umidade. A temperatura também é um fator
importante, principalmente no que diz respeito à rapidez do processo de biodegradação e a
eliminação de patógenos, porém é resultado da atividade microbiana (SILVA e
MAGALHÃES, 2001; CINTRA, 2005).
A relação C/N caracteriza o equilíbrio dos substratos; os
microorganismos absorvem os elementos carbono e nitrogênio em uma proporção de trinta
partes de carbono para cada parte de nitrogênio; o carbono é utilizado como fonte de
energia, sendo dez partes incorporadas ao protoplasma celular e vinte partes eliminadas na
forma de gás carbônico; o nitrogênio é assimilado na estrutura para a síntese de proteínas
na proporção de dez partes de carbono para uma de nitrogênio; daí a razão do húmus, que é
um produto exclusivamente resultante da ação desses organismos, ter a mesma relação C/N
igual a 10/1 (KIEHL, 1985).
Segundo Silva (2001), a falta dos elementos carbono e nitrogênio
limitam a atividade microbiológica. Ao final da compostagem, a relação C/N deve situar-se
entre 20 e 10/1. Se superior a 20 os microorganismos do composto podem reter o
nitrogênio da terra, necessário às plantas. Já para relação C/N inferior a 18, o composto
está curado.
Segundo Kiehl (1979), com a relação C/N menor que 17/1 inicia-se
o processo de humificação, a síntese de húmus e, ao mesmo tempo, começa a sobrar
nitrogênio mineral e com a relação entre 12/1 e 8/1 começa a oxidação do húmus
(mineralização), um processo muito lento.
Por ser um processo biológico de decomposição da matéria
orgânica, a presença de água é indispensável para as necessidades fisiológicas dos
organismos, os quais não vivem sem a presença de umidade; no entanto, devido à
necessidade de água e ar ao mesmo tempo, torna-se necessário encontrar limites mínimos
e máximos que os resíduos devem apresentar para que sejam atendidos esses dois fatores
(KIEHL, 1985).
A umidade ótima depende da estrutura e da capacidade de retenção
de água do substrato. Se a umidade da mistura é inferior a 40%, a atividade biológica
diminui. Se superior a 60%, obstrui os espaços entre as partículas da mistura, dificultando
a aeração (SILVA et al., 2001).
21
A circulação de ar na massa do composto é fundamental para a
rapidez e a eficiência do processo. A areação deve atender a elevada demanda por oxigênio
da compostagem, com o risco de limitar a atividade microbiana e prolongar o ciclo.
Uma pilha de composto apresenta porcentagens variáveis de
oxigênio no ar encontrado nos seus espaços vazios; a camada mais externa, que reveste a
pilha, geralmente contém de 18 a 20% de oxigênio, quase tanto quanto o atmosférico, cujo
conteúdo gira em torno de 21% em volume; caminhando-se para o interior da pilha, o teor
de oxigênio vai baixando e o de gás carbônico se elevando; assim, a partir de uma
profundidade maior que 60 centímetros o teor de oxigênio baixa até 0,5% a 2%, na base e
no centro da pilha. Considera-se que na fase termófila o conteúdo mínimo de oxigênio
deve ser de 5,0% para garantir a decomposição aeróbia, que além de decompor mais
rapidamente a matéria orgânica, não produz mal odor nem atrai vetores como é o caso da
decomposição anaeróbia (KIEHL, 1985).
Outros nutrientes como os macroelementos fósforo (P), potássio (K),
enxofre (S), cálcio (Ca) e manganês (Mn), e os microelementos como o ferro (Fe), zinco
(Zn), magnésio (Mg), sódio (Na), cobalto (Co), cobre (Cu), cloro (Cl) etc., necessários para
a atividade microbiana, normalmente estão presentes nos resíduos orgânicos em
quantidade suficiente.
No que se refere à estrutura, sabe-se que os microporos da massa de
granulometria fina significam grande área exposta ao ataque microbiano, provocando
adensamento, dificultando a circulação de ar e em texturas muito grosseiras, proporciona
excessiva porosidade. Admite-se a porosidade entre 30% e 36%, com condições ótimas de
compostagem, e partículas com tamanho entre 20mm e 50mm (SILVA et al., 2001)..
A comunidade microbiana, mais diversificada acelera a
multiplicação dos microorganismos e conseqüentemente a compostagem, sendo assim
recomendado a utilização de inoculantes como esterco animal ou rumem bovino em alguns
resíduos como borra de café, por exemplo (KIEHL, 1985).
A temperatura também deve ser controlada e corrigida, quando
necessário. Se até o quarto dia após o início do processo, a temperatura não se encontrar no
intervalo de 40ºC a 60ºC, um ou mais parâmetros físico-químicos não devem estar
adequados, exigindo, portanto, a correção (SILVA, 2001).
No processo de compostagem ocorrem duas fases distintas: a
estabilização também chamada degradação ativa e a maturação ou cura.
22
O processo de compostagem inicia-se pelo desenvolvimento de
microorganismos mesófilos, com a elevação gradativa da temperatura. No intervalo de
temperatura entre 40 e 45ºC diminui a população mesófila, instalando-se a termófila, muito
ativa, e elevando a temperatura entre intervalos de 60ºC e 70ºC, provocando intensa
degradação da matéria orgânica, alto consumo de oxigênio
,
e eliminando grande parte dos
organismos patogênicos. Quando baixa a temperatura, progressivamente, até atingir a
temperatura ambiente, está concluída a etapa de estabilização, na qual os componentes
orgânicos mais frágeis foram biodegradados, a população termófila se restringe, a
atividade global se reduz de maneira significativa e os mesófilos se instalam novamente.
Na segunda fase da maturação, muito mais lenta, ocorre a humificação, com
predominância de transformações químicas (COSTA, 1999; KIEHL, 1998).
A duração das fases depende das condições da compostagem e dos
resíduos utilizados. Em reator biológico, os fatores físico-químicos são controlados e as
diferenças de temperatura permitem separar bem as fases. O tempo para compostagem é de
40 a 60 dias para o composto semicurado, bioestabilizado e de 90 a 110 dias para a
completa maturação ou humificação.
Húmus é matéria orgânica homogênea, totalmente bioestabilizada,
de cor escura e rica em partículas coloidais que, quando aplicada ao solo, melhora suas
características físicas e químicas para uso agrícola (SOUZA, 2005).
De acordo com Teixeira et al. (2004), o desenvolvimento de técnicas
apropriadas para compostagem viabiliza o uso de lixo urbano e resíduos da agroindústria
na produção de composto orgânico.
Em grandes usinas, o processo geralmente é o de leira estática
aerada, com ventilação natural. O oxigênio é fornecido à massa da compostagem pela
passagem do ar através de um túnel de ventilação, sobre o qual é montada a leira. Esse
processo requer certa homogeneidade do material para uma efetiva dissipação das altas
temperaturas na fase ativa de degradação.
Além do material a ser compostado, adicionam-se outros substratos
orgânicos tais como, capim, caroço de açaí, capa de palmito, serragem, entre outras fontes
ricas em carbono, para ajuste da relação C/N, como também para melhorar a estrutura
física da leira, oferecendo-lhe real capacidade de aeração.
Com a finalidade de diminuir o tempo de compostagem, vários
artifícios já foram tentados, como construção de pisos permeáveis com tijolos ou ladrilhos
23
de cimento assentados com juntas abertas para drenar a água e permitir a passagem do ar;
os tijolos ficam apoiados nos bordos de canaletas próprias para recolher o caldo que venha
a escorrer e para fornecer ar ao composto. Outro sistema consiste em distribuir tubulações
perfuradas pelo piso do pátio de compostagem e depois montar sobre esses canos, as pilhas
de composto e a seguir, injeta-se ou aspira-se ar ou ainda, alternadamente comprimindo e
aspirando ar (KIEHL, 1985).
A compostagem é a forma de processamento de resíduos orgânicos
mais consistente e que melhor se adapta à dinâmica cíclica do planeta, com relação aos
elementos naturais que retornam ao meio ambiente após seu uso, pois permite a produção e
reprodução ambientalmente equilibrada de bens e insumos necessários à vida humana.
2.3.2. Biodigestão Anaeróbia
Nos processos anaeróbios ou, nos sistemas de biodigestão anaeróbia,
a degradação da matéria orgânica envolve a atuação de microorganismos procarióticos
anaeróbios facultativos e obrigatórios, cujas espécies pertencem aos grupos de bactérias
hidrolíticas-fermentativas, acidogênicas, acetogênicas e metanogênicas.
A bioconversão da matéria orgânica poluente com produção de
metano requer a cooperação entre culturas bacterianas como ilustrado no esquema da
Figura 5.
Na atividade microbiana anaeróbia em biodigestores, como também
em habitats naturais com formação de metano como nos sedimentos aquáticos, sistema
gastrointestinal de animais superiores, pântanos, etc., o que se observa é a ocorrência da
oxidação de compostos complexos, resultando nos precursores do metano, acetato e
hidrogênio.
Os organismos da biodigestão anaeróbia apresentam um elevado
grau de especialização metabólica. A eficiência do processo anaeróbio depende, portanto,
das interações positivas entre as diversas espécies bacterianas, com diferentes capacidades
degradativas.
Os intermediários metabólicos de um grupo de bactérias podem
servir como nutrientes ao crescimento de outras espécies. Assim, observa-se a ocorrência
de várias reações de degradação dos compostos orgânicos e a dependência das mesmas da
presença do hidrogênio formado no sistema.
24
Segundo Nogueira (1986), a matéria orgânica é digerida na ausência
de ar, a degradação das moléculas orgânicas complexas pode ser acompanhada em três
estágios: o primeiro é conhecido por liquefação; a matéria prima em forma sólida é
fracionada pelo efeito de enzimas produzidas pelas bactérias e dissolvida na água
circundante, de modo a se tornar utilizável pelas bactérias. É difícil distinguir esse do
estágio seguinte, denominado estágio de formação de ácidos, quando temos algumas
moléculas que são degradadas diretamente, sem liquefação.
As bactérias que realizam essa fase produzem uns poucos
compostos, que são os produtos finais do seu metabolismo. Além do ácido acético, são
formados alguns outros ácidos voláteis, como ácido propiônico e butírico, dióxido de
carbono e hidrogênio também são liberados. Após as bactérias terem consumido todo o
nutriente possível da matéria orgânica, passam a consumir produtos residuais de suas
próprias células, constituídas de proteínas e carboidratos. As bactérias formadoras de
ácidos podem ser anaeróbias ou facultativas, isto é, vivem na presença ou não de oxigênio.
Elas são importantes não só para produzirem substratos para as bactérias anaeróbias, como
também por eliminarem quaisquer traços de oxigênio dissolvido que tenha aparecido no
material orgânico.
No terceiro estágio as bactérias metanogênicas, como as dos gêneros
Metanobacterium e Metanococcus, começam a sua atividade onde termina a das bactérias
formadoras de ácidos. Existe alguma dúvida sobre quais produtos finais da fase de
formação de ácidos que são utilizados pelos formadores de metano, mas é quase certo que
mais de 79% de todo o metano formado na digestão anaeróbia provém da descarboxilação
do acetato, como apresentado na Equação (VI).
−−
+→+
3423
HCOCHOHCOOCH Eq. (VI)
E o restante do metano formado é a partir do dióxido de carbono e
do hidrogênio apresentados na Equação (VII).
OHCHHHCOH
2432
34 +→++
+−
Eq. (VII)
25
Qualquer que seja a taxa de produção de um digestor, estas duas
formas de produção de metano são essenciais.
Borzan et al., 2001, mostra um esquema em três estágios para a
degradação anaeróbia completa Figura 5.
Figura 5 – Esquema de três estágios para degradação anaeróbia completa.
Fonte: BORZANI et al., 2001.
Alguns exemplos de reações que acontecem nos biodigestores
anaeróbios, de acordo com a Equações (VIII), (XI) e (X):
1. Conversão da glicose em metano e dióxido de carbono:
+−
++→+ HHCOCHOHOHC 3333
3426126
Eq. (VIII)
2. Conversão da glicose em acetato e hidrogênio
23326126
44224 HHHCOCOOCHOHOHC +++→+
+−−
Eq. (IX)
26
3. Acetogênese do hidrogênio e dióxido de carbono
OHCOOCHHHCOH
2332
424 +→++
−+−
Eq. (X)
2.3.2.1. Fatores que influenciam a biodigestão anaeróbia
Apesar de a digestão anaeróbia ser um processo natural, sua
otimização se torna difícil, devido, principalmente, à dificuldade de se controlar, em nível
de campo, diversos fatores como temperatura, pH, teor de sólidos, tempo de retenção e
composição do substrato, entre outros (LUCAS JR., 1987).
Lima et al.(2001) menciona aspectos que podem ser aplicados na
fase de partida de biodigestores para incremento da produção do biogás: a quantidade,
qualidade e concentração do inóculo, a adaptação do inoculo ao resíduo e o aumento
gradual na concentração do resíduo a ser tratado. A qualidade do inóculo influência o
início de operação do biodigestor, sendo que o total de biomassa bacteriana, adaptado ao
novo resíduo contém substâncias de difícil hidrólise ou tóxicas.
A temperatura exerce influência sobre a maior ou menor velocidade
do processo Turzo et al. (1984), divide a temperatura em três faixas; a termofílica entre 50
a 70ºC, a mesofilica entre 20 a 45ºC e a psicrofílica abaixo de 20 ºC. As temperaturas mais
usuais estão na faixa mesofílica, pois, apesar de na faixa termofílica as velocidades de
fermentação serem maiores, o processo é mais sensível e o custo de manutenção mais
elevado.
A faixa de pH ótimo em dejeto de suínos observado por Lucas Jr.,
(1987), foi de 6,5 a 7,7, em termo do ótimo que é de 7,2.
Fatores de operação de biodigestores, dos quais depende o
rendimento do processo são definidos a partir de dois parâmetros: do teor de sólidos totais
(ST) que devem estar próximos a 8% e tempo de retenção, que é o período, em dias ou
horas, que o substrato correspondente a uma carga permanece no interior do biodigestor.
Os valores ótimos do tempo de retenção e carga orgânica podem ser alterados
drasticamente se forem alteradas as condições, tanto do resíduo, como operacionais.
Assim Nogueira (1986) recomenda, que para se prevenir a inibição
do processo por elementos químicos, as taxas de carga para estrume de suínos sejam
27
menores que para estrume de bovinos de corte e de leite, com valores, respectivamente
iguais a 2,5; 4,8; 8,1; e 10,7 g. SV/l.dia.
Para que se tenha um bom crescimento de biomassa celular das
bactérias responsáveis pela metanização e, como conseqüência, um bom desenvolvimento
no processo de biodigestão anaeróbia, é necessário que haja disponibilidade de alguns
nutrientes, sendo nitrogênio, fósforo, carbono e enxofre, os mais importantes, além de
micronutrientes.
Os teores limitantes de minerais, como ferro, níquel, cobalto e
molibdênio, além de vitaminas e aminoácidos, têm efeitos mais evidentes no início de
operação do biodigestor, isto é, apresentam influência na formação da biomassa celular. Há
que se ressaltar que estes estudos, como substrato para biodigestores rurais, foram
realizados a partir de resíduos com baixo teor de sólidos, que não é o caso do esterco
encontrado no meio rural, onde os maiores problemas, relacionam-se com o surgimento de
compostos tóxicos (amônia, sulfetos, ácidos) durante o processo e não com a carência de
nutrientes (LUCAS JR., 1987).
Mccary e Mckinney (1961), citam a amônia como um dos mais
importantes tampões presentes nos biodigestores em operação, e que a sua presença em
altas concentrações, pode ser a causa da paralisação do processo fermentativo assim como
o excesso de alguns nutrientes em virtude do desequilíbrio entre as diversas fases da
degradação anaeróbia da matéria orgânica.
Para o sucesso da biodigestão, a relação C/N do material orgânico de
abastecimento deve ser aproximadamente 16:1; pois biodigestores operando com substrato
de baixa relação C/N, exibem menores produções de biogás, assim como se tornam
altamente tamponáveis e mais estáveis (LUCAS JR, 1987).
A consciência de que o tratamento de resíduos produzidos pelas
diferentes atividades agropecuárias é de vital importância para a saúde pública e para o
combate à poluição, tem levado a necessidade de desenvolver sistemas que combinem alta
eficiência e custos baixos de construção e operação (STEIL et al. 2002). Neste sentido a
biodigestão anaeróbia é sugerida como uma alternativa viável.
A qualidade dos efluentes de reatores anaeróbios pode ser
melhorada com o auxílio de tratamentos como, lagoas de polimento.
28
Diferentemente de lagoas de estabilização, cujo principal objetivo é
a estabilização da matéria orgânica, as lagoas de polimento tem como foco a remoção de
organismos patogênicos.
Uma lagoa de polimento alimentada com efluente digerido em reator
UASB recebe uma carga reduzida de matéria orgânica e material coloidal, com baixa
turbidez. Conseqüentemente, a penetração da luz solar será profunda, acelerando a
fotossíntese e a produção de oxigênio para oxidação do material orgânico (VAN
HAANDEL e LETTINGA, 1994).
Na lagoa de polimento a baixa taxa de oxidação, isto é, estabilização
da matéria orgânica, associada à alta taxa de produção fotossintética de oxigênio leva à
prevalência da fotossíntese sobre a oxidação bacteriana, pois as taxas relativas aos dois
processos são determinadas principalmente pelas condições de transparência, irradiação
solar, temperatura, profundidade da lagoa.
A influência da baixa profundidade está relacionada à maior
penetração de energia luminosa em toda massa d’água levando oo aumento da fotossíntese
com mais oxigênio dissolvido, além da maior penetração da radiação ultravioleta, a qual é
bactericida e possivelmente a profundidade baixa diminui a estratificação térmica,
mantendo a camada do fundo em contato com toda a massa líquida (MASCARENHAS,
2002).
O funcionamento das lagoas de polimento em série apresenta
vantagens, especialmente nos casos onde se queira altos níveis de remoção de coliformes.
Um sistema de lagoas em série, com tempo de retenção hidráulica total, possui maior
eficiência de remoção de coliformes do que uma lagoa única como mesmo tempo de
retenção (CAVALCANTI et al., 2001).
Por esta razão o objetivo principal das lagoas de polimento deixa de
ser a estabilização da matéria orgânica e passa a ser a remoção de patógenos.
2.3.2.2. Biogás
O biogás é, junto com o biofertilizante, um excelente subproduto
para agregar valor na reciclagem de resíduos por biodigestão anaeróbia. Compõe-se de
metano, com teores entre 55 e 75%, e de gás carbônico em torno de 40%, com traços de
diversos outros gases, como nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e gás sulfídrico, que confere
29
ao gás o ligeiro odor de ovo podre. Essa variação de composição se dá de acordo com o
material adicionado no biodigestor (NOGUEIRA, 1986).
O biogás é um gás combustível, devido à presença de metano com
teor médio de 60%, apresentando poder calorífico inferior (PCI) de cerca de 5500 kcal/m
3
.
Pode ser utilizado na produção de gás combustível, e para fins domésticos, rurais ou
industriais (CARIOCA e ARORA, 1984) ou até, ser simplesmente queimado, para reduzir
o efeito estufa causado pelo metano e os danos causados a atmosfera, pela formação de
monóxido de carbono em presença de luz como apresentados pelas Equações (XI), (XII),
(XII), (XIV) e (XV).
OHCHHOCH
g 23)(4
+→+
••
Eq. (XI)
••
→+ COOHOCH
323
Eq. (XII)
233
NOCOHNOCOOH +→+
••
Eq. (XIII)
••
+→+ HOOCOHOCOH
223
Eq. (XIV)
22
HCOhCOH +↔+
ν
Eq. (XV)
Onde
ν
h = Energia de radiação
A Equação (XV) mostra a origem do monóxido de carbono na
atmosfera, gás prejudicial à camada de ozônio (MANAHAN , 1994).
O biogás produz uma chama limpa e transparente conveniente para
qualquer aplicação térmica. A Tabela 2 mostra os consumos típicos de biogás para diversos
equipamentos, inclusive, alguns, de uso doméstico.
30
Tabela 2 – Consumos típicos para diversos equipamentos
Equipamento ou
aplicação
Característica Consumo médio
Lampião Camisa de 100
velas
0,13 m
3
h
-1
Fogão Queimador 2”
Forno
0,32 m
3
h
-1
0,44 m
3
h
-1
Geladeira Porte médio 2,20 m
3
dia
-1
Motor Ciclo OTTO 0,45 m
3
(HP hora)
-
1
Chuveiro a gás Por banho 0,80 m
3
Incubadeira Volume interno 0,60 m
3
h
-1
Campânula para pintos 1500 Kcal 0,162 m
3
h
-1
Cozimento Por pessoa 0,23 m
3
dia
-1
Geração de eletricidade Por KW hora 0,62 m
3
Fonte: NOGUEIRA, 1986 descrito conforme dados da Embrater.
A presença de vapor d'água, CO
2
e gases corrosivos no biogás in
natura, prejudicam a viabilização de seu armazenamento e produção de energia, assim
com a necessidade de pressões elevadas para o seu envasamento. Equipamentos mais
sofisticados, a exemplo de motores de combustão interna, têm vida útil extremamente
reduzida. A remoção de água, gás sulfídrico e outros elementos através de filtros e
dispositivos de resfriamento, condensação e lavagem é imprescindível para a viabilidade
de uso a longo prazo ( KUNZ et al., 2003).
Segundo Nogueira (1986), o volume de biogás produzido por
unidade de peso de matéria orgânica é variável, e depende de diversos fatores como
temperatura, tipo de biodigestor e, fundamentalmente, tipo de material orgânico
empregado. A Tabela 3 apresenta alguns valores de produtividade de biogás.
Tabela 3 – Alguns valores de produtividade de biogás
Material Produtividade (m
3
kg
-1
)
Esterco bovino fresco 0,04
Esterco de galinha seco 0,43
Esterco suíno seco 0,35
Resíduos vegetais seco 0,30
Residuos de matadouro (úmido)
0,07
Lixo urbano 0,05
Fonte: NOGUEIRA, 1986.
31
2.3.2.3. Biofertilizante e composto
Há milênios a matéria orgânica, é considerada como importante
fator de fertilidade dos solos.
A matéria orgânica do solo, devido ao seu papel vital na manutenção
da qualidade do solo, é fator chave nas modernas práticas de produção agrícola sustentável.
A conservação e o aumento do húmus no solo exercem efeitos benéficos no suprimento
dos nutrientes para as plantas, na estrutura e na compactabilidade do solo, e na capacidade
de retenção de água.
O biofertilizante representa a adição de microorganismos e seus
metabólitos e de compostos orgânicos e inorgânicos com efeito sobre a planta e sua
população epifítica, quando pulverizada na parte aérea (TRATCH, 1996).
De acordo com a Tabela 4, a matéria orgânica proveniente do
tratamento dos efluentes é um insumo que pode influenciar positivamente algumas
características do solo, melhorando sua sustentabilidade com reflexos ambientais
imediatos, como a redução da erosão e a conseqüente melhoria da qualidade dos recursos
hídricos.
A matéria orgânica influi ainda sobre: o fornecimento de ácidos
orgânicos e álcoois, durante sua decomposição, que servem de fonte de carbono aos
microrganismos de vida livre, fixadores de nitrogênio, e possibilitam, portanto, sua
fixação; o fornecimento de possibilidade de vida aos microrganismos, especialmente os
fixadores de nitrogênio, que produzem substâncias de crescimento, como triptofano e
ácidos indolacético, com efeitos muito positivos sobre o desenvolvimento vegetal.
Assim como na alimentação dos organismos ativos da
decomposição, que produzem antibióticos para proteger as plantas de enfermidades; o
fornecimento de substâncias como fenóis, uma vez que a matéria orgânica é um
heterocondensado de substâncias fenólicas, que contribuem não somente para a respiração
e a maior absorção de fósforo, mas também para a sanidade vegetal (SOUZA, 2005)
. A incorporação ao solo, com a finalidade de atuar como fertilizante
é o uso mais comum dos efluentes de biodigestores e da compostagem.
32
Tabela 4 – Propriedades gerais do húmus e seus efeitos associados no solo.
Propriedades Características Efeitos no solo
Cor A típica coloração escura é causada
pela M.O
1
.
Facilita o aquecimento
Retenção de água A M.O pode reter até 20 vezes seu
peso em água
Diminui os efeitos da seca
Combinação com minerais de
argila
É agente cimentante das partículas
do solo na formação dos agregados
Facilita a penetração de água,
troca de gases e dificulta a
erosão
Quelação Forma complexos estáveis c/ Mn²
+
,
Cu²
+
, Zn²
+
e outros cátions
polivalentes
Aumenta a disponibilidade de
micronutrientes para as plantas e
pode fixar metais pesados
Solubilidade em água A M.O é insolúvel devido à sua
associação com a argila. E também
cátions bi e trivalentes são
insolúveis com a M.O
Pouca matéria orgânica é perdida
por lixiviação
Efeito tampão Apresenta efeito tampão Ajuda a manter uma reação
estável e uniforme no solo
Troca catiônica A acidez total de frações isoladas
do húmus varia de 300 a 1400
molc/kg
Incrementa a C.T.C.
2
do solo.
De 20 a 70% da C.T.C. do solo é
originada M.O
Mineralização A decomposição da M.O produz
CO
2
, NH
+4
, NO
-3
, PO
4
-3
,SO
4
além
de micronutrientes
Fonte de nutrientes para as
plantas
Combinação com xenobiótico Afeta a biodiversidade, e a
persistência de pesticidas
Imobiliza substâncias tóxicas
Fonte de energia Contém compostos que podem
fornecer energia a
microorganismos e para a
mesofauna
Estimula a vida microbiana,
reduzindo o risco de pragas e
doenças. Produz antibióticos e
certos ácidos fenólicos que
podem aumentar a resistência a
ataques patogênicos. Certas
enzimas produzidas por
microorganismos podem
solubilizar nutrientes
1
M.O- Matéria Orgânica.
2
C.T.C- Capacidade de Troca Catiônica.
Fonte: STEVENSON (1994).
33
A qualidade do fertilizante é função, principalmente, do tipo de
substrato e da maneira com que se desenvolve o processo a que determinado substrato é
submetido.
Sem dúvida, esta revisão bibliográfica indica que a grande vantagem
do tratamento de resíduos de origem agrícola e animal, é o estímulo à reciclagem
controlada do material orgânico, pelo que ela representa em termos de seu enfoque
relacionado à produção de biogás, biofertilizante e ao saneamento ambiental, ao reduzir o
número de sementes viáveis de plantas daninhas e o número de patógenos, em relação a
resíduos de animais não tratados (LUCAS JR.,1987).
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Descrição do Local
Este trabalho foi realizado no Laboratório de Biodigestão Anaeróbia
da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV) – Campus de Jaboticabal, da
Universidade Estadual Paulista (UNESP).
O Campus de Jaboticabal situa-se geograficamente entre as
coordenadas 21º15’22’’ S; 48º18’58’’ W e altitude média de 575 metros.
O clima da região, segundo a classificação KÖPPEN é Cwa, isto é,
subtropical úmido, seco no inverno e com chuvas no verão, com precipitação anual em
torno de 1400 mm e temperatura média anual próxima de 22,2ºC.
Os resíduos utilizados foram coletados no Abatedouro e Frigorífico,
situado na cidade de Lins - SP, a 180 km de Jaboticabal.
3.2. Definição do experimento
Durante o experimento foram realizados em dois ensaios, um
relacionado à avaliação dos resíduos sólidos e seu potencial para combustão e outro de
caracterização dos efluentes líquidos e avaliação preliminar do seu comportamento em
biodigestão anaeróbia:
35
3.2.1. Ensaio 1 – Avaliações dos resíduos
Foram conduzidas leiras de compostagem com a fração sólida
constituída de conteúdo ruminal do sistema de tratamento de efluentes de abatedouro de
bovinos, em duas estações do ano, verão e outono, ambos os ciclos com a confecção de
duas leiras, medindo inicialmente 0,60m de altura, 1,5m de largura e 2,0m de
comprimento, com auxilio de uma caixa com as mesmas dimensões, dispostas em pátio
coberto.
Foram feitas ao longo da compostagem a caracterização dos sólidos
totais (ST), sólidos voláteis (SV), carbono orgânico, quantificação dos teores de nutrientes
nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), cobre (Cu), ferro
(Fe), manganês (Mn) e zinco (Zn), além de sódio (Na).
3.2.1.1. Condução das leiras
Para a condução deste ensaio foram utilizados os resíduos sólidos,
conteúdo ruminal, coletados após a peneira (P4 conforme Figura 9) no sistema de
tratamento do efluente do abatedouro de bovinos. O material foi transportado para o
Departamento de Engenharia Rural, em tambores plásticos lacrados, conforme Figura 6.
Figura 6: Forma de transporte dos resíduos, para confecção da leiras.
Adotou-se o revolvimento semanal, com coletadas de amostras
compostas de cada uma das leiras, para acompanhamento da decomposição. Quando
necessário promoveu-se a elevação da umidade com adição de água, ressaltando-se que
36
houve formação de chorume apenas na primeira semana de compostagem, decorrente da
alta umidade do dejeto, pois as leiras foram manejadas em pátio coberto, ficando
protegidas da chuva. Efetuaram-se medições diárias de temperatura, em três pontos na
porção central das leiras.
O peso e o volume do material foram determinados semanalmente, a
fim de representar a redução de volume das leiras durante o processo de compostagem,
conforme Figura 7.
Figura 7 – Caixa utilizada para determinação do volume das leiras.
Ao termino da compostagem o material curado foi peneirado com
peneira de malha 1x1 cm e pesado separadamente, para avaliação do rendimento do
composto. As proporções de resíduo que passou pela peneira e que ficou retido estão
apresentadas na Figura 8.
Figura 8 – Proporção do composto peneirado em malha de 1x1cm.
37
3.2.1.2- Potencial para combustão
Com os resíduos “in natura” previamente secos foram feitas
determinações do poder calorífico superior, com agregação de 0%, 10%, 20%, 30% e 40%
de gordura produzido no processo de abate de bovinos.
3.2.1.3. Determinações
3.2.1.3.1. Teores de sólidos voláteis e totais
Na determinação dos teores de sólidos totais,B as amostras de
dejetos, foram acondicionadas em cadinhos de porcelana previamente tarados, pesados
para a obtenção do peso úmido (Pu) do material e após isto, levados à estufa com
circulação forçada de ar, à temperatura de 55ºC até atingir peso constante, sendo a seguir
resfriados e novamente pesados em balança com precisão de 0,01g, obtendo-se então o
peso seco (Ps). O teor de sólidos totais foi determinado segundo metodologia descrita por
APHA (1995).
Para a determinação de sólidos voláteis, o material já seco em
estufa, resultante da determinação dos sólidos totais, foi levado à mufla em cadinhos de
porcelana e mantido à uma temperatura de 575ºC por 2 horas, após queima inicial com
mufla parcialmente aberta e, em seguida, após o resfriamento, o material resultante foi
pesado em balança analítica com precisão de 0,0001 g, obtendo-se o peso das cinzas ou
matéria mineral. O teor de sólidos voláteis foi determinado segundo metodologia descrita
por APHA (1995).
3.2.1.3.2. Digestão para quantificação de minerais
O método é baseado na digestão total da matéria orgânica com ácido
sulfúrico (H
2
SO
4
) e peróxido de hidrogênio (H
2
O
2
) a 50%, utilizando-se do digestor
Digesdahl Hach.
38
Foram efetuadas a digestão, de 0,5 g da amostra, com 10 ml de ácido
sulfúrico fumegante (H
2
SO
4
), e posterior adição de 10 ml de peróxido de hidrogênio
(H
2
O
2
) a 50% até a temperatura de a 430ºC, obtendo um líquido translúcido (composto
somente pela fração inorgânica, pois a orgânica foi completamente digerida). No extrato
foram determinados os teores de N, P, K, Ca, Mg, Co, Fe, Cu, Zn, Mn e Na, segundo
BATAGLIA et al. (1983).
O nitrogênio foi determinado através da utilização do destilador
micro-Kjeldahl, conforme metodologia descrita por SILVA (1981). Os teores de fósforo
foram determinados pelo método colorimétrico (MALAVOLTA, 1991), utilizando-se
espectrofotômetro HACH modelo DR-2000.
As concentrações de K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn e Na foram
determinadas em espectrofotômetro de absorção atômica modelo GBC 932 AA.
3.2.1.3.3. Carbono orgânico
Este método fundamenta-se na oxidação da matéria orgânica por
mistura sulfo-crômica (H
2
SO
4
/ K
2
Cr
2
O
7
), utilizando-se do próprio calor formado na reação
como fonte calorífica, como mostra a Equação (XIV).
OHCOSOCrSOHCOCrH
2234242722
83)(2632 ++→++ Eq. (XIV)
O excesso do agente oxidante, restante dessa reação, foi
determinado por titulação, com sulfato ferroso (FeSO
4
.7H
2
O), como mostra a Equação
(XVII), detectando-se o ponto final da titulação com ponto de viragem de azul, pela adição
do indicador difenilamina, para verde.
OHFeCrFeHOCr
2
3322
72
762614 ++→++
++++−
Eq. (XVII)
Para evitar a interferência de Fe
3+
na coloração foi, utilizado ácido
fosfórico (H
3
PO
4
), reagente que causa a precipitação do ferro.
39
3.2.1.3.4. Nitrogênio
O nitrogênio total foi determinado pelo método clássico de Kjeldahl,
que compreende duas etapas: (1) a digestão da amostra em meio ácido para converter
o
.org
N e o N
amoniacal
(
+
−
4
NHN ) para a forma de Sulfato de amônio ((NH
4
)
2
SO
4
), ou seja, a
íon amônio (NH
+
4
), conforme descrito em 3.3.2.2. (2) determinação do N-NH
+
4
no
digerido, após a destilação com álcali.
O sulfato de amônio resultante da digestão é aquecido com uma base
(NaOH), desprendendo amônia (NH
3
), como mostra a reação representada pela Equação
(XVIII).
OHNHHONH
234
+↔+
−+
Eq. (XVIII)
OHOHBNHBOHNH
2744333
54 +→+ Eq. (XIX)
33424242744
8)(102 BOHSONHOHSOHOBNH +→++ Eq. (XX)
A determinação da amônia (NH
3
) fixada na solução de ácido bórico
(H
3
BO
3
), como representada na Equação (XIX), foi realizada pela titulação com solução de
ácido sulfúrico padronizado (H
2
SO
4
, 0,02N), representada pela Equação (XX), detectando-
se o ponto final da titulação com ponto de viragem de rosa, pela adição de uma mistura de
vermelho de metila e verde de bromocresol, para azul.
3.2.1.3.5. Fósforo
Em solução diluída de ortofosfato obtida por digestão total da
amostra, conforme descrito em 3.3.2.2, o molibdato de amônio tetrahidratado ((NH
4
)
6
MO
7
O
24
) reage, em condições ácidas, formando ácido molibdofosfórico que na presença de
vanadato de amônio (NH
4
VO
3
), forma o ácido vanadomolibdofosfato de cor amarela.
40
A cor desenvolvida é proporcional à concentração de fosfato na
solução, o qual foi determinado pelo método fotocolorimétrico, utilizando-se
espectrofotômetro HACH modelo DR-2000, com comprimento de onda igual a 420nm.
3.2.1.3.6. Poder calorífico superior
Na determinação de energia, as amostras do resíduo “in natura”
foram secas em estufa a 70ºC até peso constante, após foi agregado, 0%, 10%, 20%, 30% e
40% de gordura, produzida no processo de abate de bovinos, e queimados em bomba
calorimétrica.
O método quantifica quantidade de calor liberada pela combustão
completa de uma unidade em massa do combustível, permanecendo os produtos da
combustão em fase gasosa (sem condensação do vapor d’água), conforme Equação (XXII).
[
]
EnergiaOHCOOOHC ++→+
222
..... Eq. (XXII)
O poder calorífico inferior foi determinado pelo método da bomba
calorimétrica conforme normas PMB454 1968 ABNT.
3.2.2. Ensaio 2 -Caracterização dos resíduos líquidos
3.2.2.1– Avaliações dos resíduos líquidos
Foram coletados os resíduos líquidos nos seguintes pontos:
P1 (linha vermelha antes da caixa de gordura) - composto pelas
águas de lavagem da sala de sangria, lavagem da carcaça, limpeza dos equipamentos,
limpeza da graxaria e água de cozimento.
P 2 (linha vermelha após a caixa de gordura) - composto pelas mesmas águas do ponto 1.
P 3 (linhas vermelha e verde antes da peneira) - compostas pelas águas mencionadas no
ponto 1 e 2 além da água de banho, limpeza dos currais e lavagem do conteúdo ruminal.
P 4 (afluente dos biodigestores) - compostas pelas mesmas águas do ponto 3.
P 5 (efluente do biodigestor 1) - compostas pelas mesmas águas do ponto 3.
P 6 (efluente do biodigestor 2) - compostas pelas mesmas águas do ponto 3.
41
P 7 (efluente biodigestores 1 e 2) – afluente das lagoas de polimento.
P 8 – afluente das lagoas de polimento
Os pontos descritos estão representados no fluxograma do sistema
de tratamento de abate de bovinos, Figura 9.
Caixa de Gordura
Tanques de
Equalização
Peneira
Caixa de Passagem
Caixa de Distribuição
Calha Parshall
Biodigestor 1
Biodigestor 2
Biodigestor 3
Lagoa de Polimento
Calha Parshal
Fertirrigação
Lagoa de Polimento
Lagoa de Polimento
Lagoa de Polimento
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
Figura 9- Fluxograma do sistema de tratamento de água residuária do abatedouro de
bovinos.
As amostras de águas residuárias foram compostas por alíquotas
retiradas de hora em hora. Nos pontos P1 e P2 foram coletadas durante o período de 10
horas (das 08:00 às 18:00 horas) e os pontos P3, P4, P5 e P6 durante o período de 24 horas
(das 07:00 às 07:00 horas), no início de fevereiro, para caracterização dos teores de sólidos
totais (ST), sólidos voláteis (SV), pH, demanda química de oxigênio (DQO), demanda
bioquímica de oxigênio (DBO) e quantificação dos teores de nutrientes ( N, P, K, Ca, Mg,
Co, Fe, Cu, Zn, Mn, Na e Ni).
As amostras coletadas nos pontos P7 e P8, forma compostas por
alíquotas retiradas de hora em hora, coletadas durante o período de 10 horas (das 08:00 às
18:00 horas), no início de julho, para caracterização dos teores de sólidos totais (ST),
42
sólidos voláteis (SV), pH, demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de
oxigênio (DBO), quantificação dos teores de nutrientes ( N, P, K, Ca, Mg, Co, Fe, Cu, Zn,
Mn, Na e Ni), ovos de helmintos, salmonela sp e NMP de coliformes totais e fecais.
3.2.2.2. Caracterização dos tratamentos da água residuária
O Abatedouro e Frigorífico estudado possui dois biodigestores do
tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed), com volume de 7 milhões de litros cada e um
em construção além de quatro lagoas de polimento, a primeira com 2,0 m de profundidade,
113 m de comprimento e 70 m de largura, a segunda com 2,0 m de profundidade, 302 m de
comprimento e 28 m de largura , a terceira com 2,0 m de profundidade, 370 m de
comprimento, 42 m de largura e a quarta com 2,0 m de profundidade, 585 m de
comprimento, 70 m de largura.
3.2.2.3. Determinações
3.2.2.3.1. DQO
O método é baseado na quantidade de oxidante químico, específico,
e catalisadores, que reage com a matéria orgânica contida na amostra em condições
controladas de temperatura, medindo o consumo de oxigênio ocorrido durante esta
oxidação.
O oxidante dicromato de potássio (K
2
Cr
2
O
7
) reage na presença de
íons Ag
+
como catalisador e em meio fortemente acidificado com ácido sulfúrico (H
2
SO
4
)
a quente (150ºC por 2 horas), conforme a Equação (XIX).
+∆+−
+
+
+ →++
+
3
22
/
)(
2
22
2
2
8
8 cCrOH
ca
nCOcHOcCrOHC
Ag
excesso
ban
Eq. (XX)
3
6
3
2
:
ba
ncOnde −+=
O produto da reação do dicromato com redutores de oxigênio da
amostra é um composto de cor amarelada, facilmente determinado pelo método
43
fotocolorimétrico, utilizando um espectrofotômetro modelo DR2000 (HACH), com
comprimento de onda igual a 420nm.
O reagente sulfato de mercúrio (HgSO
4
), agente complexante, foi
utilizado para evitar a interferência causada pelos íons cloro (Cl
-
). Os íons mercúrio (Hg
2+
)
combinados com os íons Cl
-
, formam um complexo pouco ionizável, não interferindo na
leitura, de acordo com a Equação (XX).
2
2
2 HgClClHg ↔+
−+
Eq. (XXI)
3.2.2.3.2. DBO
O teste de DBO mede o oxigênio consumido pelos microrganismos,
principalmente bactérias, na conversão da matéria orgânica sob condições similares às que
ocorrem na natureza. O teste é simulado em frascos constituíndo um sistema manométrico
chamado, DBO-sensor, onde os microrganismos ao degradarem o material orgânico,
consomem o oxigênio de dentro do frasco ocorrendo então uma diminuição de pressão.
Essa redução é identificada pelo sensor e é diretamente proporcional ao material orgânico
presente.
Para isto, alíquotas da amostra foram transferidas aos frascos do
sistema manométrico contendo o inibidor de nitrificação (fornecido pelo fabricante).
Bastões magnéticos foram introduzidos em cada frasco bem como borrachas de vedação no
topo do mesmo, que servem também como suporte para o reagente hidróxido de potássio
(KOH) 45%, que reagem com o dióxido de carbono (CO
2
) produzido durante a degradação
da matéria orgânica formando precipitando na forma de carbonato de potássio (K
2
CO
3
),
evitando assim que a pressão do mesmo seja contabilizada, conforme Equação (XXI).
OHCOKCOKOH
2322
2 +↔+ Eq. (XXII)
3.2.2.3.3. Salmonela sp
O pré-enriquecimento das amostras foi realizado conforme
metodologia de SCHOEBITZ & MONTES (1978).
44
As fases de enriquecimento, plaqueamento seletivo e de
identificação presuntiva foram efetuadas segundo metodologias de SCHOEBITZ e
MONTES (1978), HOLT et al. (1994).
3.2.2.3.4. Ovos de Helmintos
Foram utilizadas as técnicas de sedimentação natural, e flutuação
pela Técnica de Willis, metodologias citadas por UENO e GONÇALVES (1994).
3.2.2.3.5. Número mais prováveis de coliformes fecais e totais
Primeiramente, as amostras foram diluídas em água peptonada a
0,1% (L37 OXOID LTD) esterilizada, adicionando-se 10 ml da amostra em 90 ml do
efluente, obtendo-se a diluição de 10
-1
. A partir dessa primeira diluição foram obtidas as
diluições decimais consecutivas até 10
-8
.
A realização da colimetria foi baseada na técnica do substrato
cromogênico-fluorogênico-hidrolizável, que consiste na adição de um frasco de Colilert
(IDEXX Quanti-Tray
TM
) em 100 ml da amostra ou de suas diluições, seguidas de
homogeneização, transferência para cartela (IDEXX Quanti-Tray
TM
) e o uso de uma
seladora modelo 1295.00 1E-E (IDEXX Quanti-Tray
TM
), onde a amostra foi distribuída
nas células e vedadas.
Após a incubação a 35ºC por 24 horas, a leitura foi realizada,
contando-se o número de células de cor amarela e, através de uma tabela de NMP
específica, obtinha-se o NMP de coliformes totais por 100 ml da amostra. Por fim, foi
incidida luz violeta sobre a cartela, obtendo-se NMP de Escherichia coli por 100 ml da
amostra do número de células que apresentam fluorescência e com auxílio da mesma
tabela, metodologia descrita por APHA (1995).
3.3. Análise Estatística
O delineamento estatístico utilizado para o Ensaio 1, foi o de
análises repetidas no tempo. Foi realizada análise de variância, com aplicação do teste t de
Student ao nível de 1% de probabilidade, com grau de confiança superior a 99%.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. COMPOSTAGEM
4.1.1. Temperatura
A análise da Tabela 5 mostra que o valor médio obtido durante o
ciclo de compostagem no verão é de 39,3ºC com temperatura máxima de 67,8 ºC
ocorrendo em temperaturas ambientais médias de 24,5ºC e máxima de 28,4ºC, já o valor
médio obtido durante o outono foi de 33ºC com temperatura máxima de 67,1ºC e em
condições ambientais médias de 19,8ºC com máxima de 24,2ºC. Ambos os ciclos
resultando em uma compostagem satisfatória, apesar de PEREIRA NETO (1996)
apresentar como valor médio ideal nos processos de compostagem a temperatura de 55ºC e
considerar que temperaturas superiores a 65ºC devem ser evitadas por causarem a
eliminação dos microrganismos mineralizadores, responsáveis pela degradação dos
resíduos orgânicos.
A ocorrência das temperaturas máximas no composto foi desejável,
pela conhecida ocorrência de patógenos neste tipo de material, que de acordo com Bollen
(1984), um aumento de temperatura para a faixa de 60-70
o
C é essencial para matar as
pragas e plantas daninhas, assim como os microorganismos patogênicos que por ventura
estejam presentes na massa de composto.
O ciclo de compostagem no verão ocorreu em 15 semanas, num total
de 104 dias, já a compostagem no outono em 13 semanas, totalizando 92 dias.
46
Tabela 5 – Temperaturas médias semanais, temperaturas médias no período e temperaturas
máximas obtidas durante a compostagem, nos períodos verão e outono, em ºC
Temp ºC
Semanas
Leiras
Verão
Ambiente
Verão
Leiras
Outono
Ambiente
Outono
1 57,2 24,5 65,0 23,2
2 67,8 24,8 63,7 22,9
3 52,2 19,9 55,8 23,5
4 48,2 24,3 44,6 21,2
5 45,2 24,9 28,6 19,9
6 38,2 27,1 25,8 16,8
7 32,9 25,3 19,8 16,8
8 29,3 24,4 22,7 20,3
9 27,5 23,4 19,8 19,3
10 26,7 23,6 19,0 20,2
11 27,2 26,7 17,7 20,3
12 33,2 25,9 23,5 19,9
13 32,1 23,6 20,3 18,2
14 32,7 23,6 - -
15 28,4 23,0 - -
Temp. média
no período
39,3 24,5 33,0 19,8
Temp.
Máxima no
período
67,8
28,4
67,1
24,2
A Figura 10 mostra que as temperaturas diárias ocorridas durante as
estações verão e outono e a temperatura ambiente nas respectivas estações. Nota-se que a
temperatura das leiras no verão foram maiores que as do outono, assim como as
temperaturas ambientes, o que mostra influência da temperatura ambiente e das estações
do ano, no processo de compostagem.
47
0
20
40
60
80
0 30 60 90 120
Tempo de compostagem (Dias)
Temperatura (ºC)
Leiras Verão Verão Leiras Outono Outono
Figura 10 - Temperaturas médias diárias e ambientes nas leiras no verão e outono.
A primeira fase do processo de compostagem, isto é, ativa ou de
degradação com duração de 35 dias nos ciclos do verão, apresentou variação de
temperaturas de 45 a 69 ºC, com temperaturas máximas observadas nos primeiros 15 dias.
Nos últimos 20 dias da fase ativa a temperatura baixou gradativamente até 45ºC, dando
início à fase de maturação. Gorgati (2001) ao fazer a compostagem com lixo urbano
observou temperaturas máximas de 62,2; 69,0; 77,0 e 74,0ºC nas estações primavera,
verão, outono e inverno, respectivamente, sendo observadas nos primeiros 10 dias, com
duração da fase ativa em torno de 25 dias.
A fase de maturação ou cura, com temperaturas mesofílicas de 30 a
45ºC durou 68 dias. Na 11º semana, a umidade das leiras ficou abaixo da desejada,
desfavorecendo a atuação dos microorganismos na compostagem. Com a correção da
umidade, observou-se aumento na temperatura, comprovando que o composto ainda não
estava totalmente curado. Após 20 dias a temperatura voltou a ser constante evidenciando a
cura do composto, com temperatura próxima à ambiente. Gorgati (2001), observou nas
quatro estações do ano fase de maturação em torno de 65 dias.
A primeira fase do processo de compostagem para os ciclos
do outono (ativa ou de degradação) com duração de 28 dias, apresentou variação de
temperaturas de 45 a 67,1 ºC, com temperaturas máximas observadas nos primeiros 18
dias. Nos últimos 10 dias da fase ativa a temperatura baixou gradativamente até 45ºC,
iniciando a fase de maturação.
48
A fase de maturação ou cura, com temperaturas mesofílicas (30 a
45ºC) durou 64 dias. O aumento de temperatura na 11º semana deu-se pelo ajuste da altura
da leira que se encontrava abaixo da recomendada. A estabilização após uma semana,
mostrou-se próxima a temperatura ambiente mostrando a cura do composto.
A compostagem no período do verão foi mais longa quando
comparada com a do outono, provavelmente pela queda de umidade na 11º semana o que
prejudicou o processo de compostagem, pois pela comparação da fase termófila ou ativa
deveria ter sido menor o tempo de compostagem no verão, assim como observado por
PEREIRA NETO (1996), onde a manutenção de temperaturas termófilas (45-65 ºC), na
fase de degradação ou ativa, conta como requisitos básicos, uma vez que somente por meio
desse controle é que se pode conseguir o aumento da eficiência do processo, ou seja, o
aumento da velocidade de degradação e a eliminação dos microrganismos patogênicos.
Gorgati (2001) observou um período de 13, 12, 15, 14 semanas para
as estações primavera, verão, outono e inverno, respectivamente, em leiras conduzidas com
lixo urbano.
4.1.2. Aeração
Os valores de temperatura no interior das leiras, Figura 10, estão
intimamente ligados ao consumo de oxigênio existente no substrato orgânico das leiras,
uma vez que a cada revolvimento houve um aumento de temperatura, decaindo
gradativamente até o próximo revolvimento, durante toda a compostagem, sendo este
processo observado mais intensamente no verão.
KIEHL (2005) explica que o oxigênio livre do ar atmosférico supre
a leira de oxigênio atendendo a atividade biológica dos microorganismos, remove o
excesso de umidade que toma os espaços livres de aeração, remove o excesso de calor
quando a temperatura da leira se torna muito elevada, elimina o excesso de gás carbônico
gerado pela respiração dos microorganismos e pela decomposição dos resíduos orgânicos,
recuperando o calor perdido entre 4 a 12 horas, elevando novamente a temperatura no
interior da leira.
49
4.1.3. Relação C/N
O substrato utilizado é um resíduo que apresenta relação C/N alta,
isso ocorre em função da maior parte ser formada por resíduos que permaneciam no trato
digestório dos animais após o abate, e portanto formado principalmente pelas frações
menos digestíveis das forrageiras como as frações de celulose e lignina. Porém esse
material apresenta inóculo natural da microbiota ruminal que facilita a realização do
processo de compostagem. Costa et al. (2005), utilizou resíduos da industria de
desfibrilação de algodão e três tipo de inóculo natural, esterco bovino diluído em água,
esterco de bovino e conteúdo ruminal, e observaram que o conteúdo de carbono pouco
digerido, apresenta-se como alimento aos microorganismos e em processo de
decomposição, quando adicionado a leira de algodão iniciando o processo de
decomposição mais rapidamente.
As fases de decomposição da matéria orgânica, Figura 11, partem de
uma alta relação C/N de 47/1, chegando a 18/1 no período de verão e 46/1 para 16/1 no
período de outono.
0
20
40
60
0 30 60 90 120
Tempo de compostagem (Dias)
Relação C/N
Verão Outono
Figura 11 – Fases da decomposição dos resíduos nos períodos verão e outono.
Nos ciclos de compostagem conduzidos no verão, houve queda na
relação C/N de 47/1 até 37/1, na primeira semana, permanecendo neste valor durante 15
dias. A relação C/N ao chegar a 30/1 (fase de bioestabilização) é intensificada até relação
24/1, onde a disponibilidade de carbono orgânico e energia aos microrganismos
50
intensificam suas atividades, ocorrendo mineralização de nutrientes ao longo da
compostagem. Após este período ocorre redução gradativa até gerar um composto com
relação 18/1.
Para os ciclos de compostagem do outono a relação C/N diminuiu de
46/1 a 23/1 nas primeiras duas semanas, decaindo gradativamente até 16/1 ocorrendo
mineralização de nutrientes ao longo da compostagem.
Quando a relação C/N chega a 18/1 tem-se a matéria orgânica
bioestabilizada, isto é, segundo KIEHL (2005) este composto quando aplicado ao solo não
prejudica sementes e plantas pelo excesso de energia liberada na forma de calor ou
esgotamento de nitrogênio mineral do solo.
Os compostos gerados tanto no verão como no outono, atendem as
especificações para fertilizantes organominerais da legislação vigente, de acordo com o
Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. A relação C/N de 18/1 permite a
comercialização deste composto.
4.1.4. Nutrientes
Os compostos produzidos no verão e outono apresentaram
características químicas diferentes, isto pela diferença entre os resíduos de partida, que
mesmo tendo sido coletados da mesma forma, partem de condições diferentes, como
diferentes respostas das forrageiras na absorção de nutrientes em cada uma das estação do
ano.
As concentrações de N, P e K para os períodos verão e outono,
Figura 12, mostram aumento em suas concentrações dos nutrientes (N, P e K). O fósforo
apresentou no período do verão uma concentração 4,7 vezes maior que no outono . A
relação N:P:K ao final da compostagem foi de 1,3:8,5:0,4 para o verão e 1,6:1,8:2,2 para o
outono, chamando atenção para a concentração de K 5 vezes maior que no verão. Apesar
das concentrações de N e K para o verão e K e P para o outono terem sido baixas, a
complementação destes nutrientes pode ser feita facilmente com o uso de fontes minerais
como, cloreto de potássio, sulfato de amônio, diamônio fosfato, entre outros disponíveis no
mercado.
51
R
2
= 0 ,9 5 5
R
2
= 0 ,9 0 9
R
2
= 0 ,8 5 9
R
2
= 0 ,8 8 3
R
2
= 0 ,9 18
R
2
= 0 ,8 3 9
0
2
4
6
8
10
0 30 60 90 120
Tempo de compostagem (Dias)
Concentração
(mg kg-¹)
Polinômio (K Outono) Polinômio (N Outono)
Polinômio (P Outono) Polinômio (P Verão)
Polinômio (N Verão) Polinômio (K Verão)
Figura 12 – Variação de concentração dos macronutrinetes N,P e K durante a
compostagem no verão e no outono.
As concentrações de Ca ,Mg, Zn, Cu, Fe, Mn e Na aumentaram
durante o processo de compostagem, Figuras 13 e 14, nos períodos de verão e outono,
respectivamente. PEREIRA NETO (1994) comenta que o crescimento e a diversificação da
população microbiana na massa de compostagem relacionam-se diretamente com a
concentração de nutrientes, os quais fornecem material para síntese protoplasmática e
suprem a energia necessária para o crescimento celular, além de outras funções.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 20 40 60 80 100 120
Tempo de compostegm (Dias)
Concentração (mg kg-1)
Ca Mg Zn Cu Fe Mn Na
Figura 13 – Variação das concentrações dos nutrientes Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn e Na
durante o processo de compostagem, no período de verão.
52
0
1
2
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100 120
Tempo de compostagem (Dias)
Concentração (mg kg
-1
)
Ca Mg Zn Cu Fe Mn Na
Figura 14 - Variação das concentrações dos nutrientes Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn e Na
durante o processo de compostagem, no período de outono.
O elemento Na apresentou maior aumento de concentração no
composto em ambos os períodos, seguido dos macronutrientes Ca, Mg e do micronutriente
Fe, resultados esperados, uma vez que suas concentrações no resíduo também foram
maiores. Entre os micronutrientes o Fe foi o que apresentou maior aumento de
concentração sendo no verão 7 vezes maior que no outono, isto pode ter ocorrido em
função do material de origem dos solos brasileiros serem ricos em ferro, e pela maior
umidade ocorrida no verão poder proporcionar maior absorção de nutrientes pelas
forrageiras. Os demais elementos, exceto o Co, que não foi detectado, tiveram suas
concentrações dobradas.
A caracterização química do composto, Tabela 6, indicativo da sua
potencialidade para a utilização na fertilização de solos, como fonte de macro e
micronutrientes, indica também a necessidade da correção nos compostos da proporção N,
K para o verão e K e P para o outono.
53
Tabela 6 - Teores médios de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Co, Cu, Na, Mn e Zn em g kg
-1
na
matéria seca
Nutrientes e Na
N
1
P K Ca Mg Fe Co Cu Na Mn Zn
----------------------------------------------- g kg
-1
------------------------------------------
Início
Verão
0,63 4,34 0,24 1,27 0,22 4,92 - 0,00 5,77 0,04 0,03
Fim
Verão
1,27 8,49 0,44 3,82 0,35 11,41
- 0,12 8,42 0,13 0,08
Início
Outono
0,68 0,55 0,43 1,37 0,34 1,18 - 0,00 3,81 0,07 0,02
Fim
Outono
1,57 1,8 2,2 4,03 0,85 1,64 - 0,00 6,66 0,15 0,08
1. Kjeldahl, 2. P colorimetria 3. K, Ca, Mg, Fe, Co, Cu, Na, Mn, Zn por absorção atômica.
4.1.5. Matéria Orgânica
A análise da matéria orgânica, Figura 15 e Tabela 6, mostram que
não houve variação significativamente nas estações verão e outono, apresentando valores
de 83,65% e 82,89% ao final da compostagem, respectivamente.
30
60
90
0 20 40 60 80 100 120
Tempo de com postagem (Dias)
Concentração (mg kg-1)
Outono Verão
Figura 15 - Variação da matéria orgânica durante a compostagem nos períodos verão e
outono.
54
As várias substâncias, Tabela 7, que formam o a matéria orgânica
não se mineralizam na mesma velocidade, o que justifica as análises de matéria orgânica
total (MOT), matéria orgânica compostável (MOC) e matéria orgânica resistente a
compostagem (MORC).
Tabela 7 - Características químicas da matéria orgânica total (MOT), matéria orgânica
resistente a compostagem (MORC) e matéria orgânica compostável (MOC) nos períodos
verão e outono
Período
Inicial
30 dias 60 dias 90 dias Período
Final
--------------------------%--------------------------
Verão
MOT 92,10 86,06 86,95 84,31 83,65
MOC 52,70 43,33 42,46 42,57 39,94
MORC 39,31 42,73 44,49 41,74 43,71
Outono
MOT 94,12 85,64 84,49 83,13 82,89
MOC 54,46 49,64 51,66 51,86 53,46
MORC 39,66 36,00 32,83 31,27 29,43
MOT foi obtida pelo método de SV, MOC por Corg.x1,8, MORC por MOT-MOC, segundo KIEHL
(2005).
Certos constituintes da matéria orgânica apresentam tempo de vida
curto e se renovam rapidamente como é o caso da MOC, com valores de 39,94% nos
compostos de verão e 53,46% no outono e outros são estáveis e permanecem mais tempo
no solo possuindo um “turnover” lento como MORC com valores de 43,71% e 29,43%
verão e outono respectivamente. Esta estabilidade é um dos principais critérios da
qualidade da matéria orgânica do solo (MOS). Ela se relaciona com a dinâmica da MOS e
com algumas características bioquímicas intrínsecas desse material, como favorecer a
reprodução de microorganismos benéficos às culturas agrícolas, ativando a vida no solo . A
MOS pode ser caracterizada por dois parâmetros: o estoque de carbono no solo e a
qualidade dos constituintes orgânicos nela presentes (CERRI et al., 1997).
As Figuras 16 e 17 mostram a diferença visual entre o material “in
natura” e o material compostado. O material “in natura”, apresenta coloração verde, já o
material compostado apresenta coloração marrom escuro, proveniente da oxidação
enzimática dos microrganismos, característica da humificação, segundo STEVENSON
(1994).
55
Figura 16 - Resíduo sólido “in natura”
Figura 17 - Resíduo sólido compostado.
56
4.1.6. Caracterização do resíduo sólido
Os valores médios das principais características químicas e físicas do
resíduo avaliado estão apresentados da Tabela 8.
Tabela 8 - Caracterização do acompanhamento da compostagem
Dia MO Corg N P K Ca Mg Zn Cu Fe Mn Na C/N
---------%--------- ---------------------------------- g kg
-1
--------------------------------
Verão
0
92,10 29,28 0,63 4,34 0,24 1,27 0,22 0,03 0,00 0,97 0,04 5,77 46,90
7
93,59 27,10 0,73 4,38 0,68 1,12 0,29 0,05 0,00 1,37 0,07 6,43 37,25
14
92,23 28,17 0,76 3,22 0,48 0,82 0,23 0,05 0,00 1,29 0,04 5,69 37,29
21
84,49 26,11 1,08 4,24 0,88 1,29 0,38 0,05 0,01 1,50 0,07 5,75 24,22
28
86,06 24,07 1,06 4,42 0,91 2,07 0,40 0,06 0,01 2,01 0,10 5,65 22,84
35
88,92 24,08 1,06 5,18 0,87 3,20 0,55 0,07 0,01 2,19 0,10 5,31 22,63
42
85,78 23,84 1,10 5,48 0,86 3,19 0,43 0,06 0,01 2,76 0,12 5,59 21,68
49
87,67 23,60 1,18 6,94 0,87 2,42 0,43 0,07 0,01 2,10 0,11 5,44 19,93
56
86,95 23,59 1,19 9,01 0,87 3,38 0,55 0,08 0,01 2,10 0,11 5,09 19,90
63
82,06 24,09 1,09 8,39 0,58 2,71 0,33 0,07 0,01 2,10 0,11 4,78 22,14
70
83,15 24,35 1,10 8,30 0,52 3,02 0,35 0,08 0,02 2,07 0,11 4,57 22,23
77
82,69 25,24 1,20 7,44 0,48 2,63 0,24 0,07 0,02 2,00 0,11 5,07 20,96
84
81,39 23,37 1,16 8,41 0,39 3,08 0,22 0,08 0,02 1,97 0,11 5,92 20,23
89
84,31 23,66 1,19 8,81 0,47 3,90 0,31 0,07 0,02 1,89 0,12 7,48 19,92
105
83,65 22,19 1,27 8,49 0,43 3,82 0,35 0,09 0,02 2,26 0,13 8,42 17,71
Outono
0
94,12 32,48 0,69 0,55 0,43 1,37 0,34 0,02 0,00 1,18 0,07 3,81 46,21
7
88,52 29,70 0,85 0,43 0,55 1,61 0,26 0,03 0,00 1,37 0,08 3,19 32,66
14
86,48 27,92 1,05 0,53 1,23 2,79 0,43 0,04 0,00 1,14 0,15 4,72 22,85
21
87,55 28,14 1,23 1,38 1,30 3,37 0,58 0,06 0,00 1,13 0,14 4,91 23,65
29
85,63 27,58 1,40 1,86 1,25 3,10 0,53 0,07 0,00 1,28 0,14 4,16 21,99
35
85,01 27,70 1,53 1,79 1,66 4,12 0,74 0,07 0,00 1,36 0,15 5,23 19,95
43
85,66 27,47 1,47 0,93 1,69 4,03 0,72 0,07 0,00 1,45 0,16 6,18 20,36
50
84,15 23,91 1,50 1,16 1,68 3,81 0,72 0,08 0,00 1,47 0,14 4,76 18,51
57
83,41 28,70 1,44 1,56 1,75 3,53 0,65 0,07 0,00 1,52 0,13 6,34 19,44
64
84,49 28,36 1,51 1,77 1,96 3,82 0,71 0,12 0,00 1,41 0,13 6,51 18,12
71
84,52 28,92 1,47 1,67 2,34 4,12 0,74 0,09 0,00 1,84 0,14 6,32 18,84
78
83,12 28,81 1,51 1,33 2,32 3,88 0,74 0,13 0,00 1,83 0,15 6,60 18,10
97
82,89 29,70 1,57 1,81 2,20 4,04 0,85 0,08 0,00 1,64 0,15 6,66 15,57
A Tabela 9, mostra as correlações entre as variáveis ST, MO, N,
Corg., P, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn, Na, C/N, de compostagem dos resíduos sólidos do
abatedouro de bovinos no verão e no outono.
Tabela 9 - Coeficientes de correlação de Pearson, entre as variáveis ST, MO, N, Corg, P, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn, Na, CN de
compostagem de resíduos sólidos de abatedouro de bovinos avaliada no inverno e verão
ST MO N Corg P K Ca Mg Zn Cu Fe Mn Na CN
Verão
ST 1,00
MO -0,58* 1,00
N 0,78* -0,79* 1,00
Corg -0,26
ns
0,32
ns
-0,53* 1,00
P 0,01
ns
-0,09
ns
0,02
ns
-0,23
ns
1,00
ns
K 0,79* -0,76* 0,78* -0,22
ns
0,02
ns
1,00
Ca 0,70* -0,74* 0,85* -0,40
ns
0,12
ns
0,83* 1,00
Mg 0,73* -0,67* 0,83* -0,30
ns
-0,02
ns
0,88* 0,93* 1,00
Zn 0,78* -0,57* 0,68* -0,27
ns
0,03
ns
0,66* 0,61* 0,62* 1,00
Cu 0,16
ns
-0,34
ns
0,54* -0,42
ns
-0,10
ns
0,27
ns
0,39
ns
0,39* 0,21
ns
1,00
Fe 0,45
ns
-0,52* 0,30
ns
-0,08
ns
-0,14
ns
0,61* 0,31
ns
0,40
ns
0,31
ns
0,11
ns
1,00
Mn 0,38
ns
-0,77* 0,68* -0,50
ns
0,45
ns
0,65* 0,79* 0,65* 0,41
ns
0,46
ns
0,28
ns
1,00
Na 0,74* -0,72* 0,63* 0,09* 0,03
ns
0,84* 0,77* 0,79* 0,61* 0,12
ns
0,42
ns
0,55* 1,00
CN -0,73* 0,82* -0,91* 0,56
ns
-0,28
ns
-0,77* -0,84* -0,76* -0,63* -0,36
ns
-0,27
ns
-0,77* -0,63* 1,00
Outono
ST 1,00
MO -0,62* 1,00 1,00
N 0,68* -0,67* -0,73* 1,00
Corg -0,59* 0,61* 0,68* -0,59* 1,00
P 0,69* -0,58* 0,22
ns
-0,17
ns
-0,20
ns
1,00
K 0,10
ns
0,13
ns
0,61* -0,69* 0,72* -0,03
ns
1,00
Ca 0,60* -0,56* 0,35* -0,40* 0,08
ns
0,58* 0,36* 1,00
Mg 0,30
ns
-0,05
ns
0,56* -0,61* 0,52* -0,02
ns
0,60* 0,26
ns
1,00
Zn 0,55* -0,59* 0,76* -0,68* 0,79* -0,24
ns
0,77* 0,04
ns
0,63* 1,00
Cu 0,63* -0,72* 0,50* -0,63* 0,38* 0,08
ns
0,72* 0,41* 0,54* 0,51* 1,00
Fe 0,60* -0,50* 0,75* -0,75* 0,73* 0,04
ns
0,83* 0,34* 0,56* 0,75* 0,79* 1,00
Mn 0,71* -0,61* 0,15
ns
-0,14
ns
0,09
ns
-0,27
ns
0,13
ns
-0,16
ns
0,03
ns
0,23
ns
-0,06
ns
0,14
ns
1,00
Na -0,42* 0,03
ns
-0,95* 0,84* -0,64* -0,30* -0,65* -0,42* -0,60* -0,75* -0,60* -0,78* -0,06
ns
1,00
CN -0,71* 0,69* -0,95* 0,84* -0,64* -0,30* -0,65* -0,42* -0,60* -0,75* -0,60* -0,78* -0,06
ns
1,00
Significativo pelo teste t a 1% de probabilidade. ns = Não significativo.
58
A relação C/N apresentada na Tabela 8 mostra a correlação entre a
matéria orgânica e carbono orgânico positivas em ambas as estações, ou seja, a medida que os
microorganismos promovem a oxidação da MO e do Corg ocorre redução da relação C/N,
devido a evolução de CO
2
.
A correlação entre C/N e os nutrientes avaliados ocorreram de forma
negativa no verão e outono, isto devido ao fato dos microorganismos absorverem carbono e
nitrogênio em porções diferentes para realizarem a fermentação.
As correlações entre ST e os nutrientes durante o verão e outono foram
positivas, decorrentes da diminuição de volume do composto ao longo da compostagem,
aumentando assim, a concentração dos nutrientes.
A MO apresentou correlação negativa com os nutrientes, em ambos os
períodos, exceto o K no verão, o que demonstra a mineralização dos nutrientes ao longo da
decomposição da matéria orgânica do composto.
O carbono orgânico apresentou correlação negativa com os nutrientes,
devido ao consumo de carbono e concentração no composto, assim como disponibilidade de
energia aos microorganismos para mineralização.
4.1.7. Estimativa da redução de volume.
Os valores apresentados na Tabela 10 mostram que as reduções foram
de 38,33% no verão e 46,66% no outono, valores estes que representam significativa redução
da área utilizada por uma leira ao longo do processo de compostagem, dado importante para
fins de dimensionamento de pátio de compostagem.
Gorgati (2001) observou redução de volume de 52,50; 34,33; 51,38;
60,07%, nas estações primavera, verão outono e inverno, respectivamente. E comparando as
estações entre si, verificou um padrão de redução homogêneo, sendo esta maior nos primeiros
15 dias.
59
Tabela 10 - Volume médio (m
3
) das leiras ao longo do ciclo de compostagem e porcentagem de
redução final
Período
Inicial
30 dias 60 dias 90 dias Período
Final
Redução
Total
-------------------------------------m
3
------------------------------------ ------%----
Verão 1,8 1,44 1,23 1,14 1,11 38,33
Outono 1,8 1,32 1,06 0,96 0,96 46,66
As equações polinomiais, Figura 18, obtidas (y= 9E-05x2 - 0,0141x +
1,7808 para leiras no verão e y = 0,0002x2 - 0,0214x + 1,7587 para leiras no outono) podem
ser utilizadas para a otimização de espaço, planejamento e dimensionamento de pátios
destinados à compostagem, uma vez que determina a liberação de área durante o processo em
função da redução do volume das leiras.
y = 9E-05x
2
- 0,0141x + 1,7808
R
2
= 0,979
y = 0,0002x
2
- 0,0214x + 1,7587
R
2
= 0,9787
0
1
2
0 20 40 60 80 100
Dias de comopostagem (Dias)
Volume (%)
Polinômio (Verão) Polinômio (Outono)
Figura 18- Variação do volume percentual na compostagem no verão e outono.
Tais equações podem ser utilizadas, no caso de abatedouro de bovinos,
onde a produção de resíduo sólido “in natura” proveniente do conteúdo ruminal, é
consideravelmente alta e com matéria orgânica própria para compostagem, conforme já foi
apresentado pela Tabela 6.
60
4.1.8. Processamento das leiras
Ao término de cada período de compostagem as leiras, verão e outono,
foram peneiradas e pesadas, obtendo-se assim o rendimento em composto, conforme Tabela
11.
Tabela 11 – Peso e umidade inicial e final do conteúdo ruminal enleirado e do composto, em
quilogramas e porcentagem, nas estações verão e outono
Peso (kg) Umidade (%)
Leiras Inicial Final Inicial Final
Verão 922,15 155,55 78,72 48,47
Outono 851,80 154,77 80,04 58,51
Na Tabela 12 são apresentados os valores de rendimento obtidos com
base na matéria seca de 40,85% no verão e 37,77% no outono. Verifica-se que o rendimento
variou apenas 3,08% entre as estações.
Tabela 12- Rendimento do composto, em porcentagem, das leiras conduzidas no verão e no
outono
Leiras MS Inicial (kg) MS Final (kg) Rendimento (%)*
Verão 196,23 80,15 40,85
Outono 170,02 64,21 37,77
* O rendimento foi obtido por (MS final/MS inicial)x100
4.2. Perspectivas para uso do resíduo sólido
O resíduo sólido, “in natura”, além de poder ser utilizado para
compostagem, formando um bom adubo orgânico, pode ser utilizado na combustão direta na
forma de briquetes de baixa umidade. Os valores do poder calorífico superior estão
apresentado na Tabela 13.
61
Tabela 13 – Poder calorífico superior em base seca dos resíduos in natura e com agregação de
10%, 20%, 30% e 40% gordura
Resíduo Poder Calorífico Superior (kJ kg
-1
) Média (kJ kg
-1
)
In natura 18.417 18.383 18.203 18.333
10 % 19.574 19.878 20.041 19.966
20 % 20.523 20.473 20.364 20.464
30 % 21.080 20.669 21.373 21.042
40 % 21.804 21.415 21.599 21.608
Os dados do poder calorífico superior, Tabela 12, demonstram bom
potencial energético do material, que aumenta com a agregação de gordura no resíduo. O
material “in natura” tem valores próximos ao poder calorífico superior do metanol igual a
19.900 kJ. kg
-1
(SANTOS ,2004) e com agregação de 10% de gordura próximo ao svalores de
briquete de madeira igual a 20.000 kJ. kg
-1
(PERES,2005).
Peres (2005), encontrou ainda, valores de poder calorífico superior para
casca de mamona igual a 16.000 kJ. kg
-1
, torta de mamona 18.900 kJ. kg
-1
, lenha nativa 17.500
kJ. kg
-1
, GLP 49.000 kJ. kg
-1
e Carvão 28.500 kJ. kg
-1
, Brito (1993), afirma que o poder
calorífico superior para folhos tropicais está entre 3.500 a 5.000 kJ. kg
-1
.
Santos (2004), mostra o poder calorífico superior do hidrogênio igual a
141.860 kJ. kg
-1
, metano 55.530 kJ. kg
-1
e gasolina 47.500 kJ. kg
-1
.
Nos tratamentos, visando à redução da umidade do resíduo in natura,
podem ser citados como alternativas: o adensamento do resíduo (remoção de água em prensa
desaguadora), secagem (leitos de secagem), centrifugação, entre outros podendo ser feitas de
forma exclusiva ou combinadas até se obter um resíduo com umidade desejada.
4.3. Caracterização da água residuária
Os valores dos pontos P7 e P8, Tabela 14, apresentaram discrepâncias
em relação aos demais, pois as amostras foram coletadas em épocas diferentes, isso se deu
pelo sistemas de tratamento de efluentes estarem em fase de partida variando com o tempo.
62
O valor de DBO apresentado no experimento foi de 1050 a 2200 mg
-1
,
BRILE (1993) trabalhando com o mesmo tipo de resíduo encontrou valores de DBO oscilando
entre 800 a 32.000 mg l
-1
.
O intervalo de valores de DQO variou de 4297 a 589 mg l
-1
, com valor
médio de redução de 86% ao final do tratamento, CAIXETA et al. (2000), obtiveram reduções
de até 90,6% para efluente de abatedouro de bovinos e suínos com biodigestor UASB em
pleno funcionamento
Tabela 14 - Caracterização da água residuária de abatedouro de bovinos
P1* P 2* P 3* P 4* P 5* P 6* P 7* P8*
Parâmetros
---------------------------------------- mg l
-1
------------------------------------------
DQO 4297 2963 3416 3187 3071 2032
1373 589
DBO 2150 1750 2025 2200 1475 1050
1850 1800
ST 0,49 0,50 0,41 0,38 0,33 0,38
0,68 0,52
SV 99,99 99,87 99,74 99,78 99,31 99,80
99,49 99,48
pH 6,92 6,97 6,85 6,87 7,13 7,02
7,47 6,29
N 0,46 0,29 0,03 0,17 0,14 0,25
0,2 0,17
P 0,14 0,14 0,17 1,9 1,52 1,25
0,011 0,005
K 0,09 - 0,9 0,68 0,85 0,41
1,58 1,44
Ca - - - - - -
0,24 0,14
Mg - - - - - -
0,25 0,15
Mn 0 0 0,03 0,03 0,02 0,03
0,04 -
Zn 0,04 - 0 - - -
- -
Fe 0,8 0,01 0,01 - - -
0,59 0,43
Co - - 0 0 - -
- -
Cu 0,09 0,07 0,09 0,1 0,01 0,01
- -
Na 3,8 10,2 15,6 15,2 12,3 8,5
9,1 9,06
Ni 0,29 0,016 0,024 0,036 0,024 0,076
0,032 0,021
(*) Ponto 1: antes do flotador, ponto 2: depois do flotador, ponto 3: antes da peneira, ponto 4: depois da peneira,
ponto 5: biodigestor 1, ponto 6: biodigestor 2 ponto 7: entrada das lagoas de polimento, ponto 8: saída das lagoas
de polimento.
63
Os valores de DBO e DQO apesar de terem apresentado redução no
efluente, poderiam ter ocorrido mais intensamente, esse fato ocorreu em virtude dos
biodigestores estarem em fase de partida não tendo alcançado seu melhor desempenho. Os
ajustes na biodigestão anaeróbia, como tempo de retenção hidráulica (TRH), vazão, inóculo,
retenção de sólidos antes do ponto P4 (afluente dos biodigestores), bom funcionamento da
caixa de gordura, dos tanques de equalização, da peneira, entre outros estão sendo testados.
Para os valores de ST e SV não houve diminuição significativa, o que
não causa limitação para sua reciclagem em uma vez que se encontram em níveis baixos.
Os valores de pH estão na faixa de 6,92 e 7,47 dentro do padrão de
lançamento que de acordo com NT-202 R10 que é de 5,0 a 9,0 (GIORDANO, 2004).
Os nutrientes N, P, Mn, Na tiveram seus valores médios de
concentração reduzidos ao longo do tratamento, já o K, Ca, Mg, Zn tiveram aumento em sua
concentração nos ponto P7 e P8.
Entre os valores de metais pesados avaliados no resíduo Cu, Fe, Zn,
Mn, não apresentaram limitação para seu uso na fertirrigação, já o Ni no ponto P1 apresentou
valor superior ao recomendado, porém a partir do segundo ponto o valor alcançou o limite
para disposição LEON (1999).
Não houveram ocorrências de ovos viáveis de Helmintos e salmonella
ssp na saída dos biodigestores e saída das lagoas de polimento, o número mais provável de
coliformes fecais na saída dos biodigestores foi de 114,5 ml l
-1
e coliformes fecais de 86,0 ml
l
-1
, o que de acordo com a resolução CONAM 375/2005 pode ser utilizado para fertirrigação
de hortaliça, sendo zerados nas lagoas de polimento, mostrando sua eficiência.
5. CONCLUSÕES
Os resíduos sólidos apresentam-se adequados para serem submetidos
ao processo de compostagem.
Os resíduos sólidos possuem diferenças nos teores de macro e
micronutrientes em especial P, Fe e K e no elemento Na.
Os compostos produzidos apresentam boas características físico-
químicas, indicando que podem ser usados como adubo orgânico e condicionador de solo.
Os resíduos sólidos, quando secos e ou adicionados com gordura
residual possuem elevado poder calorífico superior, indicando que podem ser utilizados como
combustível.
Os resíduos líquidos apresentam avaliação microbiológica e metais
pesados compatível com sua utilização na fertirrigação.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANUALPEC 99. Anuário de pecuária brasileira. São Paulo: FNP Consultoria e comércio,
1999. 44p.
APHA . AWWA. WPCF., Standard Methods for the examination of water and
wastewater. 17. Ed. Washington. 1995.
AUBAIN, P. et al. Disposal and recycling routes for sewage sludge. Brussels, Belgica:
European Commission DG Envaiorment, CE B/2, 2002. p. 25
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION. Water quality and treatment: a handbook
of community water supplies. New York: McGraw Hill, 1990. 1194 p.
BARBOZA, M. A. A. F. et al. Novas tecnologias para formação de pastagens perenes com a
utilização de culturas anuais. In: SIMPÓSIO SOBRE DESAFIOS E NOVAS
TECNOLOGIAS NA BOVINOCULTURA DE CORTE, 1., 2005, Brasília. Anais... Braíslia:
UPIS, 2005. p. 72-92. Disponível em:
<http://www.upis.br/simboi2005/anais/09FormacaodePastagens.pdf >. Acesso em: 2 nov.
2005.
BATAGLIA, O. G. et al. Métodos de análises químicas de plantas. Campinas: Instituto
Agronômico, 1983. 48 p. (Boletim Técnico)
66
BERNAL, M. P. et al. Effects of the application of pig slurry on some physico-chemical and
physical properties of calcareous soil. Bioresource Technology, Essex, v. 42, p. 233-239,
1992.
BORZANI, W. et al. (Coords.). Biotecnología industrial: fundamentos. São Paulo: Edgard
Blücher, 2001. v. 1, 172 p.
BOUCHARD, D. C.; WILLIAMS, M. D.; SURAMPALLI, R. Y. Nitrate contamination of
ground water sources and potential health effects. Journal of the American Water Works
Association, Denver, Colorado, v. 84, n. 9, p. 85-90, 1992.
BOLLEN G. J. Lethal temperatures of soil fungi. In: PARKER, C. A. (Ed.). Ecology and
management of soilborne plant pathogens. Saint Paul: APS, 1985. p. 91-193 .
BRAILE, P. M. Manual de tratamento de águas residuárias industriais. São Paulo:
CETESB, 1993. 764 p.
BRITO, J.O. Expressão da produção florestal em unidades energéticas. In: CONGRESSO
FLORESTAL BRASILEIRO, 6.; PAN AMERICANO, 1., 1993,Curitiba. Anais... Curitiba:
SBS, 1993. p.280-282
BUDZIAK, C. R.; MAIA, C. M. B. F.; MANGRICH, A. S. Transformações químicas da
matéria orgânica durante a compostagem de resíduos da indústria madeireira. Química Nova,
São Paulo, São Paulo 2004 Disponível em :
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422004000300007>.
Acesso em: 18 out. 2005.
CAIXETA C. E. T.; CAMMAROTA, M. C.; XAVIER, A. M. F. Avaliação de nova proposta
de separador trifásico em reatores UASB no tratamento de efluentes de
frigoríficos. In: INTERAMERICAN CONGRESS OF CHEMICAL ENGINEERING, 19.,
2000, Águas de São Pedro-SP. Anais… Águas de São Pedro-SP, 2000. 172p.
CARIOCA, J. O. B.; ARORA, H. L. Biomassa: fundamentos e aplicações tecnológicas.
Fortaleza: UFC, 1984. 335 p.
CAVALCANTI, P. F. F. et al. Pós-tratamento de efluente anaeróbio em lagoas de poliento.
IN: CHENICHARO, C. A. L. (Co-orientador). Pós-tratamento de efluentes de reatores
anaeróbios. Belo Horizonte: PROSAB, 2001. Cap 3, v. 2, p. 105-169
67
CERRI, C. C. et al. Ciclo de carbono e mudanças globais. In: ENCONTRO BRASILEIRO
SOBRE SUBSTÂNCIAS HÚMICAS, 2., 1997, São Carlos. Anais ... São Carlos: CNPDIA,
1997. p.21-25
CESAR, E. A bovinocultura no ano 2000: produtores de gado que não se adequarem às
mudanças não sobreviverão. EMBRAPA, 1999. Disponível em:
<http:www.cnpgc.embrapa.br/~eliana/informa/dezembro99/bovinocultura.html>. Acesso em:
10 out. 2001.
CINTRA, A. A. D., Compostagem de lodo de esgoto e esterco de curral com bagaço de
cana e produção de brócolis e tomate. 2005. iv, 83 f. Tese (Doutorado em
Zootecnia/Produção Animal)–Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinária, Universidade
Estadual Paulista, Jaboticabal, 2005.
COOPER, R. N.; HODDLE, J. R.; RUSSEL, J. M. Characteristics and treatment of
slaughterhouses effluents in New Zealand. Prog Water Technology. 11, p. 55-68, 1979.
COSTA, M. Resíduos sólidos urbanos e industriais. Curitiba: UFPR-IEP, 1999. 96 p
(Apostila do curso de Especialização em Engenharia e Gestão Ambiental)
COSTA, M. S. S. M. et al. Compostagem de resíduos da indústria de desfibrilação de algodão.
Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 25, n. 2, p. 540-548, maio/ago. 2005. Disponível em:
<http://www.scielo.br/pdf/eagri/v25n2/26517.pdf>. Acesso em: 26 nov. 2005.
FERREIRA, M. A. Carbono agora é commodity. Revista Nacional da Carne, São Paulo, v.
29, n. 341, p. 4, jul. 2005.
FERREIRA, M. M.. Avaliação do conteúdo ruminal de bovinos recém abatidos na
alimentação de novilhos nelores em confinamento. 1997. 86 f. Dissertação (Mestrado em
Zootecnia)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 1997.
GIORDANO, G. Tratamento e controle de efluentes industriais, 2004, Disponível em:
<http://www.ufmt.br/esa/Modulo_II_Efluentes_Industriais/Apost_EI_2004_1ABES_Mato_Gr
osso_UFMT2.pdf.> Acesso em: 07 nov. 2005
68
GENEROSO, F. B. Qualificação e caracterização de dejetos produzidos em propriedades
com exploração leiteira para uso em biodigestores e reciclagem de nutrientes. 2001. 66 f.
Monografia (Trabalho de Graduação em Agronomia)–Faculdade de Ciências Agrárias e
Veterinária, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 2001.
GORGATI, C. Q. Fração orgânica de lixo urbano como substrato para biodigestor e
como matéria prima para compostagem e vermicompostagem. 1996. 79 f. Dissertação
(Mestrado em Energia na Agricultura)–Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade
Estadual Paulista, Botucatu, 2001.
HOBBS, B. C.; ROBERTS, D. Toxiinfecções e controle higiênico-sanitário de alimentos.
São Paulo: Varella, 1993. 376 p.
HOLT, J.G. et al. Bergeys manual of determinative bacteriology. 9. ed. Philadelphia:
Williams & Wilkins, 1994. 787 p.
KEENER, H.; DICK, W.; HOITINK, H.A .J. Composting and beneficial utilization of
composted by-product materials. In: POWER, J. F. et al. (Eds.). Land application of
agricultural, industrial and municipal by-products. Madison: Soil Science Society
American, 2000. Cap. 10 p. 315-341
KIEL, E. J. Adubação orgânica: 500 perguntas e respostas. 2005. 240 p.
______. Fertilizantes orgânicos. São Paulo: Agronômica Ceres, 1985. 492 p.
______. Manual de compostagem: maturação e qualidade do composto. Piracicaba: ESALQ,
1998. 171p.
______. Manual de edafografia: relação solo-planta. São Paulo: Agronômica Ceres, 1979.
164 p.
KIRB, R. M.; BARTRAM, J. B.; CARR, B. Water in food production and processing:
quantity and quality concerns. Food Control, Oxon, v.14, p. 283-299, 2003.
KUNZ, A.; PERDOMO, C.C., OLIVEIRA, P.A., Biodigestores: avanços e retrocesso.
Disponível em:< www.cnpsa.embrapa.br/artigos/2002>. Acesso em: 21 set. 2005.
69
LIMA, U. A. et al. (Coords.). Biotecnología industrial: processos fermentativos e
enzimáticos. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. v. 3 593 p.
LUCAS JUNIOR., J. Algumas considerações sobre o uso de estrume de suínos como
substrato para três sistemas de biodigestores anaeróbio. 1994. 139 f. Tese (Livre-docência
em Construções Rurais)–Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade
Estadual Paulista, Jaboticabal, 1994.
LUCAS JUNIOR, J. Estudos preliminares do estrume de suínos como substrato para
biodigestores rurais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 16.,
1987, Jundiaí. Resumos... Jundiaí: DEA, IA, SBEA, 1987. p. 66
MANAHAN, S. E. Envaiormental chemistry. 6. ed. Boca Raton: Lewis Publishes, 1994. 811
p.
MASCARENHAS, L. C. A. M. Avaliação de lagoas de polimento em série para o pós-
tratamento de efluentes de reator UASB. 2002. 121f. Dissertação (Mestrado) -Escola de
Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2002.
MASSÉ, D. I.; MASSÉ, L. Characterization of wastewater from hog slaughterhouses in
Eastern Canada and evaluation of their in-plant wastewater treatment system. Canadian
Agricultural Engineering, St, Joseph, v. 42, n. 3, p.139-146, 2000.
McCARTY, P. L.; McKINNEY, R. E. Salt toxicity in anaerobic digestion. Journal of the
Water Pollution Control Federation, 399-415,1961.
NICHOLSON, F. A.; CHAMBERS, B. J.; WILLIAMS, J. R.; UNWIN, R. J. heavy metals
contents of liverstock feeds and animal manures in England and Wales. Bioresurce
Technology, Arkansas, v. 70, p. 23-31, 1999.
NOGUEIRA, C. E. C. et al. Aplicação de fontes alternativas de energia na propriedade rural.
In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 28., 1999, Pelotas.
Anais... Pelotas: UFPEL, 1999. 1 CD-ROM
NOGUEIRA, L. A. H. Biodigestão: a alternativa energética. São Paulo: Nobel, 1986. 93 p.
70
PALUMBO, A. S.; PICKARD, A.; CALL, J. E. Fate of gram-positive bacteria in
reconditioned pork processing plant water. Journal of food Protection, Ames, Lowa, v. 62,
n.2, p.194-197, 1999.
PARDI, M. C et al. Ciência, higiene e tecnologia da carne. Goiás: UFG, 1993. 623 p.
PAULA JUNIOR., D.R. Processos anaeróbios de tratamento: fundamento e aplicações. In:
SEMINÁRIO DE HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DE BIOMASSA, 4., 1994, Maringá. Anais...
Maringá: Editora da Universidade de Maringá, 1995. p.127-40
PELAÉZ, C.; MEJÍA, A.; PLANAS, A.; Development of a soil phase kinetic assay for
determination of enzyme activities during composting. Proceedings Biochemistry, v. 39, p.
971-975, 2004.
PEREIRA NETO, J. T. Manual de compostagem: processo de baixo custo. Belo Horizonte:
UNICEF, 1996. 56 p.
PEREIRA NETO, J. T. Tratamento, reciclagem e impacto ambiental de dejetos agrícolas. In:
CONFERÊNCIA SOBRE AGRICULTURA E MEIO AMBIENTE, 1., 1992, Viçosa. Anais...
Viçosa -MG: UFV-NEPEMA, 1994. p.61-74
PERES, S. Workshop de co-produtos do biodíesel-MCT. Universidade de Pernambuco,
Escola Politécnica de Pernambuco, 2005. Disponível em:
<http://www.biodiesel.gov.br/docs/16_apresentacao%20Workshop%20de%20biodiesel.ppt#2
5>. Acesso em: 6 de nov. 2005.
PIGATTO, G. Determinantes da competitividade da industria frigorífica de carne bovina
no estado de São Paulo. 2001. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção)–
Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2001.
PRATA, L. F. Manual de inspeção higiênico-sanitária e tecnologia de carnes, pescado e
derivados. Jaboticabal: FUNEP, 1999. 217 p. (Apostila)
PREZZOTO, M. E. M. Química ambiental agronômica. In: REUNIÃO BRASILEIRA DE
FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS, 10., 1992, Piracicaba. Anais...
Piracicaba: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1992. p. 157-178
71
RUIZ, I.et al. Treatment of slaughterhouse wastewater in a UASB reactor and an anaerobic
filter. Biorecource Technology, Arkansas, v. 60, p. 251-258, 1997.
SANGODOYIN, A. Y.; AGBAWHE, O. M. Envaiormental study on surface and groundwater
polluants from abattoir effluents. Bioresource Technology, Arkansas,v. 41, p. 193-200,
1992.
SANTOS, T. M. B. Caracterização química, microbiológica e potencial de produção de
biogás a partir de três tipos de cama, considerando dois ciclos de criação de frangos de
corte. 1997. 95 f. Dissertação (Mestrado em Zootecnia)–Faculdade de Ciências Agrárias e
Veterinária, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, 1997.
SANTOS, F. A. C. M.; SANTOS, F. M. S. M. Células de combustível. Spectrum Millenium:
revista do Instituto Superior Politécnico de Viseu, p. 146, dez. 2004. Disponível em:
<http://www.ipv.pt/millenium/Millenium31/15.pdf>. Acesso em: 27 de nov. 2006.
SCARASSATI, D. et al. Tratamento de efluentes de matadouros e frigoríficos. In: FÓRUM
DE ESTUDOS CONTÁBEIS, 3., 2003, Rio Claro. Artigos... Rio Claro: Faculdades
Integradas Claretianas, 2003. Disponível em:
<http://www.ceset.unicamp.br/lte/Artigos/3fec2414.pdf>. Acesso em: 6 de nov. 2005.
SCHOEBITZ, R.; MONTES, L. Indicadores de contaminacion bacteriológica y presencia de
Salmonella em água del rio Valdivia (Chile). Archives Medicine Veterinary, Chile, v. 81, n.
3, p. 353-60, 1978.
SEGANFREDO, M. A. A poluição por dejetos de suínos: aspectos econômicos e o direito
público. Revista Pork World. São Paulo. 2002. 2 p. Disponível em :
<http://www.cnpsa.embrapa.br> Acesso em: 6 nov. 2004
SILVA, E. T. et al. Compostagem como alternativa para tratamento de lixo orgânico
domiciliar e recuperação de áreas degradadas. Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v. 22,
n. 210, p. 77-84, maio/jun, 2001.
SILVA, D. P. Estudo da secagem de lodo de esgoto atraves da fritura por imersão. 2003.
76 f. Tese ( Doutorado em Engenharia Química). Universidade de Campinas (UNICAMP),
2003.
72
SILVA, E.T.; MAGALHÃES, C. D. Controle de poluição de atividades pecuárias. Informe
Agropecuário, Belo Horizonte, v. 22, n. 210, p. 62-76, maio/jun. 2001.
SILVA, D. J. Análise de alimentos: métodos químicos e biológicos. Viçosa: Universidade
Federal de Viçosa, 1981. 166 p.
SOUZA, J.A. Generalidades sobre os efeitos benéficos da matéria orgânica na agricultura.
Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v. 26, n. 224, p. 7-8, 2005.
STEIL, L.; LUCAS JÚNIOR, J.; OLIVEIRA, R. A. Avaliação so uso de inoculo na digestão
anaeróbia de resíduos de aves de postura, frangos de corte e suínos. Engenharia Agrícola,
Jaboticabal, v. 22, n. 2, p. 146-149, 2002.
STEVENSON, F.J. Humus chemistry: genesis, composition, reactions. New York, John
Wiley & Sons, 1994. 496 p.
TEIXEIRA, L. B. et al. Processo de compostagem, a partir de lixo orgânico urbano, em leira
estática com ventilação natural, 2004. Disponível em : < http:www.
Cpatu.embrapa.br/online/circular/Circ.tec.33.pdf>. Acesso em: 26 nov. 2005.
TRATCH, R. Efeito de biofertilizantes sobre fungos fitopatogênicos, 1996. 54 f.
Dissertação (Mestrado em Agronomia/ Energia na Agricultura)–Faculdade de Ciências
Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 1996.
TRITT, W. P.; SCHUCHARDT, F. Materials flow and possibilities of treating liquid and solid
wastes from slaughterhouse in Germany. Bioresource Technology, Arkansas, v. 4, p. 235-
245, 1992.
TURZO, P. E. et al. Estúdio del tiempo de retención y de sinergia de deyecciones de
ganado, en el processo de fermentacion anaerobia. Madris: Instituto Nacional de
Investigaciones Agrárias, 1984. 103 p.
UENO, H.; GONÇALVES, P. C. Manual para diagnóstico das Hlemintoses de
ruminantes. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1994. 166 p.
73
VAN HAANDEL, A. C.; LETTINGA, G. Tratamento anaeróbio de esgotos: um manual
para regiões de clima quente. Campina Grande: Epigraf, 1994. 240 p.
ZBYTIEWSKI, R.; BUSZEWSKI, B. Characterization of natural organic matter (NOM)
derived from sewage sludge compost. Part 2. multivariate techniques in the study of compost
maturation. Bioresource Technololgy, Arkansas, v. 96, p. 479-484, 2005.
ZEN, S. D. O preço do sucesso: o futuro do mercado da carne. Clube Valeu, v. 2, n. 6, p. 25
mar. 2000.
WATKINS, G.F. et al. Metahemoglobina. Revista Latinoamericana de Tecnologia
Extracorpórea, Rio de Janeiro, v. 7, n. 2, abr./jun. 2000. Relato de caso.
<http://perfline.com/revista/volume7/v7n2/v7n2-04.html>. Acesso em: 07 fev. 2006.
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