Co-compostagem de lamas de ETAR da indústria têxtil com suportes orgânicos residuais: estudo do processo e caracterização dos compostos finais

Cocomposting of textil industry sludge with organic wastes: process

evolution and composts characterization

A. Fernandes 1, A. Sousa 2, M. Costa 3, C. Vasconcelos5, E. Leandro 3, M. Russo 4, M. Cunha 5

1Divisão de Hidráulica, das Infrastruturas Rurais, do Ordenamento do Território e do Ambiente, DRAEDM antfernandes@net.sapo.pt, 2Escola Superior Agrária de Ponte de Lima, IPVC antóniosousa@esapl.pt, 3Laboratório Regional labreg@draedm.min-agricultura.pt, 4 Escola Superior de Tecnologia e Gestão, IPVC,mariorusso@ipvc.pt, , 5

Secção Autónoma de Ciências Agrárias, F.C.U.P., Rua Padre Armando Quintas, 4485-661 Vairão, e-mail: mcunha@mail.icav.up.pt.

RESUMO

A aplicação de lamas ao solo é uma das possíveis vias para o seu escoamento. Estudos

à escala Laboratorial apontam para o seu valor fertilizante associado a consideráveis teores

em azoto e fósforo. Contudo, a aplicação de lamas aos solos encerra cuidados especiais de

manuseamento associados a questões de higienização e obriga ao conhecimento de todo um

conjunto de factores, nomeadamente do tipo de solos onde vai ser aplicada a lama, da

distância a linhas de água e de técnicas culturais que não são dominados pelo utilizador. A

necessidade de conferir a estes resíduos uma maior margem de segurança na aplicação e

estabilidade na deposição, a fim de salvaguardar a saúde pública e o ambiente conduziu ao

estudo em questão, através do qual se pretendeu efectuar o tratamento de lamas de ETAR da

industria têxtil mediante a sua co-compostagem com resíduos que constituíssem uma fonte

de carbono, tais como algodão, casca de pinheiro e serrim, em proporções calculadas para

corrigir a relação C/N inicial. Constituíram-se três tipos de misturas, lama + serrim, lama +

casca de pinheiro e lama + algodão + serrim, e seis tratamentos. Após 45 dias em

degradação activa, os resíduos orgânicos permaneceram em maturação durante 90 dias. São

apreciados os parâmetros de evolução da compostagem e é efectuada a caracterização físico-

química e a avaliação do grau de higienização dos compostos finais.

1

Revista das Ciências Agrárias, volume XXIX, 2006: 221-237.

ABSTRACT

Sludge use on land is a possible way for the management of these organic wastes.

Laboratory essays show the sludge fertilizer value resulting from high levels of nitrogen and

phosphorus content. However sludge spreading on land need special handle care related

with higienization as well as a knowledge about a whole of factors that are not generally

controlled by the users such as, kind of soil, cultural technics, distance to groundwater. The

necessity for increase safety on sludge handling and stability on land use, in order to protect

health and the environment, lead to this work, where we pretend to do a sludge treatment by

co-composting it with organic wastes as a carbon source. So, sawdust, pine bark and cotton

were added to sludge just in the right proportion to balance C/N ratio, and three kind of

moistures were carried out: sludge + sawdust, sludge + pine bark, and sludge + cotton +

sawdust. The composts were obtained after forty five days of active degradation and ninety

days of maturation period. Composting evolution, physical and chemical characterization of

the final composts were evaluated as well as their higienization degree.

INTRODUÇÃO

De acordo com um parecer do Instituto de Resíduos sobre a valorização agrícola das

lamas, as lamas provenientes de ETAR´s domésticas, ou de composição similar, podem ter

valor fertilizante, constituindo uma fonte de matéria orgânica e de nutrientes, e ter acção

como correctivo alcalinizante para o solo (Lobo, 2001).

A Comissão Europeia apoia a aplicação ao solo de lamas de ETAR´s domésticas e

outras, de composição similar, desde que sejam tomadas providências no sentido de se

assegurar a salvaguarda da saúde pública e do ambiente (Evans, 2002). Pesquisas levadas a

cabo na União Europeia, durante os últimos trinta anos, têm comprovado que a aplicação

controlada de lamas ao solo, respeitando as exigências da directiva 86/278/CEE, não

ocasionam prejuízos para o ambiente nem riscos para a cadeia alimentar (CEC, 2002a).

Existe a tendência, na União Europeia, para que na política de escoamento de resíduos se

adoptem soluções que privilegiem a sua reutilização e valorização (Pinto, 2002). A

2

aplicação de lamas ao solo contribui para a conservação dos solos, a reciclagem de

nutrientes e a redução da emissão de gases com efeito de estufa (CEC, 2002b). A Directiva

1999/31/CE, relativa à deposição de resíduos em aterro, estabelece a definição, por parte dos

estados membros, de uma estratégia, no sentido da diminuíção dos resíduos biodegradáveis

destinados a aterro de modo a ser alcançada uma redução de 25% em 2006 e de 50 % em

2009 (Paulino & Santana, 2001). Como alternativa à reciclagem das lamas, para aquelas

cujo potencial de contaminação não permita a sua aplicação ao solo, é apontada a

incineração (Evans, 2002).

Limitações na aplicação de lamas de ETAR´s domésticas e de composição similar

estão associadas à sua higienização. De acordo com a directiva comunitária 86/278/CEE, só

são susceptíveis de serem aplicadas ao solo lamas tratadas, não estando contudo definidos os

processos para o seu tratamento, nem o tipo de monitorização a realizar, o que tem gerado

alguma confusão. Entende-se por lamas tratadas ou estabilizadas as que são sujeitas a um

tratamento físico, químico ou biológico, daí resultando um produto com menor massa, com

menos odor e com menor carga de organismos patogénicos, apresentando menos riscos para

a saúde pública e ambiente (Bitton & Lin, 1994). De acordo com o último documento de

trabalho relativo ao tratamento biológico de resíduos biodegradáveis (CE, 2001), a

reciclagem e a compostagem ocupam o terceiro e quarto lugar, respectivamente, na

hierarquia da gestão de resíduos, depois da redução da produção e da contaminação por

poluentes (1º lugar) e da reutilização (2º lugar).

Para além do efeito sobre a higienização, há evidência experimental da existência de

uma correlação positiva entre o aumento de produção das culturas com a melhoria das

propriedades físicas do solo, nomeadamente da capacidade de retenção de água, e com a

libertação gradual de azoto e fósforo (Smith et al.,1992). De acordo com os mesmos autores,

a taxa de mineralização do azoto veiculado pelas lamas está dependente do tratamento a que

foram sujeitas, verificando-se que para lamas compostadas a taxa pode ser de apenas 1/3 da

que se verifica com lamas não tratadas. Este aspecto tem particular importância na defesa

dos aquíferos da poluição pelos nitratos, pelo que à luz do código de boas práticas agrícolas

a compostagem das lamas deverá ser uma solução de tratamento privilegiada (MADRP,

1997).

A compostagem é referida como uma das possíveis técnicas de estabilização (Gomes,

2001; Bitton & Lin, 1994). A utilização de matéria orgânica estabilizada, pode contribuir,

3

através de fenómenos de retenção no complexo de troca e de quelatização, para diminuir a

biodisponibilidade e a mobilidade dos metais pesados no solo (Santos, 1995).

Relativamente à presença de compostos orgânicos tóxicos nas lamas e ao risco da sua

entrada na cadeia alimentar, dados experimentais têm revelado que a aplicação de lamas aos

solos não tem conduzido à absorção destes compostos pelas plantas e, quando ocorre, a

quantidade absorvida é negligenciável (EPA, 2000).

As três ETAR´s actualmente em funcionamento, para tratamento dos efluentes das

Indústrias Têxteis do Vale do Ave, produzem 26 000 t lama por ano. Estas lamas estão, na

sua totalidade, a ser escoadas para valorização agrícola como fertilizantes do solo. De

acordo com o plano do projecto de despoluição do rio Ave (SIDVA) prevê-se a construção

de mais quatro ETAR´s e a ampliação de duas, o que vai contribuir para quase triplicar o

montante de lamas actualmente produzido.

É objectivo do estudo avaliar a vantagem do tratamento das lamas têxteis por

compostagem na perspectiva da obtenção de um produto que, por um lado apresente um

acrescido valor agronómico e, por outro lado, seja mais seguro do ponto de vista ambiental.

MATERIAL E MÉTODOS

A lama utilizada apresentava um teor em cobre, zinco, crómio e níquel inferior aos

limites estipulados na legislação (Portaria 176/96), o que permitia a sua aplicação ao solo

(Quadro 1). Para que a compostagem se processasse em boas condições houve que corrigir

alguns parâmetros, nomeadamente a relação carbono/azoto, a humidade e a densidade do

material, as quais se apresentavam desfavoráveis à actividade dos microorganismos

intervenientes no processo (Quadro 1).

A lama foi misturada com resíduos, que funcionavam, simultaneamente, como fonte

de carbono e como agentes estruturantes (Quadro 1).

4

Quadro 1 - Caracterização físico-química dos materiais utilizados.

Determinações Unidades Lama deETAR Serrim Casca de

Pinheiro moídaFibra de Algodão

pH 7,6 4,8 4,4 6,8Humidade g kg-1 866 477 372 56,3Carbono Orgânico 1 g kg-1 368 468,0 591,6 510,5Matéria Orgânica 1 g kg-1 633 806,8 825,2 880,2Azoto total 1 g kg-1 70,9 0,19 2,5 14,8Azoto Amoniacal (N-NH4

+) 1g kg-1

0,32 0,02 0,3

Relação C/N g kg-1 5 2450 189 34Fósforo ( P) 1 g kg-1 41 0,19 0,8 2,8Potássio (K) 1 g kg-1 3,7 0,6 2,2 20,7Cálcio (Ca) 1 g kg-1 31,3 2,3 3,8 19,4Magnésio (Mg) 1 g kg-1 7,5 0,6 1,4 4,2Sódio (Na) 1 g kg-1 4,5 0,4 1,4Cobre (Cu) 1 mg kg-1 432,9 *Ferro (Fe) 1 mg kg-1 3798,7 *Manganês (Mn) 1 mg kg-1 194 42,4Zinco (Zn) 1 mg kg-1 619,4 4,2Cádmio (Cd) 1 mg kg-1 * *Chumbo (Pb) 1 mg kg-1 * *Cobalto (Co) 1 mg kg-1 * *Crómio (Cr) 1 mg kg-1 74,6 *Níquel (Ni) 1 mg kg-1 74,6 2,1Condutividade eléctrica mS/cm 2,624 0,902 2,09 24,6

1 - valores expressos na matéria seca a 105 ºC; * - valor inferior ao limite de detecção do espectrofotómetro de absorção atómica, de chama.

Constituíram-se três modalidades de mistura com lama: lama + serrim (LS), lama +

casca (L+C) e lama + algodão + serrim (LAS), em proporções que asseguravam o equilíbrio

carbono/azoto, que variou de C/N≈30, para as misturas com resíduos de difícil

biodegradabilidade (LS e LC), a C/N≈25, para materiais mais fermentescíveis (LAS)

(Quadro 2).

Quadro 2 - Composição das pilhas por tratamento

Tratamento Materiais Sigla Relação Quantidade (Kg)T1 Lamas + Casca de Pinheiro moída LC (1:1) 1/1 500/500T2 Lamas + Casca de Pinheiro moída LC (2:1) 3/1 900/300T3 Lamas + Serrim LS (1:1) 1/1 500/500T4 Lamas + Serrim LS (2:1) 2/1 600/300T5 Lamas + Fibra de algodão + Serrim LAS (3:0,5:0,5) 3/0,5/0,5 660/120/120T6 Lamas + Fibra de algodão + Serrim LAS (3:0,2:0,4) 3/0,22/0,44 820/60/120

Os materiais foram misturados com o auxílio de uma betoneira e constituíram-se

pilhas do tipo “windrow”, com a dimensão de 1,20 x 1,20 m de base e 1,10 m de altura. As

5

pilhas foram instaladas sob um coberto plástico, com arejamento natural nos topos, e o teor

de humidade foi ajustado a 65%. A composição das misturas de resíduos, para as

modalidades constituídas, encontra-se descrita no quadro 3.

Quadro 3 – Composição física e química dos resíduos, logo após a mistura.

Parâmetros Unidades T1(LC 1:1)

T2(LC 3:1)

T3(LS1:1)

T4(LS 2:1)

T5(LAS

3:0,5:0,5)

T6(LAS

3:0,2:0,4)pH 6,20 6,9 6,5 5,8 8,60 9,15Humidade g kg-1 515,2 714,3 557,7 732,1 692,9 717,4Carbono orgânico 1 g kg-1 416,3 485,1 427,4 483,1 515,1 395,5Matéria Orgânica 1 g kg-1 717,5 836,5 736,8 832,5 887,9 682,1Azoto total (N) 1 g kg-1 13,8 32,2 13,3 18,7 29,6 29,0Azoto amoniacal (N-NH4

+) 1g kg-1 0,2 1,1 0,1 10,6 1,3 1,8

Relação C/N 30 15 32 26 17 14Fósforo (P) 1 g kg-1 4,3 14,7 1,6 8,6 15,3 14,9Potássio (K) 1 g kg-1 2,1 2,8 0,9 1,5 17,6 4,6Cálcio(Ca) 1 g kg-1 5,2 9,5 3,2 6,0 22,8 9,9Magnésio (Mg) 1 g kg-1 1,9 3,2 0,7 1,9 5,2 2,8Sódio (Na) 1 g kg-1 0,8 2,1 0,7 1,9 1,6 1,8Cobre (Cu) 1 mg kg 45,4 157,5 22,6 101 397,2 159,2Ferro (Fe) 1 mg kg 1636 1625 528,8 1210 2240,1 1804,4Manganês (Mn) 1 mg kg 61,9 105 113 131 140 113,2Zinco (Zn) 1 mg kg 92,8 220,5 56.5 161 247,5 215,8Condutividadeeléctrica

mS/cm 1,599 1,968 1,333 3,731 10,414 4,182

1 - valores expressos na matéria seca a 105 ºC

Para apreciar a evolução do processo controlaram-se os seguintes parâmetros:

temperatura, humidade, pH, matéria orgânica, azoto total e relação C/N.

A temperatura foi monitorizada diariamente nas pilhas, através de termopares com

sondas tipo K em aço inox de ∅ 6mm, com 30, 60 e 100 cm de comprimento, colocados em

três pontos: topo, centro e base, acoplados a um painel digital de aquisição de temperaturas,

constituído por um selector rotativo de 40 canais Omega OSW5-40 e leitor digital de

temperatura SHINKO FIR-101 CE M/Range, alimentado por fonte de 220V. Para promover

o arejamento, as pilhas eram revolvidas manualmente, de dois em dois dias nas primeiras

duas semanas e, a partir dessa data até aos 45 dias de compostagem, uma vez por semana.

Para a manutenção da humidade (≈60%) os resíduos foram regados, sempre que necessário,

durante o processo de revolvimento, de modo a assegurar uma distribuição mais homogénea

da água. Para apreciar a evolução dos parâmetros físicos e químicos dos resíduos colheram-

6

se amostras de 3 em 3 semanas. Para determinar o pH dos resíduos recorreu-se a um

potenciómetro, efectuando-se a leitura directa na suspensão aquosa resíduo orgânico e água

desionizada, na proporção 1:5 (p/v). Para medição da condutividade eléctrica recorreu-se a

um condutivímetro, por leitura directa na suspensão, na mesma proporção do pH. A

humidade foi determinada por secagem em estufa, até peso constante, à temperatura de 105

ºC. Para quantificar a matéria orgânica, os ácidos húmicos e fúlvicos, recorreu-se ao método

de Tinsley (Tinsley, 1950), para o carbono orgânico ao coeficiente empírico (Carbono

orgânico = Matéria orgânica x 0.58). Para doseamento do azoto total utilizou-se o método de

Kjeldahl, para quantificar o azoto amoniacal o método do arrastamento pelo vapor e para

quantificar o azoto nítrico o método da liga de Devarda (Bremner, 1965). O doseamento dos

elementos minerais dos resíduos e compostados foi efectuado após digestão das amostras

com a mistura nitro-perclórica (Isaac, 1980), por espectrofotometria de absorção molecular,

no caso do fósforo; por fotometria de chama para o potássio e sódio; por espectrofotometria

de absorção atómica para os restantes elementos. A extracção das substâncias húmicas foi

efectuada pelo método do pirofosfato de sódio, com separação das fracções por variação do

pH (Jodice et al., 1984). Para avaliar o grau de higienização dos compostos realizaram-se

análises microbiológicas da lama, à saída da prensa e após 1 mês de ensacagem, assim como

análises aos compostos no final da fase da compostagem (45 dias). Os microorganismos

patogénicos pesquisados foram a Escherichia coli e a Salmonela sp, referidos na Decisão da

Comissão 98/488/CE, para atribuíção do rótulo ecológico comunitário a correctores do solo.

Na ausência de métodos específicos, os métodos adoptados foram os que constam nas

normas de qualidade alimentar, de pré enriquecimento, seguido de isolamento em placa e

posterior confirmação sorológica e bioquímica para a Salmonela sp., e o da fermentação em

tubos múltiplos, com interpretação dos resultados pela tabela de McCrady para a E. coli.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

7

T 1

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49

Dias

ºC

Superior

Inferior

T 2

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49Dias

ºC

Superior

Inferior

T 3

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49

Dias

ºC

Superior

Inferior

T 4

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49Dias

ºCSuperior

Inferior

T 6

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49Dias

ºC

Superior

Inferior

T 5

0

15

30

45

60

75

0 7 13 16 21 27 37 42 44 49Dias

ºC

Superior

Inferior

Evolução da temperatura

Pela leitura da figura 1 constata-se que a evolução das temperaturas nos diferentes

compostos foram, de uma forma geral, mais elevadas na parte superior da pilha.

Figura 1 - Evolução da temperatura: T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS 2:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Este facto poderá ser explicado pela forma da pilha, a qual, proporcionando um maior

arejamento na parte superior, contribuiu para uma maior actividade dos microorganismos

intervenientes no processo, o que se traduz em maior libertação de energia sob a forma de

calor. Por outro lado, verifica-se que apenas foram atingidas temperaturas de 50-70 ºC nos

tratamentos T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5) e T6 (LAS 3:0,2:0,4). Estas

8

temperaturas são referidas por Bitton & Lin (1994) como temperaturas de higienização as

quais permitem reduzir significativamente os teores em agentes patogénicos, parasitas e

sementes de infestantes. A temperatura é um dos parâmetros indicadores da actividade

microbiana (Mustin, 1987), pelo que a ausência de subida da temperatura para valores

superiores a 50 ºC, observada nas modalidades LS (T3 e T4), revela que um ou mais

factores podem ter actuado desfavoravelmente sobre os microrganismos, limitando o seu

desenvolvimento e actividade. Como factores que podem ter prejudicado a actividade

microbiana referem-se uma possível falta de água efectiva no “start-up” do processo, por

deficiente homogeneização dos materiais, e durante a fase activa de degradação. No

tratamento T5 (LAS 3:0,5:0,5) observaram-se temperaturas superiores a 72 ºC ao fim de 16

dias de compostagem. Estas temperaturas são consideradas críticas, pois afectam a

sobrevivência dos microrganismos intervenientes na compostagem e têm como

consequência um abrandamento do processo de decomposição e subsequente redução da

temperatura (Cardenas & Swang., 1980), o que veio a verificar-se.

A maior actividade de degradação nas modalidades LAS (T5 e T6) está possivelmente

relacionada com a maior biodisponibilidade do carbono que constitui as fibras de celulose

do algodão, assim como com a maior superfície específica de contacto com os

microrganismos activos no processo de compostagem. As menores temperaturas atingidas

nos tratamentos com serrim e casca de pinheiro podem resultar da menor biodegradibilidade

destes materiais, resultante da presença de lenhina e de compostos fenólicos. A menor

disponibilidade do carbono, que constitui a fonte de energia necessária à actividade

microbiana, traduz-se numa taxa de degradação mais lenta que se reflecte numa menor

libertação de energia na forma de calor.

Observa-se uma quebra de temperatura aos 21 dias de compostagem (Figura1) como

resultado da amostragem ter sido efectuada imediatamente após a rega das pilhas. Este facto

é confirmado pela ocorrência de uma subida da temperatura, após a rega, para valores

considerados normais nesta fase. Ao fim de 45 dias observou-se a estabilização das

temperaturas para valores próximos da temperatura ambiente, iniciando-se a partir desta data

a fase de maturação. Os resíduos permaneceram nas pilhas em maturação por um período de

90 dias, a fim de ocorrerem os fenómenos de humificação e de se assegurar a estabilidade da

matéria orgânica do composto final.

9

Evolução da humidade

A percentagem de humidade manteve-se, para a generalidade dos tratamentos, dentro

dos valores desejados, não actuando como limitante da compostagem (Fig.2).

Figura 2 -Evolução da percentagem de humidade T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS 2:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Da análise dos gráficos verifica-se que em todos se verifica uma descida do teor em

água, e que podemos agrupar os gráficos em dois grupos: um dos tratamentos T1 (LC 1:1),

T3 (LS 1:1) e T5 (LAS 3:0,5;0,5) e outro dos tratamentos T2 (LC 3:1), T4 (LS 2:1) e T6

(LAS 3:0,2:0,4). Isto porque, embora o gráfico para o T1 (LC 1:1) não apresente forma

semelhante ao T3 (LS 1:1) e ao T5 (LAS 3:0,2;0,4), os três tratamentos tem subidas no teor

10

T1

y = 0,0005x2 - 0,1382x + 58,796R2 = 0,1367

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T2

y = 0,0006x2 - 0,2084x + 67,727R2 = 0,733**

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T3

y = -0,0008x2 - 0,0235x + 59,504R2 = 0,8502**

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T4

y = 0,0013x2 - 0,3889x + 72,9R2 = 0,8494**

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T5

y = 0,0001x2 - 0,1526x + 66,7394R2 = 0,5982*

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T6

y = 0,0007x2 - 0,3172x + 72,278R2 = 0,9278**

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

de água após o inicio da fase de degradação e no outro grupo tal não ocorre, facto que terá

resultado do menor quantitativo de lama adicionado, efeito este que se diluiu ao longo do

tempo.

Estes dados estão em consonância com os referidos por Carvalho et al.(1994), de 75 a

85 %, como teores de humidade de referência a não serem ultrapassados na compostagem de

resíduos florestais. Contudo, não se constatou haver relação entre o maior teor de humidade

presente nos tratamentos T2 (LC 3:1), T4 (LS 2:1) e T6 (LAS 3:0,2:0,4) e a maior

temperatura atingida no processo de compostagem.

A percentagem de humidade reflecte o balanço hídrico dos compostos, facto este que

parece não ter condicionado o processo de compostagem em estudo. De acordo com

Cardenas & Swang (1980), quando o teor de humidade se situa entre os 35% e 40%, a

decomposição torna-se significativamente mais lenta, podendo mesmo ocorrer a interrupção

do processo para valores inferiores a 30%.

Evolução do pH

Observa-se, em todos os tratamentos, que o pH se manteve ou inclusive aumentou nos

primeiros vinte dias. A não descida de pH no início da fase termófila de compostagem (15-

17 dias), não está de acordo com o referido por Mustin (1987), segundo o qual há uma

intensa produção de ácidos orgânicos, que se dissociam em solução aquosa e que são

responsáveis pela acidificação do substrato. Esta acidez inicial seria favorável ao

crescimento dos fungos com capacidade para degradar a celulose e a lenhina (Carvalho et

al., 1994). Neste caso tal não aconteceu, possivelmente devido a má homogeneização dos

materiais originais

Após a subida inicial observa-se um decréscimo do pH até sensivelmente aos 80 dias

de compostagem (Figura 3), verificando-se que a descida mais significativa ocorre nas

modalidades LAS (T5 e T6), embora se conserve dentro da gama de valores neutros. As

misturas LS e LC apresentam menor variação de pH. Com excepção do tratamento T4 (LS

2:1), todos os gráficos apresentam significativos coeficientes de ajustamento.

Num processo de compostagem equilibrado, após a fase de acidogénese e em plena

fase termófila deve ocorrer uma subida do pH para valores básicos, como consequência da

11

T1

y = 0,0001x2 - 0,0242x + 6,4443R2 = 0,7791**

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T2

y = 0,0002x2 - 0,0443x + 7,453R2 = 0,8041**

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T4

y = 0,00007x2 - 0,01778x + 6,24339R2 = 0,50103*

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T3

y = 0,00005x2 - 0,01989x + 6,75582R2 = 0,89950**

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T5

y = 0,0002x2 - 0,0489x + 9,0261R2 = 0,8254**

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T6

y = 0,0002x2 - 0,0562x + 9,4746R2 = 0,9153**

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

hidrólise bacteriana dos radicais amina, que constituem as proteínas, daí resultando a

produção da base amoníaco (Mustin, 1987). Contudo, essa evolução não se verificou; apesar

de todos os gráficos apresentarem concavidade voltada para cima, o que indica um ligeiro

aumento do pH na fase final, este não alcança valores significativamente diferentes.

Figura 3 -Evolução do pH: T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS 2:1), T5

(LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Quando, após a fase termófila, o pH não recupera, é recomendável a adição de um

correctivo alcalinizante, nomeadamente calcário, o que não se efectuou. A acidez dos

substratos terá prejudicado a actividade das bactérias predominantes no processo de

degradação, cujo pH de crescimento óptimo se situa na vizinhança da neutralidade, ou seja 6

(Mustin, 1987).

12

Evolução da matéria orgânica

Figura 4 - Evolução do teor de matéria orgânica: T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS

2:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Como resultado da degradação oxidativa da matéria orgânica que se processa durante a

compostagem, o teor em carbono deverá diminuir com o tempo, sendo libertado para a

atmosfera sob a forma de dióxido de carbono. Isto implica que o aumento do teor em

matéria orgânica observado nos primeiros 40 dias, para a generalidade dos tratamentos, com

excepção do T2 (LC 2:1), (Figura 4), só poderá ser explicado por um problema analítico

relacionado com uma deficiente amostragem, devido à heterogeneidade dos materiais.

13

T1

y = -0,0011x2 + 0,1787x + 73,783R2 = 0,3825

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T5

y = 0,0009x2 - 0,3052x + 88,584R2 = 0,3276

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T4

y = 0,0006x2 - 0,2492x + 85,91R2 = 0,6844*

020406080

100120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T3

y = -0,0007x2 + 0,0402x + 79,36R2 = 0,2414

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T2

y = 0,0003x2 - 0,1108x + 77,554R2 = 0,3291

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T6

y = -0,0012x2 + 0,1127x + 67,669R2 = 0,7022

0

20

4060

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Como se pode constatar ao fim de 40 dias de compostagem, quando os materiais já se

encontravam mais degradados, tornando possível a obtenção de uma amostra mais

homogénea, já se observa o decréscimo esperado no teor em matéria orgânica. Aos 90 dias

de compostagem obteve-se uma taxa de perda de matéria orgânica comparativamente à

existente nos substratos iniciais, de 12,4% para T2 (LC 2:1), 14% para T3 (LS 1:1), 29,8%

para T4 (LS 2:1), 29,9 % para T5 (LAS 3:0,5:0,5) e 9,5 % para T6 (LAS 3:0,2:0,4). Dada a

natureza dos materiais iniciais, como a casca de pinheiro e o serrim, muito lenhificados e de

difícil decomposição, estas taxas não são consideradas baixas (Pereira, c.p., 2003). De

Bertoldi (1999) refere que a quantidade de matéria orgânica biodegradável nos materiais de

partida tem de ser alta uma vez que durante o processo cerca de 30 % é mineralizada e cerca

de 20 % sofre humificação.

Evolução do azoto total

O teor em azoto total para o T2 (LC 3:1) e para o T5 (LAS 3:0,5:0,5) diminui até aos

100 dias de compostagem, voltando em seguida, a aumentar; no entanto, para o T5 (LAS

3:0,5:0,5) aumentou para valores superiores aos iniciais, o que não aconteceu com o T2 (LC

3:1). As descidas iniciais do teor de azoto total só poderão ser explicadas por perdas de

azoto por volatilização, sob a forma de amoníaco, fenómeno este que ocorrerá, sobretudo,

quando se realiza o reviramento das pilhas de compostagem. O T1 (LC 1:1), tal como o T3

(LS 1:1), não apresentou grande variação; no entanto, subiu a partir dos 90 dias. No caso do

T4 (LS 2:1) e T6 (LAS 3:0,2:0,4) não é possível tirar qualquer ilação visto os valores

oscilarem bastante (R2=0,082 e R2=0,021, respectivamente) (Figura 5).

O odor a amoníaco era particularmente notório nos tratamentos T5 (LAS 3:0,5:0,5) e

T6 (LAS 3:0,2:0,4), que continham fibra de algodão, e que correspondem a substratos com

valores de pH e com teores em azoto mais elevados (baixas razões C/N iniciais). Estas

perdas podem ser minimizadas, quer através da criação de condições desfavoráveis à

produção de amoníaco, recorrendo a misturas que promovam o abaixamento do pH (Raviv

et al., 2002), quer através imobilização do amoníaco presente nos substratos, pela adição

fertilizantes fosfatados solúveis em água. Neste último o ião fosfato combina-se com o azoto

14

amoniacal para formar fosfato de amónio (Mitchell et al.,1990, Santos, 1991). A aplicação

deste aditivo valoriza o composto do ponto de vista agrícola.

Figura 5 - Evolução do teor de azoto total: T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS 2:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Evolução da relação C/N

15

T2

y = 0,00009x2 - 0,02106x + 3,13299R2 = 0,58754*

00,5

11,5

22,5

33,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T3

y = 0,00002x2 - 0,00029x + 1,21926R2 = 0,77448**

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T4

y = -0,00002x2 + 0,00270x + 1,73892R2 = 0,08245

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T5

y = 0,0001x2 - 0,0209x + 3,0673R2 = 0,5444*

00,5

11,5

22,5

33,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T6

y = 0,0000043x2 - 0,0001110x + 2,8242374R2 = 0,02105

00,5

11,5

22,5

33,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T1

y = 0,00003x2

- 0,00298x + 1,31397R2

= 0,85543**0

0,5

11,5

22,5

33,5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Verifica-se, para a generalidade dos tratamentos, um aumento da relação C/N até aos

60 dias de compostagem seguido de uma diminuição, excepção ao T5 (LAS 3:0,5:0,5), onde

esta relação permaneceu relativamente constante (Figura 6). No caso do T4 (LS 2:1) ocorre

uma oscilação de valores (R2 =0,15), podendo no entanto verificar-se uma tendência de

descida até aos 60/80 dias e um ligeiro aumento a partir daí.

Figura 6 - Evolução da relação C/N: T1 (LC 1:1), T2 (LC 3:1), T3 (LS 1:1), T4 (LS 2:1), T5 (LAS 3:0,5:0,5), T6 (LAS 3:0,2:0,4).

Esta evolução está em desacordo com a que se processa normalmente durante a

compostagem. Segundo Mustin (1987), durante a fase de fermentação activa, os

16

T1

y = -0,0011x2 + 0,1409x + 32,928R2 = 0,7966**

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T2

y = -0,0004x2 + 0,0892x + 14,094R2 = 0,41870

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T3

y = -0,0008x2 + 0,0566x + 36,759R2 = 0,3945

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T4

y = 0,0003x2 - 0,0837x + 29,314R2 = 0,1542

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T5

y = -0,0006x2 + 0,0723x + 16,315R2 = 0,8066**0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

T6

y = -0,0002x2 + 0,0131x + 14,199R2 = 0,9545**0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

microorganismos consomem 15 a 30 vezes mais carbono do que azoto, pelo que

naturalmente a relação C/N deverá decrescer durante a compostagem até um valor variável

de 8 a 15, dependendo do valor de C/N inicial do substrato.

O aumento do relação C/N observado durante o processo pode resultar do já referido

na evolução da matéria orgânica, mas também pode ser, em parte, atribuído a perdas de

azoto, sob a forma de amoníaco, principalmente durante a primeira semana de compostagem

(2ª amostragem).

Avaliação dos compostos finais

Após 45 dias de degradação activa e 90 dias de maturação obtiveram-se compostos

com odor a húmus, indicativo da presença de actinomicetas, cor castanho escuro, com a

propriedade de aderência à mão, não se distinguindo a presença da lama ou a do algodão

mas identificando-se o serrim e a casca de pinheiro.

No quadro 3 podem observar-se os resultados da avaliação do grau de higienização da

lama e dos respectivos compostos, LS, LC e LAS.

A lama à saída da prensa apresentava uma elevada carga em microrganismos

patogénicos, embora não fosse detectada a Salmonela sp e o NMP de Escherichia coli

estivesse a um nível inferior ao permitido pela legislação de referência (98/488/CE). A

observação do quadro permite constatar que os compostos se encontram higienizados face

aos microrganismos pesquisados. A permanência da lama em saco conduziu a uma redução

significativa do teor em Coliformes fecais e E. coli.

17

Quadro 3 – Resultados das análises microbiológicas da lama à saída da prensa, após

permanência em saco, 1 mês e dos compostos LS, LCP e LAS, após 45 dias de degradação

activa.

Coliformes fecais

(NMP/g)*

Escherichia coli

(NMP/g)*Salmonella sp

Lama >1000 180 neg.Lama ensacada 23 <3 neg.T1 (LC 1:1) 43 <3 neg.T2 (LC 2:1) 23 <3 neg.T3 (LS 1:1) 23 <3 neg.T4 (LS 2:1) 23 <3 neg.T5 (LAS 3:0,5:0,5) 23 <3 neg.T6 (LAS 3:0,2:0,4) 23 <3 neg.Decisão 98/488/CE <1000 Ausente/25g* - NMP/g - número mais provável por grama.

A apreciação da caracterização física e química aos compostos (Quadro 4) permite

observar que, à excepção do composto T3 (LS 1:1), o pH dos compostos é adequado e não é

limitante do crescimento das plantas. A generalidade dos compostos tem um apreciável teor

em matéria orgânica e apresentam interesse fertilizante como veículo de azoto, fósforo e

cálcio, em especial as modalidades LAS, permitindo a redução da aplicação destes

nutrientes através dos adubos de síntese.

Á excepção do T3 (LS 1:1) e do T6 (LAS 3:0,2:0,4), que apresentam uma taxa de

humificação média, a generalidade dos compostos têm baixo grau de maturação, face à

baixa taxa de humificação apresentada. O superior grau de maturação do composto T3 (LS

1:1) é confirmado pela maior redução da relação C/N obtida por este tratamento,

comparativamente aos restantes. A relação C/N é um parâmetro tradicionalmente aceite

como indicador do grau de decomposição dos materiais orgânicos, admitindo-se que

relações inferiores a 20 indicam uma maturação aceitável (Morel et al., 1985). Porém, esta

relação não pode ser considerada um indicador absoluto do estado de maturação, e terá de

ser interpretada sempre de acordo com as características iniciais dos materiais orgânicos.

Quadro 4 - Caracterização analítica dos compostos após 135 dias de compostagem.

18

Parâmetros Unidades T1(LC 1:1)

T2(LC 3:1)

T3(LS1:1)

T4(LS 2:1)

T5(LAS

3:0,5:0,5)

T6(LAS

3:0,2:0,4)pH 5,8 5,5 4,8 5,5 6,5 6,1Humidade g kg-1 516,1 500,0 291,7 461,5 428,6 392,9Carbono orgânico 1 g kg-1 709,4 652,8 598,1 610,8 650,7 508,3Carbono ácidos húmicos 1 g kg-1 1,5 1,2 13,3 2,1 3,2 1,5

Carbono ácidos fúlvicos 1 g kg-1 3,2 4,9 16,1 7,5 5,8 10,3

Taxa humificação1 % 1,1 1,6 8,5 2,7 2,4 4,0Matéria Orgânica 1 g kg-1 411,5 378,6 346,9 354,3 377,5 294,8Azoto total (N) 1 g kg-1 2,5 2,0 22,9 3,7 5,6 2,6Azoto amoniacal(N-NH4

+) 1 mg kg-1 64,1 44,0 578,9 319,4 122,5 260,2

Relação C/N 24 18 23 24 11 10Fósforo (P) 1 g kg-1 2,2 9,3 4,5 4,4 11,4 7,1Potássio (K) 1 g kg-1 2,5 4,6 2,7 3,5 8,6 11,3Cálcio(Ca) 1 g kg-1 4,5 8,2 5,2 4,5 13,4 19,8Magnésio (Mg) 1 g kg-1 1,3 2,4 1,1 2,0 3,9 8,2Sódio (Na) 1 g kg-1 0,8 1,6 1,0 1,1 2,3 2,1Condutividadeeléctrica 1 mS/cm 0,500 0,918 0,869 0,763 1,115 1,3941 - valores expressos na matéria seca a 105 ºC

Quanto ao teor em metais pesados (Quadro 5), constata-se que a generalidade dos

compostos apresenta um teor manifestamente inferior aos valores limite impostos pela

legislação actualmente em vigor, para a aplicação de resíduos orgânicos ao solo (portaria

176/96). De acordo com a proposta de norma portuguesa para apreciação da qualidade de

compostos orgânicos de Souteiro & Baptista (2001), o zinco e o cobre apresentam-se como

factores limitantes à atribuição do rótulo classe II aos compostos T3 (LS 1:1), T2 (LCP 3:1)

e T5 (LAS 3:0,5:0,5).

Quadro 5 – Teor em metais pesados dos compostos após 135 dias de compostagem

Parâmetros Portaria 176/96 Ref2 T1

(LC 1:1)T2

(LC 3:1)T3

(LS1:1)T4

(LS 2:1)

T5(LAS

3:0,5:0,5)

T6(LAS

3:0,2:0,4)LD 3

19

Cobre (Cu) 1 1000 200 59 218 177 110 270 166Zinco (Zn) 1 2500 500 164 416 621 285 456 405Cádmio (Cd) 1 20 1,5 <LD <LD <LD <LD <LD <LD 0,028Chumbo (Pb) 1 750 150 <LD <LD <LD <LD <LD <LD 0,45Crómio (Cr) 1 1000 150 <LD 22 <LD <LD 32 20 0,078Níquel (Ni) 1 300 100 <LD 46 <LD 28 54 36 0,141 -valores expressos em mg.Kg-1 de matéria seca a 105ºC; 2 - Valores de referência, para compostos classe II de acordo com a Proposta de Regulamentação sobre a qualidade do composto para utilização na agricultura (Souteiro & Baptista, 2001); 3 -limite de detecção do espectrofotómetro de absorção atómica, de chama.

CONCLUSÕES

A co-compostagem de lamas têxteis com casca de pinheiro, serrim e fibra de algodão

permite obter compostos orgânicos de acrescido valor agronómico como correctivos

orgânicos do solo. Apesar do baixo grau de humificação obtido para a generalidade dos

compostos, eles constituem uma fonte de matéria orgânica estável para os solos.

Da análise dos resultados químicos, tendo em atenção o teor de metais pesados, e pelas

temperaturas alcançadas, o tratamento que apresentou os melhores resultados foi o T6

(Lama+Algodão+Serrim nas proporções 3/0,2/0,4).

A toxicidade associada à presença de fenóis e taninos, como resultado da utilização de

casca de pinheiro e de serrim frescos e não sujeitos a um prévio processo de

envelhecimento, poderá ter sido a causa mais próxima do insucesso da compostagem nas

modalidades LS e LC.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Professor Antunes Pereira (Universidade Aveiro), ao Engº

Henrique Ribeiro (Instituto Superior de Agronomia), à Associação Municípios do Vale do

Ave (AMAVE) , ao Eng.º Cláudio Costa (TRATAVE), ao Sr Hernani Teixeira, ao pessoal

auxiliar de campo da ERCA (DRAEDM) e aos técnicos do Laboratório Regional da

DRAEDM: Ana Maria Carquejo, António Augusto Ferreira e Guiomar Alemão, toda a

colaboração prestada na execução do trabalho. Este trabalho foi financiado pelo programa

AGRO, medida 8, acção 8.1.

20

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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