Tratamento dos Resíduos Sólidos Orgânicos - Compostagem Técnico em Meio Ambiente Sistemas de Tratamento de Água e Resíduos Tratamento dos Resíduos Sólidos Orgânicos - Compostagem Simoni Micheti Geraldo

O que é Compostagem? Compostagem é um processo biológico aeróbio e controlado de transformação de resíduos em material estabilizado (composto orgânico), com propriedades e características completamente diferentes do material que lhes deu origem.

Outro conceito... A compostagem é um processo de bio-oxidação aeróbia, exotérmica, de um substrato orgânico heterogêneo no estado sólido, realizada por uma população complexa de microrganismos, caracterizada por ter como produto final água e CO2, com simultânea liberação de matéria orgânica que se estabiliza após a maturação.

A compostagem possui 2 fases: A primeira, chamada de "bioestabilização", caracteriza-se pela redução da temperatura da massa orgânica que, após ter atingido temperaturas de até 65°C, estabiliza-se na temperatura ambiente. Esta fase dura cerca de 45 dias em sistemas de compostagem acelerada e 60 dias nos sistemas de compostagem natural. A segunda fase, chamada de "maturação", dura mais 30 dias. Nesta fase ocorre a humificação e a mineralização da matéria orgânica.

Na natureza essa estabilização dos restos orgânicos também acontece, porém se dá em prazo indeterminado, a compostagem permite o obtenção do composto maturado mais rapidamente, devido ao controle das condições. Há muito tempo a compostagem é praticada no meio rural, utilizando-se de restos de vegetais e esterco animal. Pode-se também usar fração orgânica do lixo domiciliar, mas de forma controlada, em instalações industriais chamadas Usinas de triagem e compostagem. No contexto brasileiro na compostagem tem grande importância, uma vez que cerca de 50% do lixo municipal é constituído de matéria orgânica.

Composição química da fração orgânica do lixo urbano na cidade de São Paulo

Composto? O composto orgânico produzido a partir de resíduos sólidos urbanos domiciliares pode apresentar características variáveis em função da composição da fração orgânica do lixo e da operação da usina.

Aspectos Epidemiológicos A compostagem praticamente elimina organismos patogênicos de origem humana e animal, e o composto pode ser utilizado como corretivo de solo; No entanto, por razões de segurança é preciso realizar o monitoramento do produto final (composto) por meio de análise microbiológica de organismos indicadores, que avaliam: - O perigo de contaminação; - A eficiência e, de forma indireta, o estado de biodegradação alcançado.

Usinas de Triagem e Compostagem

Projeto de Usina de Triagem e Compostagem Importante: Considerar as características sócio-econômicas e culturais da população atendida; Avaliar as diferentes fases do projeto e comparar as alternativas visando: • economia de aterro; • redução de custos de implantação e operação; • maior rendimento na separação dos recicláveis e produção do composto; • maior qualidade do composto; e, • menor impacto ambiental.

A Usina de reciclagem e compostagem é uma excelente alternativa para tratamento de resíduos, todavia antes de sua implantação devem ser verificados os seguintes pontos: Existência de mercado consumidor num raio de no máximo 200 km para absorção do composto orgânico; Existência de mercado consumidor para produtos recicláveis; Existência de um serviço de coleta com razoável eficiência e regularidade; Existência de coleta diferenciada para lixo domiciliar, público e hospitalar;

Disponibilidade de área pelo Município suficiente para abrigar a instalação industrial, local onde se processará a compostagem e o aterro que receberá os rejeitos do processo e o lixo bruto durante eventuais paralisações da usina; Disponibilidade de recursos para fazer frente aos investimentos iniciais, ou então de grupos privados interessados em arcar com os investimentos e operação da usina em regime de concessão, e, Disponibilidade, na Municipalidade, de pessoal com nível técnico suficiente para selecionar a tecnologia a ser adotada, fiscalizar a implantação da unidade e finalmente operar, fazer a manutenção e controlar a operação dos equipamentos eletromecânicos

Escolha da área Alternativas de localização; Enquadramento do local em área de interesse ambiental; Existências de corpos de água na área de influência; Uso e ocupação do solo nas áreas vizinhas; Problemas possíveis decorrentes da implantação do empreendimento, como desvalorização imobiliária e intensificação do tráfego na área; e, Elaboração de mapas, em escala de 1:10.000, da região da instalação, indicando as informações relacionadas.

Licença de Instalação Como todo empreendimento uma Usina de compostagem também necessita de licença para instalação e operação. Para Usinas de triagem e /ou reciclagem do lixo domiciliar que processam uma quantidade igual ou maior que 100t/dia, o EIA/Rima é obrigatório. Se a quantidade for inferior a 25t/dia, este poderá ser dispensado, introduzindo uma relação de adendos às exigências técnicas da licença de instalação.

Projeto de Usina de Triagem e Compostagem Deve possuir os seguintes setores: 1. Recepção: Balança rodoviária; Pátio de recepção pavimentado, com sistema de drenagem; Fosso de descarga coberto, com captação de chorume; Paredes de moegas e tremonhas com inclinação mínima de 60° em relação à horizontal; Fossos com paredes verticais de um lado e inclinadas de outro. 2. Triagem: Usar motores elétricos e componentes mecânicos à prova de pó e água; Esteira com largura útil de 1m e velocidade de 6 a 12 m/min, e dotada de eletroímãs na extremidade final.

Projeto de Usina de Triagem e Compostagem 3. Pátio de Compostagem Prever reviradeira de leiras ou pá carregadeira; Prever variação de tempo de compostagem (90-120 dias); No processo acelerado o tempo de residência do biodigestor deve ser de 4 dias, reduzindo cerca de 30 dias o tempo no pátio de compostagem; Utilizar leiras com altura de 1,2 e 1,8m, ou maiores, desde que compatível com o equipamento de revolvimento; O pátio deve ser impermeabilizado e ter incinação de 2/100, para drenagem de chorume e águas pluviais, e captação de águas residuárias para o sistema de tratamento; A área de beneficiamento deve conter peneiramento, secagem e armazenamento do composto curado.

Projeto de Usina de Triagem e Compostagem 4. Beneficiamento Utilizar peneiras rotativas de seção hexagonal; pode-se prever duas malhas para produzir dois tipos de composto, uma de abertura grossa (20 mm) e outra fina (4 mm); Fardos devem ter peso máximo de 40 Kg e ser guardados ao abrigo da chuva; Os aterros devem ter capacidade mínima de 10 anos de operação e estar a uma distância máxima de 15 km da usina.

Projeto de Usina de Triagem e Compostagem 5. Outras instalações Administração, utilidades, vestiário, sanitários, refeitórios, manutenção, almoxarifado, etc., devem situar-se em posições adequadas para facilitar problemas de perda e contaminações; O sistema de tratamento de efluentes deve ser compatível com o tamanho da usina e com o corpo receptor.

Fatores que interferem no processo da compostagem Temperatura O aquecimento das pilhas de compostagem ocorre naturalmente, em função do metabolismo exotérmico dos microorganismos. - T acima de 65° C são desconselháveis porque podem eliminar os microorganismos bioestabilizadores e deteriorar enzimas que participam de reações de compostagem, perdendo suas propriedades catalíticas; - T abaixo de 45 ° C não eliminam ovos de insetos e parasitas; O controle da faixa ideal de T é realizado através do revolvimento do material ou da sua irrigação, ou ambos. Outra forma de reduzir a T é através da redução da altura da pilha.

Temperaturas mínimas, ótimas e máximas para as bactérias decompositoras do lixo

Microrganismos No início do processo há um forte crescimento dos microrganismos mesófilos. Com a elevação gradativa da temperatura, resultante do processo de biodegradação, a população de mesófilos diminui e os microrganismos termófilos proliferam com mais intensidade. A população termófila é extremamente ativa,provocando intensa e rápida degradação da matéria orgânica e maior elevação da temperatura, o que elimina os microrganismos patogênicos.

Quando o substrato orgânico é, em sua maior parte, transformado, a temperatura diminui, a população termófila se restringe, a atividade biológica global se reduz de maneira significativa e os mesófilos se instalam novamente. Nesta fase, a maioria das moléculas facilmente biodegradáveis foi transformada, o composto apresenta odor agradável e já teve início o processo de humificação, típico da segunda etapa do processo, denominada maturação.

Evolução da Temperatura x decomposição microbiológica

Leira na fase termófila

Umidade O teor de umidade ideal para a decomposição da matéria orgânica está entre 40 e 60%; Abaixo de 40%: inibe o metabolismo dos microorganismos; Acima de 60%, favorece a atividade de bactérias anaeróbias, que decompõem a matéria orgânica mais lentamente e produzem odores desagradáveis;

Para manter a umidade na porcentagem correta deve-se ou molhar o material compostável; Ou promover o revolvimento do material compostável para a oxigenação, até mesmo injeção de ar quanto necessário.

Oxigenação ou Aeração A circulação de ar na massa do composto é de primordial importância para a compostagem rápida e eficiente. A aeração faz com que o processo não produza mal cheiro e evita proliferação de moscas; Pode ser feita por revolvimento manual ou por meios mecânicos, com insuflamento de ar; Para fins de dimensionamento de equipamentos eletro-mecânicos de insuflamento de ar nas leiras de compostagem são recomendados 0,3 a 0,6 m3 de ar por kg de sólidos voláteis por dia.

Relação C/N Os microrganismos necessitam de carbono, como fonte de energia, e de nitrogênio para síntese de proteínas. É por esta razão que a relação C/N é considerada o fator que melhor caracteriza o equilíbrio dos substratos. Se a relação C/N for muito baixa, pode ocorrer grande perda de nitrogênio pela volatização da amônia. Se a relação C/N for muito elevada, os microrganismos não encontrarão N suficiente para a síntese de proteínas e terão seu desenvolvimento limitado. No início do processo a relação C/N é da ordem de 30:1; Quando o material atinge o estágio da semi-cura ou está bioestabilizado, a relação é da ordem de 20:1; No final do processo é da ordem de 10: 1 (composto maturado). Para que esta relação se altere em favor do nitrogênio, é comum se adicionar lodo ativo ao material a ser compostado.

Tamanho da Partícula Quanto menor o tamanho das partículas, maior é a superfície que pode ser atacada e digerida pelos microorganismos sendo os materiais mais facilmente degradados. As dimensões de partícula ideais variam de 1-5 cm; Se as partículas forem muito finas pode ocorrer a compactação do material; Se as partículas forem muito grossas a decomposição é mais lenta Ex: sabugo de milho - recomenda a trituração.

O composto Orgânico Pode apresentar características variáveis em função da composição da fração orgânica do lixo e da operação da usina. Importante: as características dos materiais comercializados como composto orgânico devem obedecer às especificações da Legislação do Ministério da Agricultura. Decreto Lei 86.955 de 18/02/1982; Portaria MA 84 de 29/03 de 1982; Portaria no 1 da Secretaria de Fiscalização Agropecuária do Ministério da Fazenda. Dispõem sobre a inspeção, fiscalização da produção e o comércio de fertilizantes e corretivos agrícolas e aprovam normas sobre especificações, garantias e tolerâncias

Metodologia de Compostagem As fases do processo de compostagem são as seguintes: Recepção de resíduos Segregação e reciclagem Preparação do composto Trituração Pulverização; e, Peneiramento Decomposição ou estabilização;e, Preparação para venda: Moagem; Peneiração; e, Embalagem

Esteira de Triagem

Leiras Estáticas Aeradas com ventilação natural

Leiras Estáticas com Aeração Forçada Onde a mistura a ser compostada é colocada sobre uma tubulação perfurada que injeta ou aspira o ar na massa do composto, não havendo revolvimento mecânico das leiras.

Método Windrow – Leiras com Revolvimento Onde a mistura de resíduos é disposta em leiras , sendo a aeração fornecida pelo revolvimento dos resíduos. Uma variante deste sistema, além do revolvimento, utiliza a insuflação de ar sob pressão nas leiras.

Construção das leiras O páteo de compostagem deve ser pavimentado, sendo geralmente empregado a pavimentação asfáltica. Deve haver um declive de 2 a 3 % para remoção de água de chuva, evitando-se assim o encharcamento das bases das leiras do composto. As leiras devem ser dispostas de maneira a deixar um corredor entre elas para facilitar o escoamento da água de chuvas e facilitar os revolvimentos que deverão ser feitos durante o período de cura do composto. A largura deste corredor depende do tipo de máquina empregada para o revolvimento.

As leiras podem ter seções triangular ou trapezoidal, podendo ainda ter um formato cônico. O formato mais usual é da seção triangular, sendo a largura comandada pela altura da leira, a qual deve situar-se entre 1,5 m a 1,8 m de altura, se sua altura for aumentada para 2 m ou mais, pode passar a produzir chorume, devido ao peso das camadas superiores comprimirem as inferiores, fazendo com que o líquido até então retido seja liberado com o chorume. Na época das chuvas a água infiltra nas leiras descobertas encharcando-as e o excesso é eliminado na forma de chorume. Cobrindo-se as leiras com um lençol, evita-se o indesejável encharcamento do composto.

Equipamentos mecanizados que podem fazer o revolvimento das leiras.

Sistemas fechados ou reatores biológicos Onde os resíduos são colocados dentro de sistemas fechados, que permitem o controle de todos os parâmetros do processo de compostagem.

Sistemas fechados ou reatores biológicos Devido á homegeneidade do meio, inclusive com relação à temperatura, a compostagem em reatores também é tida como mais eficiente no controle dos patógenos. Outra característica desta alternativa é a maior facilidade para controlar odores, pois o sistema é fechado e a aeração controlada. De acordo com as características dos resíduos e do tipo de equipamento, o tempo de detenção no reator biológico pode variar de 7 a 20 dias, o que faz com que o sistema demande menor espaço para sua implantação. A aeração é feita sob pressão e como o sistema é fechado, também se torna mais fácil monitorar a taxa de aeração e adequá-la às necessidades do processo.

Mesmo tendo uma fase termófila mais rápida e intensa, após seu final, o composto ainda deve passar por um período de maturação de mais ou menos 60 dias. A compostagem em reator é mais dependente de equipamentos mecânicos, sua sofisticação tecnologica é variável de acordo com o fabricante dos reatores e da escala da usina de compostagem De modo geral os vários tipos de reator se enquadram em três grandes categorias : a) Reatores de fluxo vertical; b) Reatores de fluxo horizontal; e, c) Reatores de batelada.

Reatores de fluxo vertical São constituídos por sistemas parecidos com silos verticais onde os resíduos geralmente entram pela parte superior e percorrem o reator no sentido descendente. O ar pode ser injetado em vários níveis ou apenas na parte inferior do reator. O dimensionamento é feito de tal forma que quando o composto chega á parte inferior do reator, a fase termófila terminou. O composto então é descarregado e transportado ao pátio de maturação.

Reatores de Fluxo Horizontal Apresentam geralmente forma cilíndrica e são dispostos horizontalmente. Por estas características às vezes são conhecidos como túneis. Os resíduos entram por uma extrermidade do reator e saem pela outra, com tempo de detenção suficiente para a realização da fase termófila. O ar é injetado sob pressão ao longo do trajeto.

Reatores em Batelada Difere dos anteriores pelo fato do composto ficar confinado no mesmo local, sem se deslocar. O reator geralmente é dotado de um sistema de agitação da massa de resíduos, que pode ser por rotação lenta do reator em torno de seu próprio eixo, ou por um sistema misturador interno. O revolvimento é necessário para limitar os caminhos preferenciais de passagem do ar, porem alguns modelos de reatores, por batelada, não são dotados deste dispositivo.

Compostagem com digestor – Sistema DANO Para este caso, além da aeração forçada, tem-se uma construção fechada que abriga a matéria orgânica a ser compostada. Um número grande de formas pode ser usado como reator neste sistema: torres verticais, horizontais (retangulares ou circulares), e tanques rotativos circulares. Os resíduos sólidos urbanos permanecem de 2 a 5 dias no interior do cilindro, onde ocorre trituração parcial, homogeneização e drenagem.

Digestor DANO

Vantagens e Desvantagens – Leiras Revolvidas Baixo investimento inicial; Flexibilidade de processar volumes variáveis de resíduos; Uso de equipamentos simples; Produção de composto homogêneo e de boa qualidade, e; Possibilidade de rápida diminuição do teor de umidade das misturas devido ao revolvimento. Maior necessidade de área; Problemas de odor mais difícil de ser controlado; Muito dependente do clima, dificuldades nos períodos de chuva,e ; O monitoramento da aeração deve ser mais cuidadoso para garantir a elevação da temperatura.

Vantagens e Desvantagens – Leiras Estáticas Aeradas Baixo investimento inicial; Melhor controle de odores; Fase de bioestabilização mais rápida que a anterior; Possibilidade de controle de temperatura e aeração, e; Melhor uso da área disponível do que a anterior. Necessidade de bom dimensionamento do sistema de aeração e controle dos aeradores durante a compostagem, e; Operação também influenciada pelo clima.

Vantagens e Desvantagens – Compostagem em reator Menor demanda de área; Melhor controle do processo; Independência dos agentes climáticos; Facilidade em controlar odores, e; Potencial para recuperação de energia térmica. Maior investimento inicial; Dependência de sistemas mecânicos especializados; Manutenção cara e delicada; Menor flexibilidade operacional para tratar volumes variáveis de resíduos, e; Risco de erro difícil de ser reparado se o sistema for mal dimensionado ou a tecnologia proposta inadequada.

Vantagens da Compostagem A compostagem fornece um material rico em nutrientes que melhora o desenvolvimento de plantas e jardins. O composto atua no solo como uma esponja, ajudando o solo a reter a umidade e os nutrientes. Os solos ricos em composto são menos afetados pela erosão. O uso de composto aumenta os nutrientes desse solo, reduzindo o recurso ao uso de fertilizantes químicos. A compostagem dos resíduos reduz significativamente a quantidade de resíduos a depositar em aterro.