III Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de
Resíduos Agropecuários e Agroindustriais
12 a 14 de março de 2013 – São Pedro - SP
EMISSÕES DE CO2 E CH4 DURANTE COMPOSTAGEM AUTOMATIZADA DE
DEJETOS LÍQUIDOS DE SUÍNOS
1*
1
2
Guilherme Felipe Milanesi Callegaro ; Géssica Gaboardi De Bastiani ; Celso Aita ;
3
3
3
1
Alexandre Doneda ; Rafael Ricardo Cantú Stefen Barbosa Pujol Adônis Vicente Blasi ;
1
Indiara Cáceres Jacques .
(1)
Acadêmico do Curso de Agronomia, Departamento de Solos, UFSM, [email protected],
(2)
Av. Roraima 1000, Santa Maria-RS-Brasil, CEP 97105-900; Professor Associado, Departamento de Solos,
(3)
UFSM; Aluno do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Departamento de Solos, UFSM
[email protected].
RESUMO: A criação intensiva de suínos possui elevado potencial poluidor do ambiente,
em função do grande volume de dejetos gerados, os quais possuem substâncias que
afetam direta ou indiretamente a qualidade do ambiente e, por isso, necessitam de
tratamento adequado. No entanto, mesmo durante o tratamento dos dejetos ocorre
geração de poluentes, como as emissões de gases de efeito estufa (GEE), cuja
magnitude depende do sistema de tratamento empregado. Alternativas como a
compostagem aeróbica dos dejetos podem ajudar na diminuição dessas emissões, além
de gerar um produto final possível de ser utilizado na agricultura e com mínimo impacto
ambiental. O objetivo deste trabalho foi quantificar as emissões de dióxido de carbono
(CO2) e metano (CH4) durante a compostagem automatizada de dejetos líquidos de
suínos (DLS), com e sem adição de ácido fosfórico (H3PO4). O experimento foi conduzido
em ambiente protegido, na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). A acidificação
dos dejetos não afetou as emissões de CO 2, porém mostrou-se eficiente em reduzir a
emissão de CH4.
Palavras-chave: gases de efeito estufa, tratamento de dejetos, ácido fosfórico.
CO2 AND CH4 EMISSION IN AUTOMATED COMPOSTING OF PIG SLURRY
ABSTRACT: Pig farming has rapidly developed into an industry. However, pig rearing
produces large amounts of liquid and solid waste that has potential to threat environment
in the form of greenhouse gases (GHG) emissions. One of the possibilities to reduce
GHGs emission from this pig waste is its treatment i.e. aerobic composting. Aerobic
composting not only help in reducing gas emissions but it also provide a product that can
be used for growing crops with minimal environmental impact. The objective of this
research was to quantify the emissions of carbon dioxide (CO 2) and methane (CH4) during
automated composting of pig slurry (PS), with and without phosphoric acid (H3PO4)
application. The study was conducted at the Federal University of Santa Maria (UFSM),
Brazil. The addition of H3PO4 were not affected CO2 emissions however, decreased CH4
emissions.
INTRODUÇÃO
O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de suínos, com a maior
concentração de animais (47,9 %) na região sul (IBGE, 2010). O sistema de criação
intensivo é característico dessa região e a produção de um grande volume de dejetos na
forma líquida (DLS) tornou-se um entrave para a expansão sustentável da suinocultura.
Um dos problemas decorrentes do uso e manejo dos dejetos de suínos, sem
critérios técnicos, resulta na poluição da atmosfera com gases de efeito estufa (GEE).
Para reduzir esse efeito, sistemas adequados para o tratamento dos DLS devem ser
empregados, especialmente onde o metabolismo aeróbico de microrganismos atue, o
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que evitaria a emissão de gases oriundos do metabolismo anaeróbio, como óxido nitroso
e metano. A compostagem aeróbica dos dejetos, por sua vez, tem apresentado melhores
resultados do que o simples armazenamento dos DLS em esterqueiras anaeróbicas,
tanto na redução de tais emissões, principalmente de metano (CH4), quanto também do
mau cheiro. (Vanotti et al., 2008; Sardá et al., 2010).
A compostagem dos dejetos necessita de substratos com alta relação
carbono/nitrogênio (C/N), como serragem (Fukumoto et al., 2011) e maravalha (Guardia
et al., 2010). Além disso, os materiais devem ter grande capacidade de absorção de
líquidos e possuírem baixo custo. Contudo, o processo de compostagem pode apresentar
um problema ambiental decorrente da elevada concentração de N amoniacal dos dejetos
de suínos, a perda de N por volatilização de amônia (NH3). A acidificação dos dejetos,
antes de adicioná-los nas leiras de compostagem, é uma estratégia que deve resultar na
redução da volatilização de NH3 em função da diminuição do pH.. Contudo, pouco se
conhece sobre os efeitos da acidificação dos DLS sobre as emissões de GEE.
O presente trabalho teve por objetivo avaliar as emissões de CO2 e CH4 em um
sistema de compostagem automatizada de dejetos líquidos de suínos, com e sem adição
de ácido fosfórico (H3PO4).
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi realizado em uma casa de vegetação do Departamento de Solos
da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), RS, Brasil, por um período de 157 dias.
Para a execução do trabalho foi desenvolvido um protótipo de uma plataforma de
compostagem, contendo duas leiras para avaliação simultânea de dois tratamentos. Para
o revolvimento do composto, foi construída uma máquina com dois helicóides, que eram
acionados por um motor elétrico.
As leiras possuíam 4,0 m de comprimento, 1,0 m de largura e 1,0 m de altura. O
material usado como substrato foi uma mistura de serragem (233 kg) e maravalha (233
kg) . Foram avaliados dois tratamentos, sendo um apenas com dejetos líquidos de suínos
(DLS) e outro com DLS + H3PO4, este último na quantidade de 3,5 mL L-1 de dejeto. Os
dejetos utilizados na compostagem tiveram como origem animais em fase de terminação
criados no sistema de confinamento total.
A aplicação dos dejetos às leiras foi realizada uma vez por semana, onde a dose
total foi adicionada em dois momentos: no primeiro, aplicava-se a metade do DLS e , a
máquina de revolvimento percorria toda a leira. Em seguida, era adicionado o restante
dos DLS e a máquina voltava revolvendo a leira em sentido contrário. Na leira com DLS
+ H3PO4, o procedimento foi o mesmo, porém o ácido era adicionado ao DLS logo antes
da aplicação. O volume total de DLS adicionado às leiras durante os primeiros 106 dias
de compostagem foi de 3.936 L. No período entre 106 e 157 dias cessou a adição de
dejetos e as leiras foram apenas revolvidas semanalmente..
Dois dias após a aplicação do DLS realizava-se o revolvimento da massa de
compostagem, para a oxigenação e a redução de umidade do material.
As emissões de CO2 e CH4 foram avaliadas através de câmaras estáticas com
0,245 m de diâmetro e 0,21 m de altura. As coletas eram realizadas imediatamente antes
e após cada adição de DLS e do revolvimento das leiras, em três repetições por leira. A
coleta de GEE no interior das câmaras foi feita com seringas de polipropileno em quatro
tempos (0, 3, 6 e 9 minutos) após a colocação das câmaras sobre a leira. A determinação
das concentrações de CO2 e CH4 foi realizada em um cromatógrafo específico à análise
de GEE (SHIMADZU, modelo GC-2014 Greenhouse).
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nos primeiros 15 dias os fluxos de CH4 foram próximos a zero e similares em
ambos os tratamentos. Após esse período e até aproximadamente 70 dias, os fluxos de
CH4 aumentaram e foram mais intensos no tratamento em que não houve adição de
H3PO4 (Figura 1). As menores emissões de CH4 no tratamento com acidificação podem
ser atribuídas à redução na atividade das bactérias metanogênicas causada pela redução
do pH, conforme relatado por Ottosen et al. (2009).
Após 100 dias de compostagem, a emissão de CH 4 baixou para próximo a zero,
novamente, em ambos os tratamentos (Figura 1). Tal resultado coincidiu com o momento
em que cessou a adição dos dejetos nas leiras, indicando que, pelo menos uma parte
significativa do CH4 emitido durante o período anterior era oriundo dos próprios dejetos..
Essa hipótese é reforçada pelo fato de que os maiores picos de emissão de CH4
ocorreram sempre logo após a aplicação dos dejetos, com rápida diminuição até a
aplicação seguinte (Figura 1).
Contrariamente ao CH4, as emissões de CO2 aumentaram dede o início da
compostagem (Figura 1), devido a adição de dejetos ao composto, sendo que os maiores
picos eram observados logo após o revolvimento e a consequente oxigenação das leiras.
Entre os 70 e 90 dias, as emissões de CO 2 foram superiores no tratamento sem a
utilização de ácido (Figura 1). É provável que a acidificação tenha prejudicado a atividade
microbiana na massa de compostagem neste período. No restante do experimento, as
emissões, em ambos os tratamentos, mantiveram-se próximas.
A redução gradativa das emissões de CO2 partir do 100º dia, indica a diminuição da
atividade microbiana e a estabilização do composto orgânico, fruto da diminuição do
carbono (C) disponível aos microrganismos e da humificação do composto .
CONCLUSÃO
A adição de ácido fosfórico (H3PO4) durante a compostagem automatizada de
dejetos líquidos de suínos mostrou-se eficiente na redução das emissões de CH4 durante
o processo, tendo pouco efeito na emissão de CO2.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, v.32, n.1, p. 40-44, 2007.
FUKUMOTO, Y. et. al. Effects of struvite formation and nitratation promotion on
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GUARDIA, A. de. et. al. Comparison of five organic wastes regarding their behavior during
composting: part 2, nitrogen dynamic. Waste Management, v. 30, p. 415-425, 2010.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Produção da Pecuária
Municipal 2010. Rio de Janeiro, v. 38, p. 1-65, 2010. Disponível em
<http//:www.ibge.gov.br> Acesso em: 19 de setembro de 2012.
OTTOSEN, L. D. M. ET AL. Observations on microbial activity in acidified pig slurry.
Biosystems Engineering, 102: 291-297, 2009.
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PAILLAT, J. M. et. al. Predicting ammonia and carbon dioxide emissions from carbon and
nitrogen biodegradability during animal waste composting. Atmospheric Environment,
v.29, p.6833-6842, 2005.
SARDÁ, L. G. et. al. Redução da emissão de CO2, CH4 e H2S através da compostagem
de dejetos suínos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 14, n.
9, p. 1008-1013, 2010.
VANOTTI, M. B.; SZOGI, A. A.; VIVES, C. A. Greenhouse gas emission reduction and
environmental quality improvement from implementation of aerobic waste treatment
systems in swine farms. Waste Management, v. 28, p. 759-766, 2008.
1600
DLS
DLS + H3PO4
Fluxo CH4, mg m-2 h-1
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
70000
DLS
DLS + H3PO4
Fluxo CO2, mg m-2 h-1
60000
50000
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10000
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Tempo (dias)
Figura 1. Emissões de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), sem e com adição de ácido
fosfórico (H3PO4) às leiras de compostagem dos dejetos líquidos de suínos (DLS).