Estudo da biodegradação de carcaças de aves por meio do processo de compostagem em biodigestores fechados descontínuos

425 Eng Sanit Ambient | v .24 n.3 | maio/jun 2019 | 425-429 RESUMO O estudo da biodegradação de carcaças de av es por meio da compostagem em biodigestores f echados descontínuos possibilitou a av aliação da compostagem como forma alt ernativa para o tr atamento dos resíduos sólidos gerados nas gr anjas. O estudo iniciou com a caracterização dos resíduo s que seriam usados no processo e tr anscorreu por meio das análises e do monitorament o dos parâmetr os identi\ue61ficados para avaliar o processo de compo stagem dentro do biodigestor . A compostagem se mostrou satisfat ória ao \ue61final do processo, sendo que t odas as carcaças for am totalmente degradadas e não apr esentaram riscos ambientais. Palavr as-chave: avicultur a; carcaças; compostagem; resíduos sólidos. \ue61eUniversidade F eder al de Viçosa \u2013 Viçosa (MG), Brasil. * A utor correspondente: telgardoni@hotmail. com Recebido: 12/06/ 2013 \u2013 Aceito: 17 / 05/2018 \u2013 Reg. ABES: 118916 Nota T écnica Estudo da biodegradação de car caç as de a v es por meio do proc e sso de compostagem em biodigestores f echado s de scontínuo s Study of poultry carcass biodegr adation thr ough the Composting pr ocess in closed disc ontinuous digesters Rafael Artur de Paiva Gar doni¹* , Mônica de Abreu Az ev edo¹ ABSTRA CT The study on poultry carcasses\u2019 biodegradation thr ough composting in closed discontinuous digesters enabled the evaluation of composting as an alternativ e for the treatment of solid w aste generated on far ms. The study began with the characterization of the waste that w ould be used in the process and w ent through the analysis and monitoring of the identi\ue61fied parameter s to evaluate the composting pr ocess inside the digester . The composting was f ound satisfactory at the end of the process, and all car casses wer e totally degraded and did not pr esent any envir onmental risks. Ke ywords: avicultur e; carcass; composting; solid waste. INTRODUÇÃ O A produção m undial de carne de frango , segundo dados do Uni ted States Department of A gr icultur e (USD A), foi estimada em 81,137 milhões de toneladas, em 2011, sendo o Bra sil o terceiro maio r produt or , com 13,058 milhões de toneladas, pr ecedido apenas pelos Estados Unidos e pela China, que ocupam o primeiro e o segundo luga r , respectivament e (UBAB EF , 2012). A atividade a presenta pa pel expressivo n a atual econo - mia brasileira, geran do empreg os diretos e indiret os. Os\ue61f subpr odutos da atividade h umana têm consti tuído sérios problemas de pol uição ambien - tal, associada à es cassez de recursos nat urais. Ao lado do cr escimento dos índices pr o du tivos, cresce também a preocupação com os ef eitos das criações intensivas de a ves sobre o m eio ambien te, principalmen te no que diz res peito à geração e à disposição dos resíduos p roduzidos (cama de frangos e ca rcaça de aves), con siderando que a mortalidade média de aves é de 3,5% (PERDOM O, 2001). Baseando-se nessa mo r - talidade média de aves dura nte toda a fase de engo rda e considerando a prod ução brasileira de 13,058 milhõ es de ton eladas de f rang o em 2011 e mundial de 81,137 milhões de tone ladas no mesmo ano , po demos perceber a grande quan tidade de carcaças que devem ter sido descar - tadas duran te esse perío do de prod ução (UBABEF , 2012). A\ue61f Figura 1 ap resenta a prod ução brasileira de frangos nos últimos anos. DOI: 10 . 1590 /S1413\ue61f41522019118916 Figura 1 \u2013 Pr odução brasileira de carne de frango . 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 200 7 2008 2009 2010 2011 13,05 12, 23 10 ,98 10, 94 10,31 9, 3 4 8,95 8,49 7, 8 4 7, 5 2 6 , 74 5,98 426 Eng Sanit Ambient | v .24 n.3 | maio/jun 2019 | 425-429 Gardoni, R.A .P . & Az evedo, M.A . Acr edita-se que a maioria dessas car caças tenha sido disposta de maneira inadequada, co mpro metendo o meio amb iente. Se as car ca- ças de aves r esultant es da morte natural em nív eis tão altos de produ- ção não são eliminadas por meio de métodos am bientalment e aceitá- veis, a expansão da ind ústria no futuro será limitada por restrições e ou leis regula mentares. Os m étodos p ara a eliminação de car caças de aves in cluem o enterram ento , a incineração e a compostagem. Es ta é uma forma de tra tamento r elativamen te bara to e está ganhando am pla aceitação . C om o uso dos biodigest ores, as car caças, junto à \u201c cama de frango \u201d , poderão ser transfo rmadas em um composto o rgânico com elevado potencial fertilizante , po dendo ser comercializado o u utili - zado nas pr opriedades. O objetivo p rincipal deste estudo foi o desen volvimen to de uma metodologia especí\ue61eca para a compostagem o timizada de carcaças de animais j unto à \u201c cama de frang o \u201d ori undas da agroindú stria p or meio de biodigesto res fechados descon tínuos com a p rodução de um com posto orgâ nico de valor comercial ao \ue61enal do pr ocess o . Pretende-se\ue61f assim evitar pr oblemas de saúde pú blica (prolif eração de vetores de doen - ças) e amb ientais (con taminação de águas super\ue61eciais e solo por cho- rume, entre o utros). MET ODOL OGIA O processo de degradação das carcaças de frang o ocorreu em duas etapas, sendo a primeira r ea lizada no int erior do biodigestor (degra - dação) e a segunda (fase de maturação) em pátio de co mpostagem. T odo o processo de degradação na primeira etapa f oi descontín uo e fechado . Descontínuo , porq ue os resíduos fo ram depositados uma única vez no equipam ento at é o tratament o \ue61enal; fechado, por que todo o processo ocorreu de f orma a não deixar exposto o mat eria l duran te a com p ostagem, evitando a co ntaminação do solo , a proli - feração de veto res e o conta to físico com as pessoas, a \ue61em de garan - tir a biossegurança do pr ocesso de t ratam ento . O biodigestor fo i construído com dimen sõ es de 1 × 1 × 2 m e fundo vazado . A aera - ção for çada o correu por m eio de lanças dispostas em pontos distin - tos ao long o da parede lateral do biodiges tor , alimen tadas p or um ventilador cen trífugo de alta pressão , com potência de 2 CV . A uni - dade também possuía sondas para con trole de tem peratura situadas na base, no centr o e no topo do biodigest or . A fase de degradação teve duração de 49 dias no in terior do biodigesto r e mais 30 dias de mat uração que aconteceu em pá tio a céu aber to . A utilização dessa tecnologia teve como o bjetivo básico a aceleração do processo de degradação das carcaças de animais, f ormando , ao \ue61enal do processo, um com posto rico em húmus, o b iofertilizante. A Figura\ue61f2 ilus tra o equipamen to utilizado no experimento . Ant es da realização do exp erimento f oi necessário fazer a carac - terização dos mat eriais utilizados no pr o cesso , pois para que a com postagem seja efetiva, alguns parâmetros devem ser avaliados e moni torados, como pH, teor de á gua (umidade), t amanho das pa r - tículas, aeração, tem peratura e nu trientes. O tratamen to via com - postagem utilizou os r esíduos gerados nas pr óprias granjas de modo a garan tir o desenvolvimen to susten tável duran te todo o processo . Os\ue61f resíduos u tilizados foram as car caças de aves (morte na tural), a cama de frango e a palha. P ara conhecer as particularidades de cad a resíduo e o funcio namen to dos componen tes do sistema de tra ta - ment o foi realizada a caracterização dos materiais de m odo a garan - tir o funcionamen to do processo . A\ue61fT abela 1 a presenta os res ultados obtidos no pr ocesso de caracterizaç ão dos com ponentes an tes de serem inseridos no pr otótipo . Pa ra a montagem do experimen to foi adicionado n o interior do biodigesto r uma primeira camada de palha para pro mover a ret enção de umidade e evitar o escoament o de líquidos, sobre a qual fo ram inter - caladas camadas de cama de frango e de car caças de aves. A qua ntidade de cama de frango u tilizada foi su\ue61eciente pa ra cobrir as carcaças, que fora m dispostas com um pequeno espaçamen to entre elas, a \ue61em de se evitar a formação de zona s de anaerobiose. P ara o moni toramen to do experimento , fora m coletadas amostras em difer entes pon tos e T abela 1 \u2013 Caracterização dos componentes. Parâmetr o Cama de frango Carcaças Palha Umidade (%) 52 ,0 5 68,05 7 11,2 Sólidos totais volát eis (%) 88,53 91,523 96, 45 Carbono (%) 49 ,1 8 50,846 53,58 Nitrogênio (%) 3,88 7 ,738805 0,6 C.N -1 12,68 6, 57027 89, 3 pH 6,5 6 6,2 5 7, 3 1 Figura 2 \u2013 Detalhe do biodigestor f echado descontínuo. 427 Eng Sanit Ambient | v .24 n.3 | maio/jun 2019 | 425-429 Biodegradação de car caças através da compostagem pro fundidades do biodigestor , para que hou vesse melhor rep resenta- tividade do material amos trado do composto . Os parâmetros mo ni - torados semanalmen te fora m: carbono orgâ nico total (COT), nitrogê - nio total K jeldahl (NTK), relação carbono/nitr ogênio (relação C.N -1 ), pH, teor de água (umidade) e sólidos totai s voláteis (STV). As análises microb iológicas foram realizadas a pós o p eríodo de degradação e no \ue61enal da maturação , enquan to os metais, os n utrientes e a capacidade de troca catiônica (CTC) f oram realizados somen te após o tratam ento total. A tem peratura fo i monitorada dia ri amen te em três pont os dis- tintos no in terior do biodigest or . O COT foi determinado pelo método W al kley-Black (GA TTO et\ue61f al ., 2009) e a determinação de N foi baseada no Standard M ethods método 4500-N. O método emp regado para quan ti\ue61ecação de coli - formes to tais e E. coli f oi o do Substra to Def inido Colilert ® \u2014 o-nitro fenil-b-D-galactopiran osídeo (ONPG) e 4-metilumbeliferil - -b-D-glucuronídeo (MUG). Os meta is e os micronu trientes fora m obtidos utilizando-se o mét o do 3030-I, do Standa rd Methods . RESUL T ADOS E DISCUSSÃ O As experiências fora m iniciadas para um ciclo de aeração de cinco minu tos a cada 12 horas, sendo os resultados semana is expressos na T abela 2. A variação na concen tração de C refletiu a ação microbiana. Os\ue61f valores inicia is de N se mostraram baixos em razão da di\ue61eculdade de a amostra rep resentar toda a massa, em virtude de as car caças s erem dispostas de forma in teira, sem cortes. As car caças s e ap resentaram com maio r concentração de N do que a ca ma de frango e a palha. Assim, à medida que e las foram sendo decom postas, a concentração de N foi dimin uindo. A r elação adequada de C e N determina a velo - cidade de degradação da massa de resíduos. Segundo H enr y (2003) apud Paiva (2008), na co mpostagem de carcaça de a nimais, os v alores iniciais adequados para a r elação C.N -1 de vem estar en tre 10 e 20. De acordo co m as primeiras análises, pode-se p erceber que a re lação C.N -1 se apr esentou sa tisfatória duran te o pr o cesso: mesmo iniciando co m uma relação baixa, os r esíduos se apr esentaram totalmen te degrada - dos ao \ue61enal do processo . Ainda de acordo co m os auto res, na com - postagem de carcaças de a nimais a faixa ótima de teor de á gua s eria entre 40 e 60%. O t eor de água foi corrigido ao lon go do processo de modo que at endesse a umidade ótima, sofrendo variações ao longo da degradação. N o perío do de mat uração (que ocorreu em local aberto), a umidade se mostro u muito acim a da faixa recomendada, mas isto ocorr eu em razão do per íodo de chuvas. Con diçõ es\ue61fácidas são prej udiciais aos microrga nismos aeróbios r eduzindo a veloci - dade da compostag em (GRA VES et \ue61f al ., 2000 apud P AIV A, 2008). Pa ra a maioria dos micror ganismos, a faixa ótima de pH está en tre 6\ue61f e 8,0, facilitando , assim, a ação microbian a e aumentan do a veloci - dade de degradação. A o \ue61enal do processo de com postagem, o com - posto formado t ende a apr esentar pH na faixa alcalina en tre 7,5 e 9,0 (PEREIRA NETO , 2004). P ortanto , os resultados ob tidos p ara pH demo nstraram que esse parâmetro se enq uadrou aos valores r ecomendados ao \ue61enal do trata - ment o, sendo que os valor es iniciais pró ximos a 8 indicaram degra - dação acelerada da massa de resíduos. A r edução dos valores de STV indicou a transf ormação da matéria or gânica em material minera - lizado . O decréscimo dos valores desse parâmetro in dica a relação direta que há en tre STV e COT , indicando o t eor de matéria or gâ - nica presen te na massa de com p ostagem. A tem peratura den tro do pro tótipo atingi u valores pró ximos a 75°C, sendo esse parâmetro um re\ue61dexo da a tividade microbiológica, em que valo res elevados contri - buem para a eliminação de o rganismos patogênicos, t ornando-se um parâmetro crí tico do processo de compostagem. O rá pido aum ento da tempera tura nos primeiros dias indico u a degradação acelerada dos resíduos, co nforme ap resentado na Figura 3. T abela 2 \u2013 Primeiros r esultados obtidos da biodegradação de carcaças de ave s. Amostra Análises C OT (%) NTK (%) C.N -1 Umida- de (%) pH (em água) STV (%) C TC (cmol c .dm -3 ) I 4 8 , 07 3,0 3 15,84 56, 10 8,4 8 86, 53 NA II 49, 3 7 5,5 4 8,91 49,4 4 7, 9 6 88,8 7 III 49 ,81 5, 59 8,91 45,92 7 ,86 8 9,6 5 IV 48,30 4,45 10,85 33,96 8,20 86,93 V 4 7, 1 8 4,00 11,80 29 ,80 8,01 84 , 92 VI 44,35 4,21 1 0, 5 3 60,0 8 8, 65 79.83 VII 41, 94 3, 16 13, 27 61, 00 8 , 22 75 , 50 VIII 42, 68 3,38 1 2 ,6 3 5 7, 2 4 8,75 7 6,83 Maturação 3 7, 3 2 3,4 8 10,7 2 70,4 8,41 67, 1 8 68, 12 CO T : carbono orgânico total; NTK: nitrogênio t otal Kjeldahl; STV : sólidos totais voláteis; CT C : capacidade de troca catiônica; NA: não analisado. Figura 3 \u2013 Monitor amento da temperatura dur ante fase de degradação. °C 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 5 15 25 20 30 35 45 50 40 Dias Base Centro Ambiente T opo 428 Eng Sanit Ambient | v .24 n.3 | maio/jun 2019 | 425-429 Gardoni, R.A .P . & Az evedo, M.A . Fo ram avaliadas as tem peraturas em três zo nas diferen tes de modo a repr esentar melho r toda a massa de resíduos. A tem peratura fo i con - trolada em uma faixa de 40 a 60°C, sendo que alguns a utor es indicam a tempera tura ideal em torno de 55°C. Os picos a presen tados na Figura\ue61f 3 fora m decorrentes da corr eção do teor de água, sendo que a quan ti- dade de água presen te é essencial para que o pr o cesso de com posta- gem ocorra de forma adeq uada e acelerada. A CTC é um parâmetro utilizado para avaliar o gra u de humi\ue61ecação do com posto, uma v ez que mede a capacidade do com posto em absorver cátions, o q ue está dire- tament e relacionado ao índice de h umi\ue61ecação do material. Segundo Kiehl (1998) apud Mat os (2006), um b om co mposto deverá ap resen- tar CTC de 60 a 80 cmol c .dm -3 . N o experimento , a CTC fo i avaliada somen te ao \ue61enal do tratamen to, ob tendo-se valor de 68,12\ue61f cmol c . dm -3 , estando , portanto , de acordo co m os valores considerados adeq uados para o com posto orgânico , confo rme preconizados por Kiehl (1998). O\ue61f COT variou dura nte o período do experimento de 48 a 37% (T abela\ue61f 2), hav endo, portan to, r edução de 22% duran te todo período do t rata - ment o. P aiva\ue61f(2008), trabal hando co m a compostagem de car caça de frango pelo método das leiras está ticas aeradas, obteve red uções de médias de 29% em seus experimentos. Dessa\ue61ff orma, pôde-s e veri\ue61ecar que o pr ocesso de compostagem f oi e\ue61ecaz no tratamen to das carca - ças e da cama de frango . A pós passar pelo processo de tratamen to, o mat eri al se apr esentou co m excelente q ualid ade, sob o pon to de vista microb iológico, por a presentar valor es menores q ue 1 para coliformes termoto lerantes, conf orme apr esentado na T abela 3. Espera-se, ao \ue61enal do processo de compostag em, que todas as car - caças sejam totalment e degradad as e não a presentem ris cos amb ien- tais. Com a inten ção de avaliar futuramen te o potencial fertilizante do mat eri al estabilizado , a T abela 4 ap resenta, em teores t otais, os nu tr ient es e os metais encon trados nas análises realizadas ao \ue61enal do processo de trata mento . Os nu trientes e os metais enco ntrados ao \ue61enal do processo de tratamen to rati\ue61ecam o pot encial uso do composto orgâ nico como insumo agrícola. Segundo M ukhtar et\ue61fal . (2004) apu d Paiva (2008), o com posto \ue61enal produzido por meio do p rocesso de compostagem de carcaças de anim ais apr esenta uma série de nutrient es em sua com - posição, co mo N, P , K, Ca, Mg, S, Mn, Zn e Cu, os quais fo ram con- \ue61ermados pelas análises realizadas ao \ue61enal do processo de tratam ento , sendo obser vada também a presença de Cd, Cr , Pb, N i, Fe e B, p rova- velmen te em função da alimentação fo rnecida nas granjas. A pr esença de metais pesados como Cd e Pb pode ser de corren te da tinta utilizada na pin tura das paredes int ernas e na tampa superior do b iodigestor , recomen dando assim que estudos fu turos realizem tais análises para com provação dessa hi pótese. CONCL USÕES A com postagem é um processo biológico de recicla gem de nutrient es, podendo ser empregada desde que algun s parâmetros sejam adap tados para que as car caças possam ser de com postas de maneira e\ue61eciente e segura, sem que haja disseminação de doenças, principalmen te quando não se sabe a causa da mortalidade das aves. O em prego da co mpos- tagem justi\ue61eca-se no trata mento e na recicla gem dos resíduos sólidos gerados em aviá rios e abatedouros de aves por acelerar a deco mposição do mat eri al orgâ nico presente no co nteúdo . O processo de biodegra- dação das carcaças de frango n o biodigestor se mostro u satisfató rio. P orém, há necessidade de os biodiges tores serem operados sob dife- ren tes condições, variando-se os diversos parâmetr os que contr olam a velocidade do processo de com postagem. Fo i obser vado, ao lo ngo dos trabalhos, que seria interes sante a realização de ou tros trabalhos para avaliação da emissão de gases ao long o de todo o processo e também o potencial fertilizante do p roduto \ue61enal g erado. F ONTE DE FINANCIAMENT O Conselho Nacio nal de Des env olvimento Cien tífico e T ecnológico (CNP q), H3M soluções Ambien tais e GIS. T abela 3 \u2013 Resultados microbiológico s após tratamento no interior do biodigestor . Análises (NMP .g -1 ) Amostras Início da maturação Final da maturação Salmonella NA NA Coliformes t otais 2, 5 × 10 2 1,6 × 10 2 Coliformes T ermotolerantes ( Escherichia coli ) 2, 1 × 10 1 Clostridium NA NA NMP: número mais pr ováv el; NA: não analisado. Análises Composto N P K Ca S Mg Mn Zn Cu Cd Cr Pb Ni Fe B % ppm 3,5 3,0 2,3 3,8 0, 8 1, 2 914 1 17 121 0,6 4,2 15 6,7 4152 46 ,7 T abela 4 \u2013 Resultados das análises de caracterização do composto \ue61einal. 429 Eng Sanit Ambient | v .24 n.3 | maio/jun 2019 | 425-429 Biodegradação de car caças através da compostagem AMERICAN PUBLIC HEAL TH ASSOCIA TION (APHA). (2012) Standard M ethods for the Examina tion of Wat er and Wast ewater . 22 ed. American Public Health Association, American W ater Work s Association, W ater Envir onment F ederation. W ashington, DC. GA TT O, A.; BARROS, N.F .; NOV AIS, R.F .; SIL V A, I.R .; MENDONÇA , E .S.; VILLANI, E .M.A . (2009) Comparação de métodos de deter minação do carbono orgânico em solos cultivado s com eucalipto. Re vista Brasileira de Ciência do Solo , v . 33, n. 3, p. 735\ue61d 7 40. http:/ / dx.doi. org/10 . 1590/S0100\ue61d06832009000 300026 KIEHL , E . J. (1998) Manual de compo stagem: maturação e qualidade do composto . 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( 2012) R elatório anual 2012 . São Paulo: UBABEF . Disponível em: /www .ubabef . com.br / publicacoes>. Acesso em: 18 abr . 2013. REFERÊNCIAS © 2019 Associação Brasileir a de Engenharia Sanitária e Ambiental Este é um artigo de acesso aberto distribuído nos termos de licença Cr eative Commons.

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