Dissertacao Maria Das Gracas

UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO PR-REITORIA ACADMICA

COORDENAO GERAL DE PS-GRADUAO MESTRADO EM DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS AMBIENTAIS

MARIA DAS GRAAS CABRAL DE ARAJO

CONTROLE MICROBIOLGICO E ATIVIDADE ENZIMTICA EM COMPOSTAGEM DE RESDUOS DE

PODA DE RVORES E LODO DE ESGOTO

Recife 2011

i

MARIA DAS GRAAS CABRAL DE ARAJO



Dissertao apresentada ao Programa de Ps

Graduao em Desenvolvimento em Processos

Ambientais da Universidade Catlica de Pernambuco

como pr-requisito para obteno do ttulo de Mestre em Desenvolvimento de Processos Ambientais. rea de Concentrao: Desenvolvimento em Processos Ambientais.

Linha de Pesquisa: Biotecnologia e Meio Ambiente.

Orientadora: Prof. Dr. Alexandra Amorim Salgueiro Co-orientadora: Prof. Dr. Clarissa Daisy da Costa Albuquerque

Recife 2011

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Maria das Graas Cabral de Arajo

Examinadores:

___________________________________________________ Prof. Dr. Alexandra Amorim Salgueiro (Orientadora) Universidade Catlica de Pernambuco - UNICAP

___________________________________________________ Prof. Dr. Arminda Saconi Messias (titular interno) Universidade Catlica de Pernambuco - UNICAP

___________________________________________________ Prof. Dr. Maria Los ngeles Perez Fernandez Palha (titular externo)

Universidade Federal de Pernambuco - UFPE Defendida em: 25 de maro de 2011 Coordenadora: Prof. Dr. Alexandra Amorim Salgueiro

iii

Dedico a Deus, pela presena constante em minha vida, auxiliando e amparando nessa longa caminhada. Aos meus queridos pais, Joo Cabral (in memorium) e Cosmea Leo, que partiram deixando-nos um testemunho inesquecvel de amor e f e pelo dom da vida. Ao meu irmo Jaime (in memorium) e aos irmos e familiares, em especial professora Alexandra Amorim Salgueiro, pela orientao, confiana e dedicao compartilhada durante todo o Mestrado.

iv

A mente que se abre a uma nova idia jamais voltar ao

seu tamanho original

Albert Einstein

v

AGRADECIMENTOS A Deus, por ter me dado foras, iluminando meu caminho para que pudesse concluir

mais uma etapa da minha vida.

Ao meus pais (in memorium), por ter sido minha estrutura familiar por muitos anos,

que me ensinaram a lutar por idias, atravs do exemplo de vida e de trabalho,

coraes bondosos que dedicaram toda sua vida famlia, por todo o amor que

ambos me dedicaram meu eterno agradecimento.

Aos meus irmos, pelo carinho e ateno que sempre tiveram comigo, e em especial

a minha irm Joslita, que esteve ao meu lado, com quem dividi as minhas

ansiedades e inquietaes apoiando e me fazendo acreditar que nada impossvel, e

que abriu mo de muitas coisas para me proporcionar a realizao desse trabalho.

professora orientadora Dr. Alexandra Salgueiro, pela sua tranqilidade, dedicao

e domnio, um exemplo de profissionalismo e competncia, e sobretudo pela pessoa

humana e maravilhosa que no mediu em nenhum momento esforos para me

auxiliar nessa produo cientfica, pela qual tenho profunda estima e admirao.

minha co-orientadora Prof Dr Clarissa Daisy da Costa Albuquerque, pelo

conhecimento transmitido.

professora Dr Arminda Messias, pelos ensinamentos e conhecimentos transmitidos

durante o Mestrado.

Ao professor Srgio Paiva, pela sua ateno, tranqilidade e disponibilidade nos

auxiliando nos trabalhos de laboratrio, e compartilhando os seus conhecimentos

cientficos para o fazer dessa dissertao.

estagiria Alexciana, pela dedicao e esforos em compartilhar comigo os

trabalhos de laboratrio. E s demais estagirias, Rebeca e Ntalia, que auxiliaram na

realizao desse trabalho.

vi

Ao Colega Francisco Canid de Arajo, que se disponibilizou a colaborar com seu

conhecimento para realizao dos experimentos em campo, dando toda a sua

ateno para que esse experimento fosse bem sucedido.

Ao Instituto Agronmico de Pernambuco - IPA nas pessoas do diretor Presidente Dr.

Jlio Zo de Brito, diretor tcnico Genil Gomes da Silva e gerente administrativo do

Centro de Treinamento do IPA CETREINO, Ulisses Arruda de Melo Cavalcanti

Azedo, pela gentileza do bom acolhimento e por nos ter cedido uma rea para

realizao dos experimentos em campo.

Gerncia da Regional Carpina na pessoa do gerente Claudemir Monteiro de

Vasconcelos e dos supervisores Uzzai Cordeiro Silva e Francisco Canid de Arajo,

pela ateno, pacincia, compreenso, incentivo e apoio nos momentos de incerteza,

meu muito obrigado, pois, a contribuio de vocs foi valiosa na realizao desse

trabalho. Agradeo tambm a Slvio pelo seu interesse e dedicao em colaborar nos

experimentos de campo.

A Companhia Pernambucana de Saneamento COMPESA, por nos ter fornecido o

resduo de lodo de esgoto utilizado na compostagem.

Empresa Municipal de Limpeza Urbanizao EMLURB, por ter colaborado no

fornecimento dos resduos de poda para os experimentos de laboratrio e campo.

Universidade Catlica de Pernambuco - UNICAP, na pessoa do Magnfico Reitor

Prof. Dr. Pe. Pedro Rubens de Oliveira pelo acesso e utilizao das instalaes dos

laboratrios.

toda equipe dos laboratrios de Qumica, pela ateno, acolhimento e colaborao

nos experimentos.

Maria de Ftima Gonalves de Oliveira, pelo apoio tcnico e orientaes durante os

experimentos; que no mediu esforo para colaborar.

vii

Aos professores do curso de Mestrado Desenvolvimento de Processos Ambientais,

pelo apoio e inspirao no amadurecimento dos meus conhecimentos e conceitos que

me levaram execuo e concluso dessa Dissertao.

Aos amigos que fiz durante o curso, pela verdadeira amizade que construmos; em

particular, queles que estavam sempre ao meu lado, Amanda, Jaceline e Cludia.

Dr Eliane Noya, pela colaborao e incentivo.

Por fim, gostaria de agradecer a todos que contriburam direta ou indiretamente para

que esse trabalho fosse realizado, meu eterno AGRADECIMENTO.

Batalhei, insisti e finalmente consegui galgar mais um degrau em minha vida.

viii

SUMRIO LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. xi LISTA DE TABELAS ................................................................................................xiii RESUMO................................................................................................................... xv ABSTRACT.............................................................................................................. xvi CAPTULO I........................................................................................................... 171.1 INTRODUO................................................................................................. 171.2 OBJETIVOS..................................................................................................... 191.2.1 Objetivo Geral .............................................................................................. 19

1.2.2 Objetivos especficos ................................................................................... 19

1.3 REVISO DE LITERATURA .......................................................................... 201.3.1 Resduos slidos urbanos ........................................................................... 20

1.3.2 Classificao dos resduos slidos.............................................................. 21

1.3.3 Poltica nacional de resduos slidos.......................................................... 22

1.3.4 Lodo de esgoto ............................................................................................ 23

1.3.4.1 Processo de tratamento de esgoto............................................................. 23

1..3.4.2 Processos de tratamento de lodo de esgoto............................................ 24

1.3.4.3 Caractersticas fsico-qumicas de lodo de esgoto..................................... 25

1.3.4.4 Aplicao de lodo de esgoto .................................................................... 26

1.3.5 Resduos de poda urbana............................................................................ 26

1.3.6 Compostagem............................................................................................... 29

1.3.6.1 Fundamento bsico .................................................................................. 29

1.3.6.2 Compostagem de resduos slidos ......................................................... 30

1.3.6.3 Fases da compostagem............................................................................ 30

1.3.6.4 Biodegradao........................................................................................... 31

1.3.6.5 Fatores que influenciam o processo de compostagem.............................. 35

1.3.6.6 Produto final de compostagem................................................................. 38

1.4 REFERNCIAS................................................................................................ 39CAPTULO II........................................................................................................ 452.1 RESUMO ......................................................................................................... 462.2 INTRODUO ................................................................................................ 47

ix

2.3 MATERIAL E MTODOS................................................................................ 492.3.1. Resduos orgnicos .................................................................................... 49

2.3.2 Preparao das pilhas de compostagem..................................................... 49

2.3.3 Amostragem e extrao ............................................................................... 51

2.3.4 Determinaes fsico-qumicas................................................................... 51

2.3.5 Determinaes microbiolgicas................................................................... 52

2.3.6 Determinao de atividades enzimticas..................................................... 54

2.4 RESULTADOS E DISCUSSO ..................................................................... 552.4.1 Caracterizao dos resduos slidos ......................................................... 55

2.4.2 Compostagem de poda de rvores e lodo de esgoto em laboratrio........ 56

2.4.3 Compostagem de poda de rvores, lodo de esgoto e esterco em campo 69

2.4.4 Caracterizao do produto final.................................................................. 81

2.5 CONCLUSES ............................................................................................... 842.6 REFERNCIAS................................................................................................ 85CAPTULO III ........................................................................................................ 883 CONCLUSES GERAIS ................................................................................... 88

x

LISTA DE FIGURAS

CAPTULO I Figura 1 Fases da compostagem..................................................................... 31 CAPTULO II Figura 1 Pilhas de compostagem em experimento de laboratrio..................... 57Figura 2 Compostagem de poda urbana e lodo de esgoto na proporo 1:1 no tratamento A em laboratrio: (a) no incio do experimento; (b) com 30 dias de

compostagem e (c) com 60 dias.......................................................................... 58

Figura 3 Valores mdios de temperatura e umidade do ambiente durante a compostagem em laboratrio.............................................................................. 59

Figura 4 Temperatura mdia durante a compostagem no tratamento A de resduos de poda de rvores e lodo de esgoto no topo, centro e base............. 60

Figura 5 Temperatura mdia durante a compostagem no tratamento B de resduos de poda de rvores e lodo de esgoto no topo, centro e

base...................................................................................................................... 61

Figura 6 Temperatura mdia durante a compostagem no tratamento C de resduos de poda de rvores e lodo de esgoto no topo, centro e

base...................................................................................................................... 62

Figura 7 Umidade mdia das pilhas de compostagem nos trs tratamentos em laboratrio............................................................................................................ 64

Figura 8 Valores mdios de pH das pillhas de compostagem nos tratamentos em laboratrio...................................................................................................... 65

Figura 09 Compostagem de poda de rvores e lodo de esgoto em campo....... 70Figura 10 Valores mdios de temperatura e umidade do ambiente durante a compostagem em campo.................................................................................... 71

Figura 11 Temperatura mdia das pilhas de compostagem do tratamento I em campo................................................................................................................... 72

Figura 12 Temperatura mdia das pilhas de compostagem do tratamento II em campo.............................................................................................................

73

xi

Figura 13 Temperatura mdia das pilhas de compostagem do tratamento III em campo............................................................................................................. 74

Figura 14 Temperatura mdia das pilhas de compostagem do tratamento IV em campo............................................................................................................ 74

Figura 15 Valores mdios de pH das pilhas de compostagem em campo........ 75Figura 16 Umidade mdia das pilhas de compostagem em campo................... 76Figura 17 Atividades enzimticas positivas em compostagem em laboratrio: (a) celulase; (b) proteases; (c) fenoloxidase e (d) tanase.................................. 80

xii

LISTA DE TABELAS CAPTULO I Tabela 1 Caractersticas fsico-qumicas de lodos de esgoto............................ 25

Tabela 2 Caracterizao de poda urbana.......................................................... 28

CAPTULO II Tabela 1 Tratamentos de compostagem em campo.......................................... 50Tabela 2 Caracterizaes fsico-qumicas e microbiolgicas dos resduos slidos utilizados nas compostagens em laboratrio e campo............................ 56

Tabela 3 Quantidades dos componentes da compostagem em laboratrio ........................................................................................................... 57

Tabela 4 Composio microbiolgica das compostagens de poda urbana e lodo de esgoto (tratamento A) em laboratrio...................................................... 67

Tabela 5 Composio microbiolgica das compostagens de poda urbana e lodo de esgoto na presena de cal (tratamento B) em laboratrio...................... 67

Tabela 6 Composio microbiolgica das compostagens de poda urbana e lodo de esgoto na presena de cal e inculo (tratamento C) em laboratrio....... 68

Tabela 7 Percentuais de atividades enzimticas positivas durante a compostagem de poda urbana e lodo de esgoto em laboratrio......................... 69

Tabela 8 Quantidade em peso seco (kg) dos componentes da compostagem em campo............................................................................................................. 70

Tabela 9 Composio microbiolgica das compostagens de poda de rvores, lodo de esgoto e esterco bovino na presena de cal realizadas em campo

(tratamento I)........................................................................................................ 77

Tabela 10 Composio microbiolgica das compostagens de poda de rvores, lodo de esgoto e esterco bovino realizadas em campo (tratamento

II).......................................................................................................................... 77

Tabela 11 Composio microbiolgica das compostagens de poda de rvores, lodo de esgoto e esterco bovino na presena de cal realizadas em campo

(tratamento III)..................................................................................................... 78

xiii

Tabela 12 Composio microbiolgica das compostagens de poda de rvores, lodo de esgoto e esterco bovino realizadas em campo (tratamento

IV)....................................................................................................................... 78

Tabela 13 Caracterizao dos hmus obtidos nas compostagens de poda de rvores e lodo de esgoto em laboratrio (tratamentos A, B e C) e em campo

(tratamentos I, II, III e IV)..................................................................................... 82

xiv

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi reaproveitar poda de rvores urbanas e lodo de

esgoto para compostagem. Foi investigada a adio de cal hidratada e de inculos

em compostagem em laboratrio e em campo (esterco bovino). O contedo

microbiolgico, atividades enzimticas, temperatura, pH e concentraes de carbono

e nitrognio foram determinados. A contagem padro de bactrias e os fungos

(leveduras e fungos filamentosos) atingiram valores mximos na faixa de 1012 e de

108 UFC/mL, respectivamente. A calagem inibiu os coliformes totais e

termotolerantes, alm das Salmonellas e das quatro enzimas investigadas quando

foram utilizados cal e lodo de esgoto na proporo 1:1. Na compostagem em campo,

a massa no foi sanitizada, tendo sido utilizado 25 % p/p de cal em relao ao lodo

de esgoto; a fase termfila ocorreu durante um pequeno perodo. As atividades das

celulases, proteases, fenoloxidases e tanases atingiram os maiores percentuais na

fase ativa de degradao dos resduos. A umidade da compostagem em campo

variou entre 55 a 65 %. Durante as compostagens submetidas calagem, o pH

atingiu valores alcalinos enquanto nos demais tratamentos, esse parmetro foi em

torno da neutralidade. O hmus obtido apresentou a relao carbono:nitrognio

entre 9:1 e 16:1 com 60 dias de compostagem. A granulometria da poda urbana, o

volume dos resduos em tratamentos de laboratrio e a presena da cal

influenciaram a compostagem. Poda de rvores e lodo de esgoto podem ser

reaproveitados por tratamento de compostagem para produo de hmus cujo

produto final pode ser utilizado na recomposio de solo.

Palavras-chaves: resduos slidos, poda de rvores, lodo de esgoto, biodegradao, microbiologia, enzimas, hmus.

xv

xvi

ABSTRACT

The objective of this work was to reuse the urban tree pruning and sewage

sludge for composting. The addition of slaked lime and inocula to compost, both in

laboratory and in the field, was investigated. The microbiological content, enzyme

activities, temperature, pH and concentrations of carbon and nitrogen were

determined. The standard counting of bacteria and fungi (yeasts and filamentous

fungi) reached maximum values in the range of 1012 and 108 CFU/mL, respectively.

Liming inhibited the total coliforms and fecal coliforms. In addition, Salmonellas and

the four enzymes investigated were also inhibited when a 1:1 slaked lime to sewage

sludge ratio was used. In the experiments in the field, the mass was not sanitized

and was used slaked lime at 25 % w/w in relation to sewage sludge; the thermophilic

phase occurred in a short period. The activities of cellulases, proteases,

phenoloxidases and tannases reached the highest percentage in the active phase of

waste degradation. The moisture in the composting field ranged from 55 to 65%.

During the composting in the presence of slaked lime, pH reached alkaline values

while in other treatments, pH was around neutrality. The final product showed a

carbon: nitrogen ratio between 9 and 16 after 60 days of composting. The particle

size of the urban pruning, the volume of waste in laboratory treatments and the

presence of slaked lime influenced composting. The urban tree pruning and sewage

sludge can be reused after the composting treatment for humus production, whose

final product can be used in the recovery of soil.

Key-words: solid waste, tree pruning, sewage sludge, biodegradation, microbiology,

enzymes, humus.

ARAJO, M. G. C. Controle microbiolgico e atividade enzimtica em compostagem de resduos de poda de rvores e lodo de esgoto

17

CAPTULO I

1.1 INTRODUO

A saturao do ambiente com resduos oriundos de processos produtivos e

de consumo superam a capacidade de assimilao dos ecossistemas e

desencadeiam uma crise ecolgica de deteriorizao ambiental (LIMA,

FIGUEIREDO, 2006). A disposio no ambiente de resduos slidos vem sendo

responsvel por impactos deletrios ao homem e aos ecossistemas, sendo um dos

mais srios problemas ambientais no meio urbano, por ser crescente, diversificado e

constante (BARATTA-JNIOR, 2007).

A produo de resduos vem crescendo de forma acentuada, sobretudo em

pases em desenvolvimento, pelo aumento do consumo e pela falta de polticas de

saneamento bsico e de processamento de resduos. A disposio de resduos

slidos tem sido responsvel pela contaminao do solo e das guas superficiais e

subterrneas (RIBEIRO, MORIELLI, 2009).

Em 2007, de acordo com pesquisas realizadas pela Associao Brasileira de

Limpeza Pblica e Resduos Especiais (ABRELPE), foram gerados cerca de 174,4

milhes de toneladas de resduos slidos no Brasil. Os resduos urbanos atingiram o

percentual de 35 %, totalizando 61,5 milhes de toneladas, dentre todos os outros

resduos provenientes da sade, indstria, construo civil (RIBEIRO, MORIELLI,

2009). A quantidade de resduos no Nordeste atingiu 13.343 t/dia, gerando uma

mdia de 1.106 kg/habitantes/dia. Recife coletou 1.824 t/dia de resduos slidos

urbanos (1,20 kg/hab/dia); 29,62 % desse resduo foram coletados e descartados

em lixes a cu aberto; 31,8 %, destinados a aterros controlados e 38,6 %, em

aterros sanitrios (ABRELPE, 2007).

A constante preocupao com os problemas de poluio do ambiente,

associada escassez de recursos naturais impe alternativas para os resduos

slidos. Uma proposta a estabilizao desses resduos atravs de processos

biolgicos controlados, aerbios, caracterizados pela ao de micro-organismos do

solo, que realizam metabolismos complexos de natureza bioqumica, principalmente

por reaes de oxidao e de hidrlise em presena de oxignio (BIDONE, 2001).


18

Considerando que a quantidade de resduos slidos aumenta com o

crescimento da populao e com o desenvolvimento tecnolgico, urge o incentivo a

investigaes cientficas sobre seu destino final mais adequado. Dentre os resduos

orgnicos gerados em grandes quantidades nas cidades mais populosas e que no

tm sido gerenciados eficazmente e, por conseguinte, constituem um dos grandes

problemas, ressalta-se o lodo de esgoto e a poda de rvores que neste trabalho,

foram submetidos a tratamento de compostagem, visando diminuir impactos

ambientais.

Essa dissertao est apresentada em trs captulos; o primeiro captulo

apresenta a introduo, os objetivos e a reviso de literatura pertinente com as

respectivas referncias; o captulo seguinte apresenta um manuscrito a ser

submetido a uma revista cientfica e o terceiro captulo, as concluses gerais.


19

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Investigar o comportamento microbiolgico e a atividade enzimtica na

compostagem de resduos de poda urbana e lodo da estao de tratamento de

esgoto.

1.2.2 Objetivos especficos

Selecionar e triturar os resduos orgnicos a compostar; realizar compostagem com resduos de poda de rvores urbanas na presena

de lodo da estao de tratamento de esgoto e de esterco bovino;

determinar o contedo microbiolgico durante a compostagem; determinar atividade enzimtica hidroltica durante a compostagem; investigar parmetros fsico-qumicos durante a compostagem; caracterizar o produto final (hmus).


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1.3 REVISO DE LITERATURA

1.3.1 Resduos slidos urbanos

A elevada demanda por produtos industrializados e agrcolas, somando ao

desordenado crescimento populacional, tem levado a um dos principais problemas

que a humanidade est enfrentando: o descarte dos resduos de forma inadequada.

A palavra resduo de origem latina, residuum, significa ficar assentado no fundo de,

segundo Buenos (1988, apud BIDONE, 2001); na conotao atual do termo,

abrange restos, sobras, borras, sedimentos.

A populao mundial est frente a um grande problema de disposio de

resduos, particularmente em reas de crescimento urbano. O problema est

relacionado ao simples fato que as reas urbanas esto produzindo muitos resduos

e h pouco espao para sua disposio. Os resduos produzidos pela sociedade

devido industrializao e urbanizao tm crescido de forma exponencial e,

consequentemente, resulta em problemas na rea de gesto de resduo. Durante o

primeiro sculo da revoluo industrial, o volume de produo de resduo era

relativamente pequeno e o conceito de diluir e dispensar foi adequado. reas

industriais e urbanas se expandiram e esse conceito tornou-se insuficiente; um novo

conceito conhecido como concentrar e conter tornou-se popular. A recuperao de

recursos onde os resduos podem ser convertidos em materiais teis tem favorecido

a utilizao de tecnologia limpa e o desenvolvimento sustentvel (KELLER, 2000).

Os diversos resduos gerados nos centros urbanos, s vezes so

acumulados no ambiente sem o adequado tratamento ou utilizao que possibilite

sua reciclagem. O tratamento de efluentes urbanos e industriais resulta um resduo

slido denominado lodo de esgoto que necessita de um destino adequado. Esse

resduo pode ser aproveitado na agricultura em ambiente florestal. O uso como

adubo orgnico a alternativa mais promissora para esse resduo. Entretanto, ao

ser aplicado como fertilizante em solos agrcolas necessrio o conhecimento de

sua composio (CAMPOS, 2006).

Segundo as Normas Brasileiras de Resduos - NBR, especificamente a NBR

no 10.004 (1987), resduos slidos so aqueles resduos que se encontram nos


21

estados slido e semi-slido, e resultam de atividades de comunidade de origem

industrial, domstica, hospitalar, comercial, agrcola, de servios e de varrio.

Ficam includos nesta definio, os lodos provenientes de sistemas de tratamento de

gua, aqueles gerados em equipamentos e instalaes de controle de poluio, bem

como determinados lquidos cujas particularidades tornem invivel seu lanamento

na rede pblica de esgoto ou corpos dgua, ou exijam para isso solues tcnicas e

economicamente inviveis em face melhor tecnologia disponvel.

Os problemas ambientais, sociais e econmicos gerados pela produo de

resduos na sociedade moderna no se caracterizam apenas pela inadequada

disposio no meio ambiente, mas tambm, pela indisponibilidade de reas para

dispor estes resduos que, nos grandes centros urbanos, atingem grandes volumes.

Os pases desenvolvidos encontram problemas para selecionar reas que atendam

suas necessidades; os pases em desenvolvimento defrontam-se com carncias

tecnolgicas, falta de critrio e de controle na disposio final dos resduos, segundo

Ramos (2004, apud BRUNI, 2005).

Dentre as alternativas de destino final dos resduos slidos, destacam-

se: aterros sanitrios, incinerao, reaproveitamento, reciclagem e compostagem. O

aterro sanitrio a soluo mais adotada, devido ao menor custo de investimento

em relao incinerao. Tm-se buscado alternativas de reaproveitamento e

reciclagem dos resduos slidos urbanos. A trade: reduo, reutilizao e

reciclagem representam a moderna viso na direo da diminuio da quantidade

de resduos slidos gerados e de seu potencial poluidor (BIDONE, 2001).

1.3.2 Classificao dos resduos slidos

A lei no 12.305 classificou os resduos slidos quanto origem,

exemplificando resduos slidos urbanos onde se enquadram as poda de rvores;

resduos de servios pblicos de saneamento bsico que abrange o lodo de estao

de tratamento de esgoto, dentre outros; e quanto periculosidade em resduos

perigosos e no perigosos (BRASIL, 2010). Enquanto os resduos de poda urbana

no apresentam nenhum efeito prejudicial sade ou ao meio ambiente, o lodo de

esgoto apresenta caractersticas patognicas.


22

1.3.3 Poltica nacional de resduos slidos

A disposio e destinao de resduos e rejeitos foram aprovadas na Lei

n 12.305 (BRASIL, 2010) que instituiu a Poltica Nacional de Resduos Slidos.

O Captulo I, art.9, dispe que na gesto e gerenciamento de resduos

slidos, deve ser observada a seguinte ordem de prioridade: no gerao, reduo,

reutilizao, reciclagem, tratamento dos resduos slidos e disposio final

ambientalmente adequada dos rejeitos (BRASIL, 2010).

De acordo com o Captulo II, Art. 3, define-se: XIV Reciclagem: processo de transformao dos resduos slidos que envolvem a alterao de suas propriedades fsicas, fsico-qumicas ou biolgicas, com vistas transformao em insumos ou novos produtos, observadas as condies e os padres estabelecidos pelos rgos competentes do Sistema Nacional do Meio Ambiente (Sisnama) e, se couber, do Sistema Nacional de Vigilncia Sanitria (SNVS), e do Sistema Unificado de Ateno Sanidade Agropecuria (Suasa). XV Rejeitos: resduos slidos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperao por processos tecnolgicos disponveis e economicamente viveis, no apresentem outra possibilidade que no a disposio final ambientalmente adequada. XVI Resduos slidos: material, substncia, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinao final se procede, se prope proceder ou se est obrigado a proceder, nos estados slidos ou semisslidos, bem como gases contidos em recipientes e lquidos cujas particularidades tornem invivel o seu lanamento na rede pblica e esgoto ou em corpo dgua ou exijam para isso solues tcnicas ou economicamente inviveis em face da melhor tecnologia disponvel. VII - Destinao final ambientalmente adequada: destinao de resduos que inclui a reutilizao, a reciclagem, a compostagem, a recuperao e o aproveitamento energtico ou outras destinaes admitidas pelos rgos competentes do Sisnama, do SNVS e do Suasa, entre elas, a disposio final, observando normas operacionais especficas de modo a evitar danos ou riscos sade pblica e segurana e a minimizar os impactos ambientais adversos. VIII Disposio final ambientalmente adequada: distribuio ordenada de rejeitos em aterros, observando normas operacionais especficas de modo a evitar danos ou riscos sade pblica e segurana e a minimizar os impactos ambientais adversos.


23

1.3.4 Lodo de esgoto O lodo de esgoto um resduo slido de composio varivel, rico em matria orgnica, que separado da fase lquida nos processos de tratamento de esgoto

atravs da decantao ou da flotao em sistemas aerados (FERNANDES, SILVA,

1999).

O lodo gerado nas estaes de tratamento de esgoto um subproduto de

disposio final onerosa e problemtica. Com o crescimento da populao, os

sistemas de coleta e tratamento de esgoto aumentaram e, consequentemente,

ocorreu maior produo de lodo de esgoto. Mais de 90 % do lodo produzido no

mundo tem sua disposio final pelos processos de: incinerao, disposio em

aterros sanitrios e uso agrcola. A produo de lodo no Brasil est estimada entre

150 mil e 220 mil toneladas de matria seca por ano devido aos baixos ndices de

coletas e tratamento de esgoto, existentes no pas. Em 2001, a populao brasileira

estimada em 116 milhes de habitantes, produziu 32 milhes de esgoto coletado, o

qual se fosse integralmente tratado, acarretaria uma produo de 325 mil a 473 mil

toneladas por ano de lodo (ANDREOLI, PINTO, 2001).

Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica, de todo o esgoto

recolhido no Brasil, apenas 35 % tratado (IBGE, 2000). De acordo com o censo

demogrfico, os locais onde os distritos despejam o esgoto que no coletado so:

rio, 83 %; lago ou lagoa; 5 %; mar, 1 %; outros, 11 %. O destino final dos resduos

produzidos nos sistemas de tratamento de gua e esgotos uma preocupao

mundial (ANDREOLI, 2006).

O lodo de esgoto obtido nas estaes de tratamento a partir do resduo

lquido urbano que provm de reas domiciliares e industriais; formado por matria

orgnica e inorgnica, originadas por diferentes processos nas estaes de

tratamento (KIEHL, 1985).

1.3.4.1 Processo de tratamento de esgoto

O tratamento do esgoto processa-se atravs de fenmenos fsicos, qumicos e biolgicos. normalmente aplicado um mtodo biolgico para estabilizar os lodos

gerados na estao de tratamento de esgoto. O tratamento pode abranger nveis

tecnicamente diferentes, denominados de tratamento preliminar, primrio,


24

secundrio ou tercirio. O tratamento preliminar tem a finalidade de remover por

ao fsica o material grosseiro e as partculas maiores em suspenso, sendo o lodo

denominado de digerido. O tratamento primrio inclui alm do tratamento preliminar,

a remoo, por ao fsica, de partculas em suspenso no esgoto atravs da

passagem da fase lquida, em baixa velocidade, em decantador. O tratamento

secundrio um processo biolgico de tratamento que depende de sua modalidade,

podendo atuar sobre efluente primrio, preliminar ou at sobre esgoto bruto livre de

material grosseiro. O mecanismo do processo biolgico para remoo do material

orgnico por metabolismo microbiano, sendo o lodo denominado de lodo ativado

(FERNANDES, SILVA, 1999; KIEHL,1985).

1.3.4.2 Processos de tratamento de lodo de esgoto

Os processos de tratamento de lodo de esgoto visam reduzir o teor de

material orgnico biodegradvel, a concentrao de organismos patognicos e o

teor de gua para obter um material slido e estvel, que no constitua perigo para a

sade e possa ser manipulado e transportado com facilidade e a baixo custo

(FERNANDES, SILVA, 1999). As alternativas para reduzir a gua em lodo de esgoto so por desaguamento

ou secagem natural. importante reduzir o teor de gua no lodo, pois a massa de

gua dificulta o manuseio, aumenta os custos de transporte e disposio final, alm

de favorecer o desenvolvimento de micro-organismos patgenos. Na prtica,

possvel reduzir a umidade a menos de 10 % (PEDROZA et al., 2006).

O desaguamento mecnico utilizado em processos fsicos como filtrao ou

centrifugao, tendo o produto final teor de slidos na faixa de 15 a 35 %. Essa

tcnica tem a desvantagem de um custo operacional elevado. A remoo de gua

pode ocorrer pelo mecanismo de percolao que cessa quando o lodo atinge a

umidade de 80 %; sendo um mtodo simples, com custo de instalao e de

operao baixo. A secagem natural utilizada em leito de secagem funciona como

filtros granulares de bateladas de lodo, quando a gua evapora por ao do calor do

sol. Em climas tropicais quentes, essa tcnica muito utilizada. Os leitos de

secagem foram as primeiras unidades tcnicas a serem empregadas para produzir

lodo seco (PEDROZA et al., 2006).


25

1.3.4.3 Caractersticas fsico-qumicas de lodo de esgoto

Segundo Fia et al. (2005), em funo da origem e do processo de obteno, o lodo de esgoto apresenta uma composio varivel, sendo um material rico em

matria orgnica (40 a 60 %) e em alguns micronutrientes. Um lodo de esgoto tpico

apresenta 40 % de matria orgnica, 4 % de nitrognio, 2 % de fsforo e 0,4 % de

potssio.

A tabela 1 ilustra a composio qumica de lodos provenientes de estaes de

tratamento de esgoto originados da Empresa de Saneamento do Estado de So

Paulo (SABESP) e da Empresa de Saneamento do Estado do Paran (SANEPAR).

Os lodos de esgotos apresentam a relao C: N variando entre 5:1 e 6:1. Dentre os

diversos elementos, ressalta-se a presena de potssio variando entre 0,63 e

1,5 g/kg e de fsforo cujo valor mnimo determinado foi 2,9 g/kg e o valor mximo,

10,6 g/kg. A presena desses elementos qumicos, alm do nitrognio so

fundamentais para as plantas e, consequentemente, devem estar presentes nos

fertilizantes (PROSAB, 1996).

Tabela 1 Caractersticas fsico-qumicas de lodos de esgoto

Parmetros Lodo A Lodo B Lodo C

pH - - 7,0

Slidos (g/kg) - - 13

Carbono (g/kg) 390 321 32

Nitrognio (g/kg) 79,1 49,1 6

C/N 5:1 6:1 5:1

Potssio (g/kg) 0,63 1,5 -

Fsforo (g/kg) 10,6 3,7 2,9

Clcio (g/kg) 22,1 15,9 -

Magnsio (g/kg) 2,1 6,0 -

Cobre (mg/kg) 98 439 -

Ferro (mg/kg) 42.224 - -

Mangans (mg/kg) 212 - -

Zinco (mg/kg) 1.868 824 -

Boro (mg/kg) 118 - -

Molibdnio (mg/kg) 9,2 - -

Fonte: Lodo A = SABESP, So Paulo; Lodo B = SANEPAR, Curitiba; Lodo C = ETE de lodo ativado (PROSAB, 1996)


26

1.3.4.4 Aplicao de lodo de esgoto

O lodo de esgoto e o lodo de estaes de tratamento de gua, aps secagem

e higienizao submetida ao processo de compostagem na presena de outras

matrias orgnicas, reduzem os custos com compras de fertilizantes qumicos na

formulao de substratos para produo de mudas. Essa estratgia de

reaproveitamento dos resduos do saneamento econmica e benfica para o

desenvolvimento da planta (ANDREOLI et al., 2006).

No Brasil, o uso agrcola de lodo de esgoto, ainda no est amplamente

difundido; entretanto, j faz parte de programas nacionais de controle de impactos

ambientais citado por Pires (2005, apud BARBOZA, 2007).

O uso do lodo de esgoto como adubo orgnico na recuperao de solos

degradados considerada uma alternativa promissora de disposio final desse

resduo. Por ser rico em matria orgnica e nutrientes para as plantas,

recomendada sua aplicao como condicionador e ou fertilizante dos solos. A

aplicao do lodo de esgoto em solos agrcolas tem como principais benefcios a

incorporao dos macronutrientes nitrognio e fsforo e dos micronutrientes, zinco e

cobre (CAMPOS, ALVES, 2008).

A escolha de alternativas de disposio final adequada de lodo de esgoto

recai em fatores econmicos. necessria uma anlise ambiental criteriosa para

uma alternativa tcnica adequada e economicamente vivel. A disposio final do

lodo em aterros sanitrios pode representar 50 % do custo operacional de uma ETE.

A incinerao tem custos elevados de implantao e de quantidade de energia. Na

reciclagem agrcola, o lodo de esgoto vem sendo bastante utilizado, sendo o valor

do produto final influenciado pelo transporte no custo final de destinao (Pires,

2006, apud ANDREOLI et al., 2006).

1.3.5 Resduos de poda urbana As rvores so essenciais ao equilbrio do ambiente. Elas influenciam diretamente o clima da regio, a quantidade de gua e a qualidade do ar. A forma e

o aspecto das rvores resultam principalmente da forma da copa, que por sua vez

depende da distribuio das ramificaes. A dinmica do desenvolvimento urbano

resulta na execuo de podas que modifica o crescimento livre das rvores em


27

parques, ruas e jardins de pequenas reas. Na poda, h eliminao seletiva de

ramos com a finalidade de atingir objetivos previamente definidos. A poda em

rvores urbanas uma prtica permanente que visa garantir um conjunto de rvores

vitais, seguras e de aspectos visual agradvel (FABIO, 2006).

O desmatamento ocasionado pela construo civil e pelo desenvolvimento

industrial gera grande parte de resduos de poda e de remoo de rvores na

arborizao pblica. Devido prpria natureza do espao urbano, as rvores

sempre apresentaro necessidade de adequao ao meio ambiente. A arborizao

urbana por mais planejada e criteriosa que seja necessita da tcnica de poda para

que a vegetao possa ter seu ciclo de vida resistente s intempries.

Os resduos slidos, resultantes da poda, geram um volume considervel de

material vegetal que podem ser aproveitados das mais diversas formas: lenha,

carvo, madeira para a fabricao de mveis rsticos, artesanatos, em caldeiras

como fonte de energia trmica e outros, gerando benefcios ambientais e sociais. Os

galhos mais finos inservveis para lenha, carvo ou finalidade mais nobre que

correspondem a 60 % do volume total como tambm as folhas podero ser

compostadas e utilizadas como adubo orgnico (BARATTA-JNIOR, 2007).

Os resduos de poda de rvores so classificados quanto origem, como

resduos de limpeza urbana (BRASIL, 2010); no so perigosos, no causam

impactos nem riscos sade e ao meio ambiente. Segundo normais oficiais, esse

resduo est enquadrado na Classe II B no perigoso, inerte (NBR, 2004). Mesmo

assim, as disposies desses resduos em locais abertos como lixes ou aterros

sanitrios podem provocar problemas, quando misturados com resduos pr-

existentes, que podem conter substncias perigosas e materiais biolgicos

biodegradveis, que interagem qumica e biologicamente, causando impactos sobre

a qualidade do ar, do solo e da gua. A falta de locais adequados para disposio dos resduos provenientes da

poda de rvores e dos resduos slidos em geral, alm de tcnicas cada vez mais

onerosas para o seu tratamento, so problemas enfrentados pela civilizao

contempornea (CORTEZ, 2008).

A compostagem da poda urbana contribui na diminuio dos danos causados

pela disposio desordenada dos mesmos, reduzindo a presso sobre os recursos

naturais, possibilitando a produo de composto, para uso em reas agrcolas,


28

produo de mudas e paisagismo, bem como a minimizao da quantidade de

resduos slidos a ser disposto (BARATTA-JNIOR, 2007).

Pelo processo de expanso demogrfica, grandes quantidades de rvores

so eliminadas, alm do processo de poda, quando galhos e folhas so cortados,

tcnica necessria para a vida das plantas. Em Recife, mais de trs mil toneladas de

resduos de podas so despejados nos aterros todos os meses. Desse total, apenas

cerca de 13 % so aproveitados na venda de lenha e o restante queimado ou

aterrado (EMLURB, 2004).

Na tabela 2 so apresentados os resultados de determinaes qumicas de

poda urbana. Observa-se a presena de carbono orgnico igual a 22,9 % e

nitrognio, 1,53 %, resultando numa relao C;N de 15:1. Considerando o valor

dessa relao e a presena de fsforo e potssio, alm de diversos outros

elementos qumicos, esse resduo pode ser reaproveitado em compostagem.

Tabela 2 Caracterizao de poda urbana

Parmetros Valor

pH 8,07 Carbono orgnico (%) 22,9

Nitrognio (%) 1,53 Relao C/N 15/1 Fsforo (mg/dm) 373 Potssio (mol/dm) 23,9 Clcio (mol/dm) 35,1

Magnsio (mol/dm) 16 Sdio (mol/dm) 3,9 Ferro total (mg/kg) 3.718,75 Crmio total (mg/kg) 25 Chumbo (mg/kg) < 0,05 Zinco (mg/kg) 75 Cdmio (mg/kg) 0 Cobre (mg/kg) 25 Nquel (mg/kg) 50

Fonte: Baratta-Jnior (2007)


29

1.3.6 Compostagem

A compostagem um mtodo ambientalmente correto e seguro para

reciclagem e reutilizao de resduos slidos orgnicos. De acordo com a Lei no

14.236 (PERNAMBUCO, 2010), nos tratamentos de resduos por compostagem, as

caractersticas fsicas, fsico-qumicas, qumicas e ou biolgicas so alteradas em

processos e procedimentos, visando obter um material estvel num menor espao

de tempo.

1.3.6.1 Fundamento bsico da compostagem A compostagem praticada desde a antiguidade, porm, de forma emprica,

at recentemente. O processo passou a ser pesquisado cientificamente e realizado

de forma racional, onde resduos orgnicos so retornados ao solo, contribuindo

para sua fertilidade. Essa tcnica est sendo bastante difundida.

A compostagem definida como um processo biolgico aerbio e controlado,

onde h transformao de resduos orgnicos em resduos estabilizados, com

propriedades e caractersticas diferentes do material que lhe deu origem (BIDONE,

2001). Segundo Kiehl (1985), a compostagem um processo biolgico de

transformao da matria orgnica crua em substncias estabilizadas (hmus), com

propriedades diferentes do material de origem. Pereira-Neto (2010) define

compostagem como um processo biolgico aerbio, utilizado no tratamento e na

estabilizao de resduos orgnicos para a produo de hmus.

A base da compostagem a biodegradao dos resduos orgnicos que se

decompem naturalmente por populao diversificada de micro-organismos,

transformando os resduos em outro tipo de matria orgnica; esse processo

desenvolvido em duas etapas distintas, degradao ativa e maturao. Esse

processo pode ser acelerado por adio de resduos ricos em consrcios

microbianos, em condies controladas de aerobiose e demais parmetros

(MORENO et al., 2008). A biodegradao controlada dos resduos orgnicos uma

medida necessria para viabilizar o potencial de fertilizao da frao orgnica e

evitar os fatores adversos causados pela degradao descontrolada no meio

ambiente (PEREIRA-NETO, 2010).


30

1.3.6.2 Compostagem de resduos slidos Segundo Pereira-Neto (1996, apud LEITO et al., 2007), em um pas com as

caractersticas do Brasil, a compostagem, reveste-se de grande importncia e

necessidade por atender a vrios objetivos: sanitrios, sociais e agrcola. Muitas

pesquisas nessa rea vm desenvolvendo-se, visando desenvolver um sistema

prtico operacional que oferea um composto eficiente, com baixo custo de

produo (LEITO et al., 2007).

A compostagem bem conduzida destri ovos, larvas e micro-organismos

patognicos existentes no lodo de esgoto desde que a temperatura elevada

permanea por longo perodo (KIEHL, 1985).

1.3.6.3 Fases da compostagem A compostagem um processo resultante da decomposio microbiana por

oxidao da massa heterognea de matria orgnica no estado slido sob condio

de umidade controlada, citado por Kiehl (2002, apud SILVA, EIGENHECER,

RODRIGUES, 2009). As diversas transformaes sofridas por esses substratos

orgnicos atravs da ao de diferentes micro-organismos alm da taxa e da

extenso dessas transformaes, depende no s do material inicial, mas tambm

das condies durante a compostagem.

Nesse processo, podem-se distinguir trs fases. A fase mesfila

caracterizada pelo crescimento e multiplicao intensa dos micro-organismos com

aumento de temperatura onde ocorrem reaes qumicas de oxidao; essa fase

pode durar cerca de 30 dias (PEREIRA-NETO, 2010).

Em seguida, ocorre a fase termfila com elevadas taxas de consumo de

oxignio e de reduo de matria orgnica; a temperatura pode atingir 50 a 70 C.

a fase de semicura ou bioestabilizao com durao de at 30 dias, perodo em que

o composto deixa de ser txico. Na terceira fase, tambm de durao mdia de 30

dias, ocorre a cura, maturao ou humificao, seguida de mineralizao.

Caracteriza-se pela diminuio da temperatura e das taxas de consumo de oxignio

(BIDONE, 2001).

A figura 1 apresenta as fases da compostagem em relao curva padro de

temperatura durante o processo.


31

Fonte: Kiehl (2002, apud SILVA et al., 2009) Figura 1 Fases da compostagem

1.3.6.4 Biodegradao A biodegrao a transformao dos compostos qumicos pela ao dos

organismos vivos; um dos principais processos que determina o destino de

compostos orgnicos em ambientes aqutico e terrestre. Nesse processo, h

transformaes por organismos superiores e micro-organismos.

Os micro-organismos ocupam os mais diferentes nichos da biosfera, sendo

encontrados em praticamente todos os ambientes terrestres. A maior biomassa viva

no planeta formada por comunidades microbianas, sendo responsveis por

processos essenciais para manter a vida nas condies ambientais atuais. De todos

os organismos vivos, os micro-organismos so os mais versteis e diversificados em

suas exigncias nutricionais porque nem sempre requerem certos tipos de

compostos complexos contendo carbono como nutriente (ANDREOTE, 2008).

Nos ciclos bioqumicos, a transformao microbiana a mais importante e,

possivelmente, o nico processo significativo em que pode decompor estruturas

orgnicas complexas em substncias qumicas de valor ambiental. Uma

caracterstica-chave dos micro-organismos corresponde sua capacidade de

realizar reaes qumicas, degradando molculas maiores em menores, alm de

sintetizar molculas com estruturas especficas (SCHLEGEL, 1993).


32

Micro-organismos A matria orgnica seja coloidal ou slida no processo de compostagem

degradada por micro-organismos que se utilizam da ao de diversas enzimas para

o crescimento microbiano. A cintica de transformao das substncias contidas nos

resduos deve ser determinada a fim de avaliar a extenso e o perodo de

degradao. Vrios mtodos tm sido desenvolvidos para simular transformao de

compostos orgnicos em ambientes diversos.

Os fungos filamentosos em geral crescem em meio cido e tm so

caracterizados por apresentarem funo hidroltica, secretando enzimas que

quebram a matria orgnica em molculas menores na presena da gua. Esses

micro-organismos so seres eucariticos, unicelulares ou multicelulares.

Obrigatoriamente so micro-organismos aerbios que preferem meios mais cidos,

embora desenvolvam atividades em meio alcalino (ESPOLITO, AZEVEDO, 2004).

So bastante atuantes na faixa termoflica da compostagem pela degradao de

compostos carbonceos (celulose e lignina), atuando tambm na fixao de

nitrognio e na formao de hmus (PEREIRA- NETO, 2010).

As bactrias mesoflicas dominam as fases iniciais do processo de

compostagem, sendo substitudas por bactrias termoflicas medida que a

temperatura aumenta para valores superiores a 40 C. Para preservar a boa

atividade dessas, ao final do processo no se deve efetuar revolvimento, pois

levariam as camadas mais ricas em fungos e actinomicetos para o interior da pilha.

As bactrias desempenham seu papel na fase termfila, decompondo acares,

protenas e outros compostos orgnicos de fcil digesto, aumentam a

disponibilidade de nutrientes, agregam partculas ao solo e fixam nitrognio

(BIDONE, 2001).

Os actinomicetos constituem uma classe de micro-organismos muito

heterognea. So bactrias que apresentam algumas caractersticas de fungos,

decompem materiais que outros micro-organismos no degradam e tm habilidade

para se reproduzirem em ambientes com baixo teor de umidade e elevadas

temperaturas (HERBETS, 2005). So capazes de degradar grande variedade de

substratos como cidos orgnicos, acares, protenas, alm de ligninas e ainda

produzem enzimas que podem degradar o material constituinte de outras bactrias.


33

Atuam geralmente, na fase final do processo de compostagem (PEREIRA-NETO,

2010).

Os actinomicetos, denominados de actinobactrias, participam da dinmica de

microambientes onde o fluxo de carbono e outros nutrientes constituem fatores

determinantes para o funcionamento segundo Kennedy e Smith et al. (1995, apud

ARAJO, CALAZANS, MELO, 2008). A maioria das actinobactrias so saprofticas,

ocorre em vrios ecossistemas, como o solo e tm a funo de degradar matria

orgnica para sua nutrio. Atuam no meio em compostagem quando escasseiam

outras bactrias e fungos, fixando nitrognio e decompondo adubao verde em

elevada temperatura.

Enzimas

As enzimas so macromolculas predominantemente protica,

imprescindveis a qualquer sistema vivo, pois aceleram as reaes qumicas que

mantm e regulam os processos vitais. Esses catalisadores esto presentes em

todos os seres vivos, dos quais podem ser extrados e aplicados livres ou

imobilizados, em sistemas diferentes daqueles que as originou. Umas das principais

caractersticas das enzimas sua especificidade sobre o substrato (SAID, PIETRO,

2004).

A velocidade de reao das enzimas depende do pH, fora inica do meio,

temperatura e presena ou ausncia de inibidores. As enzimas se desestruturam em

elevadas temperaturas e valores extremos de pH. Em reaes catalisadas por

enzimas, a velocidade acelerada pelo aumento da temperatura at atingir uma

temperatura tima. Apesar de algumas enzimas tolerar a grandes mudanas de pH,

a maioria delas so ativas somente em intervalos muito restritos. Mudanas

drsticas no pH promovem a desnaturao de muitas enzimas. A atividade

enzimtica e, consequentemente, a cintica das enzimas em processo de

biodegradao varia de acordo com a composio e caractersticas da matria

orgnica e dos produtos resultantes (FERNNDEZ et al., 2008).

Esses biocatalisadores so secretados por micro-organismos, plantas e

animais. Tm muitas aplicaes tecnolgicas, razo pela qual a participao no

mercado mundial, de enzimas industriais cresce significativamente (BON et al.,

2008). Esse fato justificado pelas caractersticas das enzimas: apresentam


34

especificidade e elevada eficincia cataltica; so protenas versteis que permitem a

catlise de reaes de hidrlise e de sntese, muitas vezes de forma quimo, rgio ou

enantiosseletivas, atuam sob condies brandas de temperatura e presso, so

incuas aos seres vivos, dentre outras propriedades especficas (FELIX, NORONHA,

MARCO, 2004; FREIRE, CASTILHO, 2008).

Os micro-organismos atravs das enzimas, sintetizam e excretam vrias

substncias por reaes de oxidao e hidrlise durante a degradao da matria

orgnica. Por sua vez, esses biocatalisadores tm reflexo no ciclo natural do

carbono, nitrognio, fsforo e outros elementos (FERNNDEZ et al., 2008).

Na compostagem, dentre as enzimas responsveis pela degradao dos

resduos, exemplificam-se: proteases, amilases, celulases, tanases e ligninases. As

proteases so enzimas que hidrolisam protenas a peptdeos e aminocidos e que

esto envolvidas em uma variedade de processos fisiolgicos essenciais para o ciclo

de vida de organismos; esto distribudas na natureza e apresentam grande

resistncia a condies adversas. So produzidas por vegetais, animais e micro-

organismos cuja atividade importante na degradao de resduos slidos e de

efluentes industriais e domsticos (FELIX, NORONHA, MARCO, 2004; VERMELHO

et al., 2008).

As amilases so um conjunto de hidrolases glicolticas que degradam o amido

com produo de glicose, maltose e dextrina (MORAES, 2004). As lipases trabalham

em interfaces hidroflicas-lipolticas e toleram solventes orgnicos nas reaes; esto

envolvidas em vrias etapas do metabolismo de lipdeos, incluindo digesto,

absoro e reconstituio de gorduras e metabolismo de lipoprotenas (TREVISAN,

2004).

As celulases so sistemas enzimticos que hidrolisam a celulose com

liberao de glicose, celobiose, dentre outros compostos. A celulose o polmero

natural mais abundante na natureza, sendo sua biodegradao realizada por

enzimas como exoglicanases, endoglicanases e glicosidases, denominadas

celulases, classificadas por suas diferentes formas e ao. As celulases so

produzidas por um espectro de bactrias e fungos aerbios e anaerbios, mesfilos

e termfilos (DILLON, 2004).

As tanases so enzimas que atuam em ligaes lignolticas e que tm sido

utilizadas nas indstrias de alimentos. A lignina um dos principais constituintes da


35

madeira, assim como a celulose e a hemicelulose, sendo responsvel pela sua

resistncia; um heteropolmero amorfo de elevado peso molecular, formado pela

polimerizao de unidades fenolticas e lcois que atuam como material incrustante,

Esse biopolmero de difcil degradao em relao aos polissacardeos, sendo um

componente recalcitrante do hmus (SILVA, 2004). Os fungos so os principais

agentes de degradao da lignina, entre eles os denominados fungos da

decomposio branca (ESPOSITO, AZEVEDO, 2004).

1.3.6.5 Fatores que influenciam o processo de compostagem A compostagem sendo um processo biolgico torna-se implcita a

necessidade de controle dos fatores que comumente interferem a atividade

microbiolgica. Segundo Pereira-Neto (2010) e Kiehl (1998), a compostagem pode

ser classificada, segundo os fatores predominantes no processo de fermentao

que dependem de: temperatura (crifila, mesfila ou termfila), aerao (aerbio,

anaerbio ou misto), ambiente (aberto ou fechado) e o tempo (lento ou natural, ou

acelerado).

O desenvolvimento de um sistema biologicamente complexo como a

compostagem, para obter um produto estabilizado com ausncia de micro-

organismos patognicos e metais pesados, dever respeitar limites e princpios dos

fatores relacionados atividade biolgica. Os principais fatores que interferem no

processo de compostagem so descritos a seguir (KIEHL, 1985).

a) Umidade

A umidade fundamental para a vida microbiana. O processo de

compostagem ocorre satisfatoriamente buscando o equilbrio gua e ar, com o teor

de umidade na ordem de 55 %. Umidades superiores a 60 % causam anaerobiose

(quando a gua ocupa os espaos vazios do meio, impedindo a passagem do

oxignio). A umidade inferior a 40 % reduz significativamente a atividade biolgica. O

ajuste da umidade pode ser feito pela mistura de componentes ou pela adio de

gua (BIDONE, 2001).

Nas leiras orgnicas constitudas de lodos de esgotos, estercos, resduos de

indstrias de alimentos que apresentam teores mdios de umidade acima de 80 %

necessrio reduzir o teor de umidade para que a compostagem se processe


36

normalmente (PEREIRA-NETO, 2010). Valor timo de umidade para maioria dos

processos de compostagem est compreendido no intervalo de 40 a 70 %

(FERNNDEZ et al., 2008).

O teor de umidade da matria-prima em processo de compostagem

influenciado pelo tamanho e composio das partculas. Quanto mais finas as

partculas dos resduos orgnicos a serem compostados maior ser a capacidade de

reteno de gua. medida que a matria orgnica vai se humificando, vai

aumentando sua capacidade de reteno de gua. O lodo de esgoto tem tendncia

a se compactar e assim sendo, a umidade inicial para compostagem deve ser

inferior a 60 %. O excesso de umidade do composto pode ser reduzido pelos

revolvimentos; quando a umidade est entre 60 e 70 %, revolver a cada dois dias,

umidade entre 40 e 60 %, revolver a cada trs dias, e umidade abaixo de 40 %,

requer irrigao, a no ser na fase final (KIEHL, 1985).

b) Aerao

No processo aerbio da compostagem, o fornecimento de ar vital

atividade microbiana, pois os micro-organismos aerbios tm necessidade de O2

para oxidar a matria orgnica que lhes serve de alimento. Durante a compostagem,

a demanda por oxignio pode ser bastante elevada, e a falta desse elemento pode

se tornar fator limitante para a atividade microbiana prolongando o ciclo de

compostagem. A circulao de ar na massa do composto fundamental para

rapidez e eficincia do processo de biodegradao (PESSINI et al., 2006).

A aerao dos resduos em compostagem pode ocorrer por processos

mecnicos ou por reviramento manual, denominado de processo natural. A

atividade microbiolgica e o controle da temperatura dependem da quantidade de

oxignio no meio (PEREIRA-NETO, 2010).

c) Temperatura

A temperatura tem efeito sobre o crescimento da atividade metablica dos

micro-organismos, sendo um dos fatores indicativos da eficincia do processo de

compostagem (PEREIRA-NETO, 2010).

Alguns fatores que influenciam o bom desenvolvimento da temperatura na

massa de compostagem so os tipos de matriaprima e do sistema utilizado, alm


37

do controle operacional - teor de umidade, ciclo de reviramento, balano inicial dos

nutrientes, quantidade de material e configurao geomtrica das leiras (PEREIRA-

NETO, 2010).

Na compostagem aerbia, evidenciam-se muitas mudanas de temperatura

determinadas pelo metabolismo exotrmico dos micro-organismos aerbios.

Inicialmente, a fase crifila caracterizada pela temperatura ambiente, fase mesfila

com temperatura de 45 a 55 C em um perodo de trs a quatro dias, prosseguindo a

elevao da temperatura, na fase termfila acima de 55 C. Essa faixa permite a

mxima atividade microbiana com reduo de condies de sobrevivncia de

patgenos. O processo termina com a fase crifila quando a temperatura da

biomassa atinge valores prximos ou iguais temperatura ambiente (maturao)

(KIEHL, 1985). ]

d) Relao carbono/ nitrognio

Os micro-organismos heterotrficos tm como fonte de energia, o carbono. O

nitrognio se faz necessrio para sntese de protenas. A relao carbono/nitrognio

(C/N) considerada como fator que caracteriza o equilbrio dos substratos. As

propores de C/N de 30/1 a 40/1 so recomendadas para iniciar a compostagem.

Tanto a falta de nitrognio quanto a falta de carbono limitam a atividade

microbiolgica. Se a relao C/N for baixa, ocorre perda de nitrognio pela

volatizao da amnia e at mesmo pela inibio da atividade biolgica. Se essa for

elevada, os micro-organismos ficam sem nitrognio para sntese de protenas e

limita o seu desenvolvimento, tornando lento o processo de compostagem (PESSINI

et al., 2006). No final da compostagem, ou seja, na completa maturao, a relao

C/N de 10/1 (PEREIRA-NETO, 2010).

e) Granulometria

Na compostagem, o tamanho das partculas dos resduos exerce grande

influencia na compostagem; a granulometria fina facilita a atividade microbiana

promovendo o aumento da velocidade das reaes bioqumicas. Segundo

Fernandes e Silva (1999), as condies de compostagem dependem da porosidade

dos substratos. Esses autores concluram que o tamanho das partculas dever

estar entre 25 e 75 mm.


38

O pH durante a biodegradao pode ser indicativo do estado de

compostagem dos resduos orgnicos. Nveis de pH muito baixo ou muito alto

reduzem ou at inibem a atividade microbiana, influenciando a biodegradao

durante a compostagem. Quando so utilizadas misturas com pH prximo da

neutralidade, na fase mesfila da compostagem, h uma queda sensvel de pH,

variando de 5,5 a 6,0 devido produo de cido orgnicos; em pH prximo de 5,0

ou inferior, h uma diminuio da atividade microbiana e o composto pode no

passar para a fase termfila. Na passagem da fase termfila, h uma elevao do

pH que se explica pela hidrlise das protenas e liberao de amnia. O pH se

mantm alcalino (7,5 9,0) durante a fase termfila. O processo de compostagem

se desenvolve bem com pH prximo de 7,0 na presena de lodo de esgoto e poda

(PESSIN et al., 2006). O pH do produto final, maturado (o adubo orgnico), dever ser

superior a 7,8 (PEREIRA-NETO, 2010).

1.3.6.6 Produto final da compostagem

Hmus um produto a que se chama de composto, caracterizado por se

encontrar estabilizado quimicamente e biologicamente; rico em nutrientes que

passaram de forma orgnica para mineral, com alto teor de material coloidal e com

capacidade de melhoria da qualidade do solo, atuando como adubo (PEREIRA-

NETO, 2010).

O valor do adubo orgnico depende do teor de nutrientes e da forma como

eles se encontram. No deve ser visto como um substituto do fertilizante, mas como

um condicionador de solos, cujo uso permite melhorar suas condies gerais a longo

prazo (PEREIRA-NETO, 2010; BIDONE, 2001).


39

1.4 REFERNCIAS

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45

CAPTULO II

CONTROLE MICROBIOLGICO E ATIVIDADE ENZIMTICA DE COMPOSTAGEM DE PODA URBANA NA PRESENA DE

LODO DE ESGOTO*

ARAJO, M. G. C.

PAIVA, S. C.

MELO, A. P. SALGUEIRO, A. A.

Laboratrios de Qumica Analtica, Qumica Orgnica, Bioengenharia e de

Microbiologia; Ncleo de Pesquisas em Cincias Ambientais NPCIAMB;

Centro de Cincias e Tecnologia, Centro de Cincias Biolgicas;

Universidade Catlica de Pernambuco;

Rua do Prncipe, 526, Boa Vista, 5050-990, Recife, PE, Brasil.

*Manuscrito a ser submetido a uma Revista Cientfica


46

2.1 RESUMO

A compostagem um mtodo de decomposio de material biodegradvel

sob tratamentos adequados, de forma a obter um composto orgnico (hmus) para

utilizao na fertilizao do solo. O objetivo deste trabalho foi reaproveitar poda de

rvores urbanas e lodo de esgoto para compostagem. O processo foi desenvolvido

em laboratrio e em campo ao ar livre, sob diferentes tratamentos. Foi investigada a

adio de cal hidratada e de inculos. As amostras dos resduos e durante a

compostagem foram submetidas extrao com gua tamponada estril. O

contedo microbiolgico, atividades enzimticas, temperatura, pH e concentraes

de carbono e nitrognio foram determinados. A contagem padro de bactrias e os

fungos (leveduras e fungos filamentosos) atingiram valores mximos na faixa de 1012

e de 108 UFC/mL, respectivamente. A calagem inibiu os coliformes totais e

termotolerantes, alm das Salmonellas e as quatro enzimas investigadas quando

foram utilizados cal e lodo de esgoto na proporo 1:1. Na compostagem em campo,

a massa no foi sanitizada; a cal foi utilizada a 25 %p/p em relao ao lodo de

esgoto e a fase termfila ocorreu num pequeno perodo. As atividades das

celulases, proteases, fenoloxidases e tanases atingiram os maiores percentuais na

fase ativa de degradao dos resduos. A umidade da compostagem em campo

variou entre 55 a 65 %. Durante a compostagem submetida calagem, o pH atingiu

valores alcalinos enquanto nos demais tratamentos, o pH foi em torno da

neutralidade. O produto final obtido apresentou relao carbono:nitrognio entre 9 e

16 com 60 dias de compostagem. A granulometria da poda urbana, o volume dos

resduos em tratamentos de laboratrio e a presena da cal influenciaram a

compostagem. Processo de compostagem de poda de rvores e lodo de esgoto por

aerao eficaz na produo de composto orgnico para utilizao na agricultura,

proporcionando uma boa alternativa para destinao final do lodo de estao de

tratamento de esgoto.

Palavras-chave: resduos slidos, poda de rvores, lodo de esgoto, biodegradao, microbiologia, enzimas, hmus.


47

2.2 INTRODUO

Os resduos slidos produzidos pela populao dos centros urbanos so

muitas vezes acumulados no ambiente sem o adequado tratamento ou utilizao

que possibilite sua reciclagem. A crescente e diversificada gerao de resduos nos

meios urbanos e a necessidade de sua disposio final alinham-se entre os mais

srios problemas ambientais enfrentados por pases industrializados (CAMPOS, 2006).

A gerao desses resduos proporcional ao aumento da populao e

desproporcional disponibilidade de solues para o gerenciamento dos detritos. O

correto manejo dos resduos um desafio dos centros urbanos neste incio de

milnio (REICHERT, 1999 apud SANTOS et al., 2006). As formas de tratamento e de destinao final dos resduos slidos praticados

nas ltimas dcadas so frutos do modelo de industrializao no perodo de 1950 a

1960. O crescimento a qualquer custo favoreceu o aparecimento de lixes - resduos

slidos dispostos a cu aberto - em todo o Brasil (BIDONE, 2001).

O crescimento acentuado de urbanizao de pases emergentes como o

Brasil, tem levado a populao residente em zonas rurais, a migrar para aglomerados

urbanos. Tal concentrao populacional, que no Brasil, da ordem de 160 milhes de

habitantes na zona urbana e 29 milhes de habitantes na zona rural (IBGE, 2010),

gera milhares de toneladas dirias de vrios tipos de resduos. Os resduos, dispostos

inadequadamente so capazes de degradar o meio ambiente e transmitir doenas

aos seres humanos e animais.

Os resduos slidos podem ser decompostos pela compostagem onde so

transformados num composto (adubo) utilizado na agricultura (SANTOS, 2006).

Considerando-se o grande percentual de folhagem e galhos gerados diariamente pela

poda das rvores da zona urbana da cidade de Recife, faz-se necessrio buscar uma

alternativa para o seu reaproveitamento atravs da compostagem que no precisa de

mo-de-obra qualificada e pode ser desenvolvida em sistemas simplificados e de

baixo custo onde o produto final (hmus) pode ser comercializado.

Os resduos slidos verdes, provenientes da prtica de poda de rvores

realizada nos permetros urbanos, representam um considervel volume de material


48

vegetal, oriundo de praas, jardins, residncias e quando inadequadamente

manuseados, poluem o ambiente (SUSZEK et al., 2005). Os resduos de poda so

ricos em lignina e so biodegradveis, sendo classificados pela legislao brasileira

como resduos classe II B inertes, recebendo os mesmos tratamentos e destino final

dos resduos urbanos (ABNT, 2004).

O lodo de esgoto o resduo proveniente do tratamento das guas

residurias, de origem urbana e ou industrial, coletadas por rede de esgoto e levadas

as estaes de tratamento de esgoto (SALVADOR, 2006). Esse resduo apresenta

grande potencial de aproveitamento agrcola e florestal, quer seja como um

condicionante de propriedades fsicas, qumicas e biolgicas do solo, como tambm

uma fonte de nutrientes para as plantas cultivadas (BARCELLAR et al., 2004;

CAMPOS, 2006).

O objetivo deste trabalho foi realizar compostagem de poda urbana e lodo de

esgoto, determinando o contedo microbiolgico e atividades enzimticas, alm de

parmetros fsico-qumicos durante o processo.


49

2.3 MATERIAL E MTODOS

2.3.1 Resduos orgnicos

Os resduos de poda de rvores urbanas utilizados nos experimentos foram originados de vrias espcies de rvores arbreas e coletados em diversas avenidas

da cidade do Recife pela EMLURB (Empresa Municipal de Limpeza e Urbanizao)

em veculos acoplados com triturador. Os resduos de rvores foram triturados em

forrageira e, em seguida, submetidos a uma triagem onde foram excludos os

gravetos maiores que 10 cm e acondicionados em sacos plsticos. Esse resduo foi

utilizado na composio das pilhas de compostagem que foram preparadas em

menos de 24 h.

O lodo de esgoto foi coletado em leitos de secagem de tratamento primrio

na Estao de Tratamento de Esgoto do Cabanga (Recife PE) e acondicionado em

bombonas de plstico na temperatura de 28 oC.

O esterco bovino curtido foi tambm utilizado na compostagem de campo,

como inculo. Esse resduo, proveniente da Fazenda Idelburgo, em Carpina (PE), foi

coletado e disposto no solo ao ar livre temperatura ambiente de 30 oC durante

cerca de 30 dias antes da montagem das pilhas.

2.3.2 Preparao das pilhas de compostagem

Os experimentos laboratoriais foram realizados em laboratrio na

Universidade Catlica de Pernambuco com iluminao indireta por radiao solar e

ventilao natural por janelas abertas durante o dia. As pilhas foram construdas em

caixas de polietileno, com capacidade de 25 kg, nas dimenses: 33 cm x 54 cm x 20

cm (largura x comprimento x altura). Os resduos utilizados na compostagem de

poda urbana e lodo de esgoto, alm da cal (hidrxido de clcio comercial a 50 %p/p

de pureza) foram pesados, misturados manualmente e distribudos nas caixas. A cal

foi misturada previamente ao lodo de esgoto j hidratada, na proporo de 1:2

cal:lodo, antes de compor as pilhas. Foram realizados reviramentos semanalmente e


50

aguao, duas a trs vezes por semana em funo da umidade da massa; a

observao foi visual e emprica.

Um delineamento experimental casualizado com trs tratamentos e trs

repeties foi realizado de acordo com as especificaes a seguir:

Tratamento A poda urbana e lodo de esgoto na proporo de 1:1; Tratamento B poda urbana, lodo de esgoto e cal na proporo de 1:1:0,5; Tratamento C poda urbana, lodo de esgoto e cal na proporo de 1:1:0,5 na

presena de 50 mL de inculo, preparado em labor

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Dissertacao Maria Das Gracas