A compostagem é um processo de valorização de resíduos orgânicos que leva à produção de um composto que pode ser usado como fertilizante. Aqui faz-se a apresentação de uma instalação de compostagem e a caracterização do seu funcionamento.
A compostagem é um processo de valorização de resíduos orgânicos, sólidos e semi-sólidos. Trata-se da decomposição da matéria orgânica levada a cabo pelos microrganismos em condições adequadas, nomeadamente de oxigénio, humidade e nutrientes, de que resulta a libertação de energia e a acumulação de calor. O desenvolvimento de temperaturas termofílicas (acima de 40°C) é o aspecto mais relevante do processo de compostagem. Deste processo de tratamento de resíduos resulta a produção de um produto estável, designado por composto, isento de microrganismos patogénicos e sementes de plantas, que pode ser aplicado, com benefícios, ao solo.
Os objectivos da compostagem são essencialmente a decomposição da matéria orgânica facilmente degradável, de modo a evitar fenómenos de competição e de fitotoxicidade quando se aplica composto ao solo e, simultaneamente, tirar partido da elevação da temperatura e de antagonismos microbianos para a destruição dos microrganismos patogénicos.
A compostagem é um processo que pode ser aplicado ao tratamento da fracção orgânica dos resíduos sólidos urbanos recolhida separadamente, a lamas de estações de tratamento de águas residuais urbanas ou resíduos orgânicos resultantes da actividade agrícola e agropecuária. De qualquer modo, deve ser dada especial atenção à qualidade da matéria-prima porque esta influencia de forma decisiva a qualidade do composto.
Figura 1 - Aspecto da instalação piloto de compostagem.
A valorização orgânica faz parte do "Plano de acção para os resíduos sólidos urbanos 2000-2006" apresentado recentemente pelo Ministério do Ambiente e do Ordenamento do Território. O actual quadro comunitário obriga ao cumprimento de metas de valorização da fracção orgânica dos resíduos sólidos urbanos como forma de reduzir a reactividade e o tempo de estabilização dos aterros sanitários. A compostagem é um processo levado a cabo por microrganismos em condições determinadas e é especialmente adequada para situações de reduzida produção de resíduos. Nestas circunstâncias, é possível a adopção de soluções relativamente simples e fáceis de operar.
A pesquisa à escala industrial de condições óptimas de degradação, nomeadamente de temperatura, humidade e mistura de resíduos, é difícil porque se trata de um sistema aberto que processa em simultâneo várias toneladas de resíduos. Para o estudo do processo de degradação é necessário recolher amostras (sólidas) de uma massa heterógenea para análise no laboratório.
O objectivo deste trabalho é a apresentação de uma instalação piloto de compostagem e a caracterização do seu funcionamento no sentido de apoiar a condução do processo industrial. A instalação piloto de compostagem compreende 5 reactores biológicos, o sistema de controlo de temperatura, linha de arejamento, aparelhos de medida e sistema de comando e aquisição de dados.
Sucintamente, os reactores têm a forma de vasos cilíndricos (2 litros) em vidro (pirex) com tampa com cinco tubuladuras para entrada de ar, saída de gases e instalação de sondas de temperatura. Os reactores estão imersos num reservatório de água, em acrílico. A temperatura da água é controlada através de uma sonda colocada no interior de um reactor no seio dos resíduos em compostagem. O ar é injectado através de um tubo no fundo de cada reactor e é recolhido no topo. Estes gases são conduzidos a um analisador de CO2 e a um medidor de caudal antes de serem enviados para o exterior.
Um conjunto de electroválvulas, comandadas através de uma interface instalada num computador, determina a abertura de cada válvula e permite a análise da concentração de CO2, do caudal de ar e da temperatura em cada reactor. Estes resultados são recolhidos no início de cada hora e guardados numa unidade de aquisição de dados.
No estudo do funcionamento da instalação piloto de compostagem, realizaram-se ensaios a 25°C e utilizou-se um resíduo-modelo (mistura de casca de arroz, farinha escura e farinha branca). A humidade do resíduo foi ajustada para 60% no início dos ensaios, com água corrente.
Verificou-se que a soma do carbono libertado nos gases de saída dos reactores (CO2ac, expresso em gramas de carbono) era idêntica à redução acumulada de carbono, medida pela análise directa de carbono no substrato sólido (Rcarbono, expressa em gramas) (Quadro 1). Assim, todo o carbono degradado pelos microrganismos era transformado em CO2 e capturado nos gases à saída dos reactores.
Quadro 1 - Comparação do carbono libertado nos gases de saída e o carbono degradado no substrato sólido.
A sobreposição das curvas de evolução da taxa de produção de CO2 dos vários reactores mostra que o processo de compostagem é semelhante em todos os reactores (Figura 2). Este aspecto é importante porque evita a abertura dos reactores em momentos intermédios para colheita de amostras sólidas o que perturba o processo de compostagem. Deste modo, é possível acompanhar a degradação do resíduo sólido através da supressão de reactores e a análise da totalidade do seu conteúdo.
Figura 2 - Evolução da taxa de produção de CO2 nos vários reactores presentes num ensaio de compostagem a 25°C.
A sobreposição das curvas de evolução da taxa de produção de CO2 em ensaios realizados nas mesmas condições de temperatura mas em diferentes momentos mostra que os resultados obtidos nesta instalação são reprodutíveis (Figura 3).
Figura 3 - Evolução da taxa de produção de CO2 em repetições de ensaios a 25°C.
A instalação piloto apresentada permite o estudo da degradação do resíduo em condições controladas: é possível manter constante por exemplo a temperatura e estudar a influência da humidade na velocidade de degradação medida através da produção de CO2. Trata-se da medição directa e em contínuo da actividade em oposição à colheita pontual de amostras sólidas. Embora os resultados obtidos em instalações como a apresentada não sejam directamente transponíveis para a escala real, são úteis para apoiar a condução do processo industrial de compostagem.