Compostagem da fracção sólida do chorume com palha de azevém (Lolium
multiflorum Lam.) ou tojo (Ulex europaeus L.)
INTRODUÇÃO
A separação entre a fracção sólida do chorume (FSC) e a fracção líquida
tornou-se numa tecnologia com crescente utilização na gestão deste efluente da
pecuária leiteira intensiva (Ford & Fleming, 2002) devido à melhoria que
introduz nas suas propriedades de manuseamento, enquanto a FSC pode ser
compostada para produzir um fertilizante rico em matéria orgânica e nutrientes.
A FSC é constituída por um material fibroso, com porosidade que, dentro de
certos limites, permite a entrada de ar na pilha em compostagem, a qual
aumenta pela acção do fluxo ascendente de ar provocado pela produção de calor
durante o processo de compostagem (Oenema et al., 2001).
A utilização de resíduos vegetais grosseiros pode aumentar o arejamento e o
fornecimento do oxigénio no interior da mistura em compostagem. O revolvimento
das pilhas de compostagem também fornece oxigénio para o processo de
decomposição. No entanto, se realizado com demasiada frequência, pode aumentar
as emissões de NH3 e reduzir o valor agronómico do produto final, porque
diminui a concentração de N. Eghball et al.(1997) e Tiquia & Tam (2000)
encontraram na literatura referências a perdas de N entre 21% e 77%. Perdas
semelhantes (16% -74%) foram referidas por Raviv et al. (2004), sendo a maioria
dessas perdas causada pela volatilização de NH3.
Existem diversos estudos que foram conduzidos com FSC de suínos (Tiquia et
al., 1997; Møller et al., 2000; Fukumoto et al., 2003; Huang et al., 2006; Ross
et al., 2006). No entanto, as transformações da matéria orgânica e do azoto
durante a compostagem da FCS de bovinos leiteiros não são bem conhecidas. Neste
estudo, compara-se a evolução de características físicas e químicas no
processo de compostagem da FSC, misturada com doses crescentes de palha de
azevém ou de tojo, com o objectivo de obter um produto final higienizado,
estabilizado, de elevada qualidade, rico em azoto e em matéria orgânica.
MATERIAIS E MÉTODOS
Construíram-se 7 pilhas de compostagem de 1,5 m de altura, com FSC recolhida
de uma exploração leiteira de Vila do Conde. A máquina separadora utilizada na
extracção da FSC baseava-se na pressão provocada por um sem-fim que impulsiona
os sólidos para a extremidade frontal da máquina, enquanto a fracção líquida
atravessa um crivo que rodeia o sem-fim. Uma pilha foi construída
exclusivamente com FSC, três com FSC misturada com doses crescentes de palha de
azevém (Lolium multiflorumLam.) e três com doses crescentes de tojo (Ulex
europaeusL.). As doses crescentes (25%, 33% e 50% v/v) corresponderam em peso
seco (p/p) a 14%, 20% e 34% para o azevém e a 10%, 14% e 24% para o tojo,
respectivamente.
O revolvimento realizou-se manualmente com pás e ancinhos, aos 28, 56 e 112
dias de compostagem. As pilhas foram colocadas sobre uma tela de cobertura do
solo de polietileno, para impedir a entrada de terra durante o revolvimento, e
no interior de uma estufa de polietileno para impedir a entrada da água da
chuva, mas possibilitando as trocas gasosas com o exterior. As temperaturas no
centro das pilhas e do ambiente na estufa foram medidas em cada minuto com
termístores (tipo ST1, Delta-T Devices).
Realizaram-se colheitas de quatro amostras por cada pilha nos seguintes dias
de compostagem: 0, 14, 28, 56, 84, 112, 140 e 168, e recorreram-se às normas
europeias (CEN, 1999) para a determinação das seguintes características:
humidade, com base em 50 g de material original (EN 13040); pH utilizando
extractos de 60 cm3de amostra por 300 ml de água (EN 13037); condutividade
eléctrica dos extractos aquosos (1:5, v/v), após filtragem (EN 13038); matéria
orgânica (MO) por calcinação numa mufla a 550°C durante 4 horas (EN 13039); e
azoto (N) Kjeldahl modificado (EN 13654; com um digestor Gerhardt-KT12S e uma
unidade de destilação Vadopest-3). As características seleccionadas da FSC, da
palha de azevém e do tojo, encontram-se no Quadro 1.
Quadro 1-Características da FSC, da palha e do tojo. (média ± desvio padrão)
A concentração de carbono total, destinado ao cálculo da relação C/N, foi
determinada pela fracção entre a concentração da matéria orgânica e a
constante 1,8 (Gonçalves & Baptista, 2001). As perdas de MO (g kg-1) foram
estimadas pela fórmula:
1000 ' 1000 [X1 (1000 ' X2)] / [X2 (1000 ' X1)] em que X1 e X2 representam a
percentagem de cinzas (g kg-1), respectivamente, no início e no fim de cada
período de compostagem (Paredes et al., 2000).
Parte das amostras foram congeladas imediatamente após a colheita, para a
determinação do azoto mineral, após extracção com KCl 2M (1:5), por
espectrofotometria de absorção molecular (Houba et al., 1995), em
autoanalisador de fluxo segmentado, sendo a concentração de N amoniacal
determinada pela reacção de Berthelot e a de N nítrico através do reagente de
Griess-Ilosvay, após redução em coluna de cádmio. Utilizou-se o método de
Levenberg-Marquardt na análise de regressão nãolinear da mineralização da MO e
o método da menor diferença significativa para comparar as médias dos
parâmetros químicos analisados, recorrendo-se ao programa SPSS versão 15.0.
(SPSS Inc.).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A fase termófila (> 50ºC) da compostagem iniciou-se pouco tempo depois da
construção das pilhas com FSC, alcançando temperaturas superiores a 60 °C mais
rapidamente nas pilhas que incluíram palha ou tojo (Figura 1).
Figura 1-Evolução da temperatura média diária (ºC) do ambiente exterior e do
interior das pilhas de compostagem da fracção sólida do chorume (FSC), e com
doses crescentes (25%, 33%, 50%, v/v) de palha (P) e tojo (T). As pilhas foram
reviradas aos 28, 56 e 112 dias de compostagem
A temperatura aumentou no tratamento só com FSC até à temperatura máxima diária
de 65 ºC após o primeiro revolvimento. No entanto, as temperaturas máximas
foram registadas mais cedo e foram mais elevadas nas pilhas com mistura de
palha ou de tojo, alcançando-se, respectivamente, 68 ºC numa pilha com palha
(25% v/v) ao 7º dia e 74 ºC numa pilha com tojo (33% v/v) ao 3º dia de
compostagem. Após 70 dias de compostagem as temperaturas diminuíram
rapidamente até um valor próximo da temperatura ambiente, que foi alcançado
em menos de três meses de compostagem. A temperatura da FSC durante a
compostagem evoluiu como previsível (Inbar et al., 1993 e Ross et al., 2006),
aumentando inicialmente, em consequência da degradação da MO facilmente
disponível e diminuindo, posteriormente, à medida que a MO ficou menos
disponível, indicando que o calor produzido pelas reacções exotérmicas
associadas ao metabolismo microbiano diminuiu.
A compostagem da FSC poderá ter garantido a higienização do compostado e a
eliminação das sementes viáveis de infestantes. Tchobanoglous et al. (1993)
indicaram que a Salmonellasp. e a Escherichia colipodem ser destruídas em 15 a
20 minutos quando expostas a temperaturas de 60ºC, ou durante uma hora a 55ºC.
Com temperaturas superiores a 60ºC, o processo de compostagem pode eliminar
todos os organismos patogénicos e as sementes viáveis de infestantes, o que é
uma preocupação fundamental na aplicação directa do chorume ao solo. O aumento
da temperatura nas pilhas da FSC misturada com as doses mais elevadas de tojo
poderá ser explicado pelo maior arejamento que esteve associado ao aumento da
porosidade da pilha e que terá facilitado a entrada de oxigénio para o seu
interior.
A compostagem da FSC processou-se inicialmente com um teor de humidade de
74,6% apesar de ser recomendado, frequentemente, um valor máximo de 60%
(Tchobanoglous et al., 1993). O teor de humidade diminuiu com a adição das
doses crescentes de tojo ou palha de azevém durante o processo de compostagem,
mas foi sempre superior a 52% na pilha com FSC sem mistura (durante os 168
dias de compostagem) e a 42% nas restantes pilhas na fase mais activa da
compostagem (até 84 dias de compostagem), donde se conclui que a compostagem da
FSC pode processar-se sem recurso à rega.
O pH foi sempre alcalino, variando para o conjunto das 7 modalidades de
tratamento, entre o máximo de 9 e o mínimo de 7,6. A condutividade eléctrica
(CE) dos extractos aquosos variou entre 0,47 e 1,22 dS m-1para o conjunto das
pilhas, sem diferenças consistentes entre pilhas ou datas de compostagem, e
variou entre 0,72-1,16 dS m-1nos compostos finais. De acordo com Tchobanoglous
et al. (1993), o valor de pH não deveria ser superior a 8,5, de modo a
minimizar as perdas de NH3, valor que foi excedido em diversas ocasiões. No
final da compostagem, o valor de pH variou entre 7,6 e 8,1 limitando o uso do
compostado como substrato de propagação (Cáceres et al., 2006). Em contraste
com o pH, a reduzida CE dos compostos da FSC, bem como a sua porosidade, tornam
o composto atractivo para ser utilizado como substituto parcial da turfa na
composição de substratos para viveiros.
O teor MO no início da experiência foi, respectivamente: 909, 895 e 962 (g kg-
1MS) para a FSC, a palha e o tojo, diminuindo em todas as pilhas até um valor
mínimo de 784 g kg-1MS, alcançado 168 dias após o início da compostagem na
pilha exclusivamente de FSC e máximo de 832 g kg-1MS na pilha com 50% (v/v) de
tojo.
A mineralização da MO foi estimada pelas perdas de MO e obedeceu a uma cinética
decrescente de 1ª ordem, que pode ser expressa pela seguinte equação:
MOm = MO0 (1 -e-kt)
em que MOm representa o teor de matéria orgânica (g kg-1) mineralizada no tempo
t (dias), MO0 representa o teor de MO potencialmente mineralizável (g kg-1) e
k representa a taxa de mineralização.
As perdas de MO (Figura 2) foram inicialmente elevadas, devido à rápida
mineralização dos constituintes mais facilmente mineralizáveis, que ocorreu
nos primeiros dois meses de compostagem. Posteriormente, o teor de MO
estabilizou em todas as pilhas, indicando uma forte redução nos materiais
orgânicos facilmente biodegradáveis.
Figura_2' Perdas de matéria orgânica (g kg-1MS) das pilhas de compostagem da
fracção sólida do chorume (FSC), com doses crescentes (25%, 33%, 50%, v/v) de
palha (P) e tojo (T). MOm representa o teor de MO (g kg-1) mineralizada no
tempo t (dias). ***P <0,001
A figura 2 indica que mais de metade da MO das pilhas com revolvimento foi
perdida em consequência da mineralização num período de 2 meses de
compostagem, mais rapidamente nas pilhas com tojo, nas quais cerca de 400 g kg-
1MS foram perdidas em menos de 1 mês. No final da compostagem, a mineralização
ultrapassou 600 g kg-1MS na pilha com FSC sem mistura, mas este valor foi
inferior nas pilhas com palha. As taxas de mineralização, estimadas com base
nas perdas de MO, foram sempre superiores com adição de tojo, em comparação com
a palha de azevém.
O facto de a MO ter sido mineralizada a uma taxa superior nas pilhas com tojo
pode ser explicado pelo aumento do arejamento, causado pela estrutura do tojo,
o que terá permitido o aumento da pressão parcial de oxigénio no interior das
pilhas, aumentando assim a actividade metabólica dos microrganismos e a
velocidade do processo de compostagem. As perdas de MO durante a compostagem da
FSC foram semelhantes às perdas de 46% a 62%, referidas por Eghball et al.
(1997) durante a compostagem de estrume bovino. Durante a compostagem, o teor
de N orgânico na matéria seca aumentou com a diminuição da MO, de forma
curvilínea (Figura 3), entre o mínimo de 13 g kg-1MS na pilha com FSC sem
mistura, até ao valor máximo de 35 g kg-1MS no final da compostagem, registado
no mesmo tratamento, e mínimo de 28 g kg-1MS nas pilhas com os teores mais
elevados (50 % v/v) de palha e de tojo.
Figura 3' Relação entre o teor de azoto orgânico e o teor de matéria orgânica
na matéria seca (MS) das pilhas de compostagem da fracção sólida do chorume
(FSC) incluindo com palha (P) ou tojo (T). ***P <0,001
A razão C/N diminuiu entre 38 na pilha com FSC sem mistura ou 32-36 nas pilhas
com palha e 37-38 nas pilhas com tojo, no início da compostagem, até um valor
mínimo de 13 no final da compostagem na pilha com FSC sem mistura, e valores
variáveis entre 15 e 16 nas pilhas com palha e entre 14 e 17 nas pilhas com
tojo (Quadro 2). A acentuada decomposição da MO na fase inicial da compostagem
foi responsável pela rápida concentração de N nesta fase e pela diminuição da
razão C/N, a qual decaiu para valores geralmente inferiores a 20 em menos de
um mês.
Quadro 2' Razão C/N das pilhas de compostagem da fracção sólida do chorume
(FSC) com doses crescentes (25%, 33%, 50%, v/v) de palha (P) e tojo (T)
A razão C/N tem sido utilizada como indicador do grau de decomposição dos
materiais orgânicos (Larney & Hao, 2007), excepto para materiais de baixa
razão C/N. Diversos autores apontaram valores da razão C/N inferiores a 20 como
indicadores de uma maturação aceitável (Cardenas & Wang, 1980; Larney
& Hao, 2007). Nestes ensaios, a razão C/N pouco variou entre as sete
modalidades de compostagem consideradas e diminuiu até valores de 13 a 17,
parecendo indicar um elevado grau de estabilização do composto final (Zucconi
& Bertoldi, 1987; Bernal et al., 1998). No final da compostagem, o teor de
N total no composto foi, em todas as pilhas, muito superior à concentração de N
da maioria dos compostos comerciais produzidos em climas quentes (15g kg-1MS)
referido por Hadas & Portnoy (1997).
No início da compostagem da FSC, o teor de N-NO3 foi muito baixo, 22 mg kg-1MF
nas pilhas sem mistura e nas pilhas com tojo, e foi um pouco mais elevado (45-
85 mg kg-1MF) nas pilhas com palha de azevém. Pelo contrário, o teor de
NNH4+foi muito elevado no inicio da compostagem na FSC (1104 mg kg-1MF), e
mais elevado nas pilhas com palha (11451224 mg kg-1MF) do que nas pilhas com
tojo (1057-976 mg kg-1), como se verifica pela Figura 4. Duas semanas após o
início da compostagem, o teor de N-NH4+ diminuiu acentuadamente em todas as
pilhas, sendo muito baixo no final da fase mais activa da compostagem (Figura
4).
Figura 4' Evolução do N mineral, na matéria fresca, durante a compostagem da
fracção sólida do chorume (FSC) com doses crescentes (25%, 33%, 50%, v/v) de
palha (P) e tojo (T)
Entre dois e três meses após o início da compostagem, o teor de N-NO3-
ultrapassou o teor de N-NH4+em todas as pilhas. No final da compostagem, o teor
de N-NO3 variou entre 500 e 1000 mg kg-1MF, com a excepção da pilha com a dose
mais elevada de tojo. Os riscos de lixiviação foram muito reduzidos, quer
durante a fase termófila da compostagem, porque o teor de nitratos era muito
baixo, quer durante a maturação, porque apesar da concentração de NO3-ter
aumentado, não se verificou um teor de humidade que provocasse a sua lixiviação
por água de escorrência.
O elevado valor pH e a temperatura elevada durante o processo de compostagem
da FSC podem ter condicionado o balanço NH4+:NH3 e a emissão de NH3. No
entanto, a volatilização de NH3 pode ter sido limitada pela imobilização de N
mineral nos microrganismos decompositores e pelo reduzido número de
revolvimentos das pilhas. Outro factor que aponta para perdas de N reduzidas,
deve-se ao facto do teor de N orgânico durante a compostagem da FSC ter
aumentado entre um factor de 2 e 2,7 e a quantidade de MO ter sido reduzida,
respectivamente, para 0,48 a 0,37 da inicial.
Assim, a principal vantagem do revolvimento será o seu contributo para a
homogeneização da pilha, transportando os materiais que estavam no exterior,
para o seu interior, o que pode ser realizado quando o teor de N amoniacal é
mais baixo. A baixa concentração de N-NH4+e o aumento de concentração de N-
NO3-no final do período de compostagem, em combinação com a baixa razão C/N e
a descida de temperatura, sugerem que o compostado estava bem estabilizado
aos 168 dias de processo.
CONCLUSÕES
A temperatura que se verificou na generalidade das pilhas de compostagem terá
garantido a higienização dos compostados finais e sugere que um número reduzido
de revolvimentos poderá ser suficiente no processo de compostagem da FSC.
Considerando que o teor de N aumentou na mesma proporção que a redução da MO,
conclui-se que a FSC pode ser compostada com perdas mínimas de N. A redução do
número de revolvimentos na fase termófila da compostagem diminui, ainda, o
custo da compostagem e o risco de dissecação excessiva das pilhas. A
utilização de palha e tojo aumentou a temperatura, facto que poderá ter
contribuído para uma mais efectiva higienização dos compostos da FSC.
A concentração de nitratos foi baixa na fase inicial da compostagem. Por isso,
os riscos de perdas de N por lixiviação foram praticamente inexistentes nos
primeiros meses de compostagem, mas também posteriormente porque o teor de
humidade não foi suficientemente elevado para ocorrer a lixiviação de nitratos.
As características físicas e químicas da FSC durante a compostagem evidenciaram
que é possível estabilizar a MO e garantir a higienização do compostado final,
o qual pode ter utilização como correctivo orgânico do solo como sugerem o seu
pH ligeiramente alcalino, baixa condutividade eléctrica e elevados teores em
N orgânico e MO.
