Aula 6 compostagem

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Aula 6 compostagem

  1. 1. TRATAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS Aula 8 – Tratamento Biológico - Compostagem
  2. 2. Compostagem
  3. 3. INTRODUÇÃO A compostagem pode ser definida como uma bioxidação aeróbia exotérmica de um substrato orgânico heterogêneo, no estado sólido , caracterizado pela produção de CO2 , água, liberação de substâncias minerais e formação de matéria orgânica estável.
  4. 4. Introdução A compostagem pode ser aeróbia ou anaeróbia, em função da presença ou não de oxigênio no processo. Na Compostagem anaeróbia a decomposição é realizada por micoorganismos que podem viver em ambientes sem a presença de oxigênio; ocorre em baixa temperatura, com exalação de fortes odores, e leva mais tempo até que a matéria orgânica se estabilize.
  5. 5. Introdução Na compostagem aeróbia, processo mais adequado ao tratamento dos resíduos domiciliar, a decomposição é realizada por micoorganismos que só vivem na presença de oxigênio.
  6. 6. Introdução À medida em que o processo de compostagem se inicia, há proliferação de populações complexas de diversos grupos de microrganismos ( bactérias, fungos , actinomicetos) , que vão se sucedendo de acordo com as características do meio.
  7. 7. Introdução De acordo com suas temperaturas ótimas , estes microrganismos são classificados em:  psicrófilos (0 – 20°C);  mesófilos ( 15 – 43°C); e  termófilos (40 – 85°C). Na verdade estes limites não são rígidos e representam muito mais os intervalos ótimos para cada classe de microrganismo do que divisões estanques
  8. 8. Introdução Exemplo genérico da evolução da temperatura de uma leira em compostagem.
  9. 9. FASES DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM Na fase de degradação rápida, também chamada de bioestabilização, há intensa atividade microbiológica e rápida transformação da matéria orgânica . Portanto, há grande consumo de O2 pelos microrganismos , elevação da temperatura e mudanças visíveis na massa de resíduos em compostagem , pois ela se torna escura e não apresenta odor agressivo. Mesmo com tantos sinais de transformação o composto não está pronto para ser utilizado.
  10. 10. Fases do processo de compostagem Na fase de maturação a atividade biológica é pequena, portanto a necessidade de aeração também diminui. O processo ocorre à temperatura ambiente e com predominância de transformações de ordem química : polimerização de moléculas orgânicas estáveis no processo conhecido como humificação.
  11. 11. PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS FUNDAMENTAIS NO PROCESSO DE COMPOSTAGEM Aeração Sendo a compostagem um processo aeróbio, o fornecimento de ar é vital à atividade microbiana, pois os microrganismos aeróbios têm necessidade de O2 para oxidar a matéria orgânica que lhes serve de alimento. Durante a compostagem, a demanda por O2 pode ser bastante elevada e a falta deste elemento pode se tornar em fator limitante para a atividade microbiana e prolongar o ciclo de compostagem. 
  12. 12. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem Seja qual for a tecnologia utilizada, a aeração da mistura é fundamental no período inicial da compostagem, na fase de degradação rápida, onde a atividade microbiana é intensa. Na fase seguinte, a maturação, a atividade microbiana é pouco intensa, logo a necessidade de aeração é bem menor.
  13. 13. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem Temperatura A compostagem aeróbia pode ocorrer tanto em regiões de temperatura termofílica (45 a 85ºC) como mesofílica (25a 43ºC). Embora a elevação da temperatura seja necessária e interessante para a eliminação de microrganismos patogênicos, temperaturas acima de 65ºC limita as populações aptas, havendo um decréscimo da atividade biológica. 
  14. 14. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem Umidade A água é fundamental para a vida microbiana. No composto, o teor ótimo de umidade, de modo geral, situa-se entre 50 e 60%. O ajuste da umidade pode ser feito pela criteriosa mistura de componentes ou pela adição de água. Na prática se verifica que o teor de umidade depende também da eficácia da aeração, das características físicas dos resíduos (estrutura, porosidade). 
  15. 15. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem Relação C/N Os microrganismos necessitam de carbono, como fonte de energia, e de nitrogênio para síntese de proteínas. É por esta razão que a relação C/N é considerada como fator que melhor caracteriza o equilíbrio dos substratos. Tanto a falta de nitrogênio quanto a falta de carbono limita a atividade microbiológica.
  16. 16. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem Estrutura Quanto mais fina é a granulometria, maior é a área exposta à atividade microbiana, o que promove o aumento das reações bioquímicas, visto que aumenta a área superficial em contato com o oxigênio. De modo geral, o tamanho das partículas deverá estar entre 25 e 75 mm, para ótimos resultados.
  17. 17. Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No Processo De Compostagem pH É fato conhecido que níveis de pH muito baixos ou muito altos reduzem ou até inibem a atividade microbiana. De qualquer forma, e principalmente se a relação C/N da mistura for conveniente, o pH geralmente não é um fator crítico da compostagem.
  18. 18. SISTEMAS DE COMPOSTAGEM As tecnologias de implantação do processo de compostagem admitem alternativas que podem variar de sistemas simples e manuais, até sistemas complexos, altamente tecnificados , onde todos os parâmetros do processo são monitorados e controlados com precisão.
  19. 19. SISTEMAS DE COMPOSTAGEM Os processos de compostagem podem ser divididos em três grandes grupos: • Sistema de leiras revolvidas (windrow); • Sistema de leiras estáticas aeradas (static pile); e • Sistemas fechados ou reatores biológicos (In-vessel)
  20. 20. Sistema de leiras revolvidas (windrow) A mistura de resíduos é disposta em leiras , sendo a aeração fornecida pelo revolvimento dos resíduos e pela convecção e difusão do ar na massa do composto. Uma variante deste sistema, além do revolvimento, utiliza a insuflação de ar sob pressão nas leiras Nos Estados Unidos, em alguns casos, a leira é montada sobre tubos perfurados que injetam ar na massa do composto. Esta alternativa é chamada de leiras revolvidas aeradas, pois combinam a técnica do revolvimento com a aeração forçada.
  21. 21. Sistema de leiras revolvidas (windrow) portaldoagronegocio.com.br cenbio.iee.usp.br A altura e seção das leiras dependem do resíduo estruturante e do método de construção da leira, sendo que as de seção triangular , com 1,50m a 1,80m de altura e 4,0m a 4,5m de base, são as mais comuns e que apresentam resultados comprovados. Porém é possível variar as dimensões.
  22. 22. Sistema de leiras revolvidas (windrow)  Comparação entre as dimensões das leiras e área necessária para a compostagem, pelo sistema de leiras revolvidas.
  23. 23. compostec.com.br geounisantanna.blogspot.com maquinasolo.com.br Sistema de leiras revolvidas (windrow)
  24. 24. Sistema de leiras revolvidas (windrow) Durante a compostagem , as leiras devem ser revolvidas no mínimo três vezes por semana. Na etapa seguinte, a maturação, a necessidade de aeração é menor , podendo o revolvimento ser realizado a cada 20-25 dias. O final da fase de maturação tem duração média, de 2 a 3 meses.
  25. 25. Sistema de leiras estáticas aeradas Neste sistema, uma vez que a mistura de resíduos é colocada sobre as tubulações de aeração, ela permanece estática até o final da fase de bioestabilização.
  26. 26. Sistema de leiras estáticas aeradas Nos Estados Unidos , onde este sistema é bastante utilizado, os sopradores variam de acordo com as características e volume dos resíduos , sendo ligados e desligados de maneira intermitente, durante a fase de bioestabilização. A aeração deve ser dimensionada de acordo com os objetivos visados: a) Satisfazer às demandas de oxigênio do processo de biodegradação aeróbia; b) Remover o excesso de umidade; c) Remover o excesso de calor para manter a temperatura em torno de 60 °C.
  27. 27. Sistema de leiras estáticas aeradas Um sistema muito simples e eficiente para o tratamento de odores consiste em fazer o ar aspirado passar por uma leira de composto já maturado. O composto maturado tem a capacidade de reter moléculas orgânicas voláteis causadoras do mau odor. O sistema de aeração também pode alternar injeção e aspiração de ar.
  28. 28. Compostagem em leiras aeradas agrupadas No caso das leiras agrupadas, como o volume de resíduos fica armazenado em bloco, as produções de cada dia ficam dispostas umas sobre as outras, dificultando a gestão e o controle dos diferentes lotes. Este tipo de leira tem por outro lado , a vantagem de otimizar o uso do terreno, reduzindo as áreas necessárias.
  29. 29. Compostagem em leiras aeradas agrupadas
  30. 30. Sistemas de reatores biológicos odourstop.com odourstop.com A compostagem realizada em reatores biológicos (InVessel) , oferece a possibilidade de maior controle sobre todos os parâmetros importantes para o processo de compostagem , certos casos conferiu, à compostagem em reator , a denominação de “compostagem acelerada “.
  31. 31. Sistemas de reatores biológicos De acordo com as características dos resíduos e do tipo de equipamento, o tempo de detenção no reator biológico pode variar de 7 a 20 dias, o que faz com que o sistema demande menor espaço para sua implantação. A aeração é feita sob pressão e como o sistema é fechado , também se torna mais fácil monitorar a taxa de aeração e adequá-la às necessidades do processo. No caso , pode ser medido o teor de oxigênio dos gases de saída do reator e quando a porcentagem de O2 estiver próxima de 2%, aumenta-se a vazão de ar para impedir condições de anaerobiose.
  32. 32. Sistemas de reatores biológicos De modo geral os vários tipos de reator se enquadram em três grandes categorias : a) Reatores de fluxo vertical b) Reatores de fluxo horizontal c) Reatores de batelada
  33. 33. calrecycle.ca.gov teraganix.com extension.org wasteworks.ie Sistemas de Compostagem
  34. 34. Vantagens e desvantagens dos sistemas Um bom composto não requer, necessariamente, de tecnologia sofisticada para ser produzido. É necessário um bom controle sobre a qualidade dos resíduos que serão utilizados, a definição criteriosa das proporções de combinação dos resíduos e bom monitoramento do processo biológico de compostagem. Com relação á tecnologia a ser utilizada, a escolha deve ser feita considerando-se critérios técnicos e econômicos.
  35. 35. Sistema de compostagem Leiras revolvidas Vantagens Desvantagens 1-Baixo investimento inicial 2-Flexibilidade de processar volumes variáveis de resíduos 3-Simplicidade de operação 4-Uso de equipamentos simples 5-Produção de composto homogêneo e de boa qualidade 6- Possibilidade de rápida diminuição do teor de umidade das misturas devido ao revolvimento 1- Maior necessidade de área , pois as leiras tem que ter pequenas dimensões e há necessidade de espaço livre elas 2- Problema de odor mais dificil de ser controlado, principalmente no momento do revolvimento 3- Muito dependente do clima. Em períodos de chuva o revolvimento não pode ser feito 4- O monitoramento da aeração deve ser mais cuidadoso para garantir a elevação da temperatura
  36. 36. Vantagens e desvantagens dos sistemas Sistema de compostagem Leiras estáticas aeradas Vantagens Desvantagens 1- Baixo investimento inicial 2- Melhor controle de odores 3Fase de bioestabilização mais rápida que o sistema anterior. 4Possibilidade de controle da temperatura e da aeração 5- Melhor uso da área disponível que no sistema anterior 1-Necessidade de bom dimensionamento do sistema de aeração e controle dos aeradores durante a compostagem 2-Operação também influenciada pelo clima
  37. 37. Vantagens e desvantagens dos sistemas Sistema de compostagem Compostagem em reator Vantagens Desvantagens • Menor demanda de área • Melhor controle do processo de compostagem • Independência de agentes climáticos • Facilidade para controlar odores • Potencial para recuperação de energia térmica (dependendo do tipo de sistema) • Maior investimento inicial • Dependência de sistemas mecânicos especializados, o que torna mais delicada e cara a manutenção • Menor flexibilidade operacional para tratar volumes variáveis de resíduos • Risco de erro difícil de ser reparado se o sistema for mal dimensionado ou a tecnologia proposta for inadequada.
  38. 38. Principais problemas, causa e solução Problemas A temperatura demora a aumentar Odor desagradável Surtos de moscas sobre a pilha Cheiro de amônia Causas Solução •Falta de nitrogênio •* Umidade baixa * Falta de oxigênio (compactação) * Falta de oxigênio (encharcamento) * Adicionar material rico em nitrogênio (grama) * Molhar a leira com um chuveiro fino, ao mesmo tempo em que se faz o Reviramento •Revirar a leira •* Revirar a leira * Umidade em excesso * Revirar a pilha, adicionar materiais secos e porosos, como: folhas secas, serradura ou palha * Baixas condições de *Manter a área limpa higiene no local * Revirar a leira * Geração de chorume * Relação C/N imprópria e muito baixa * Adicionar nitrogênio material rico em
  39. 39. USINAS SIMPLIFICADAS DE COMPOSTAGEM O pátio de leiras de uma usina deve ser plano e bem compactado, se possível, pavimentado, de preferência com asfalto, e possuir declividade suficiente (2%) para escoamento das águas pluviais e do chorume produzido durante a compostagem. Esses efluentes, que em leiras bem manejadas são produzidos em pequena quantidade, devem receber tratamento sanitário, como, por exemplo, em lagoa de estabilização.
  40. 40. USINAS SIMPLIFICADAS DE COMPOSTAGEM No dimensionamento do pátio, deve-se prever espaço entre as leiras para circulação de caminhões, pás carregadeiras ou máquinas de revolvimento. E também áreas para estocagem do composto orgânico pronto.
  41. 41. CARACTERÍSTICAS DO COMPOSTO ORGÂNICO O húmus torna o solo poroso, permitindo a aeração das raízes, retenção de água e dos nutrientes. Os nutrientes minerais podem chegar a 6% em peso do composto e incluem o nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e ferro, que são absorvidos pelas raízes das plantas.
  42. 42. QUALIDADE DO COMPOSTO No Brasil o composto orgânico produzido em usinas de compostagem de resíduos domiciliar deve atender a valores estabelecidos pelo Ministério da Agricultura para que possa ser comercializado, de acordo com os índices da Tabela.
  43. 43. QUALIDADE DO COMPOSTO Uma das principais preocupações dos usuários do composto orgânico é a presença de metais pesados em concentrações que possam prejudicar as culturas agrícolas e o consumidor. Os metais pesados estão presentes em materiais existentes no resíduo domiciliar, tais como papéis coloridos, tecidos, borrachas, cerâmicas, etc. As usinas devem operar preocupadas em eliminar, no resíduo recebido, boa parcela desses elementos.
  44. 44. Produção, Uso e Aplicação do Adubo Quando o produto final da compostagem satisfaz à legislação em termos de concentração de nutrientes, exigida pelas normas brasileiras, o produto é então denominado fertilizante orgânico. Usado em atividades como: horticultura fruticultura de grãos parques, jardins e “playgrounds” reflorestamentos hortos e cultivo de mudas Recuperação de solos esgotados Controle de erosão Cobertura de aterros Proteção de encostas e taludes
  45. 45. Produção, Uso e Aplicação do Adubo As faixas de aplicação variam de acordo com: As características do produto final; Do solo; Do clima; Com o tipo de cultura; Atividade agrícola; A forma de adubação; Dentre outros
  46. 46. Considerações A compostagem de resíduos orgânicos em um pais com as características do Brasil é de grande importância. Atende a vários objetivos: Sanitários, ambientais, econômicos, sociais, participação comunitária, eliminação de catadores. Características tropicais do pais, associada a grande produção diária de resíduos orgânicos. Uso Compostagem grande viabilidade
  47. 47. Unidade de Compostagem - Exemplo Em Belo Horizontes (MG) - No Centro de Tratamento de Resíduos (CTR) há um centro de compostagem que processa cerca de 60 t de matéria orgânica por semana: cerca de 40t são provenientes de coleta seletiva em restaurantes industriais, comerciais, de creches e escolas e o restante de resíduos de poda e jardinagem de própria prefeitura.
  48. 48. Unidade de Compostagem - Exemplo
  49. 49. Composteira caseira loja.jardicentro.pt acasaencantada.com.br maiscommenos.net
  50. 50. Composteira Doméstica – Média de Preço - Kit Pequeno Valor: R$ 170,00 Caixas de 15 litros Tamanho do kit: alt: 43cm (com) x 35cm (lar) x 43cm (alt) Capacidade de compostagem: 0,5 litros de resíduos orgânicos por dia Indicado para 1 pessoa que não se alimenta muito em casa - Kit Médio Valor: R$ 224,00 Caixas de 28 litros Dimensões: 50cm (com) x 35cm (lar) x 65cm (alt) Capacidade de compostagem: 1 litro de resíduos orgânicos por dia Indicado para 2 pessoas que não se alimentam muito em casa As Composteiras Domésticas da Morada da Floresta são compostas por: 2 caixas digestoras, 1 caixa coletora, torneira, tampa, minhocas, húmus, composto orgânico e Manual com orientações de uso e manuseio. São completas e entregues prontos para uso. - Kit Grande Valor: R$ 242,00 Caixas de 39 litros Dimensões: 62cm (com) x 39cm (lar) x 59cm (alt) Capacidade de compostagem: 1,3 litros de resíduos orgânicos por dia Indicado para 3 pessoas que não se alimentam muito em casa - Kit GG Valor: R$ 278,00 Caixas de 60 litros Dimensões: 62cm (com) x 39cm (lar) x 80cm (alt) Capacidade de compostagem: 2,0 litros de resíduos orgânicos por dia Indicado para 4 a 5 pessoas que não se alimentam muito em casa http://www.moradadafloresta.org.br/produtos-principal/composteiras-domesticas/407composteiras-domesticas
  51. 51. Sugestão de Vídeos http://www.youtube.com/watch?v=iuKbr6-rYLI Compostagem: manejo e utilização na agricultura orgânica - TV Embrapa http://www.youtube.com/watch?v=RTfTTYUYLSU& feature=related Compostagem – TV Embrapa 
  52. 52. Sugestão de Vídeos http://www.youtube.com/watch?v=uwXcErXvp1E Desperdício de comida  http://www.youtube.com/watch?v=-O0gd5_06Ng Frango à la carte - o que você comeu hoje?  http://www.youtube.com/watch?v=jf1V2eY7IM8 Brasil joga fora comida de 19 milhões de pessoas todo dia  http://www.youtube.com/watch?v=KAzhAXjUG28 Ilha das flores - filme curta metragem 
  53. 53. Atividade  Dimensionamento de pátio de compostagem
  54. 54. Bibliografia     Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Compostagem familiar. / Fundação Nacional de Saúde - Brasília: Funasa, 2009 PROSAB - programa de Pesquisa em saneamento Básico MANUAL PRÁTICO PARA A COMPOSTAGEM DE BIOSSÓLIDOS, UEL Universidade Estadual de Londrina - FINEP Financiadora de Estudos e Projetos CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico MCT Ministério da Ciência e Tecnologia CEF Caixa Econômica Federal Controle dos Impactos Ambientais Associados Compostagem Gersina N. da R. Carmo Junior ao Processo de Manual de Gerenciamento Integrado de resíduos sólidos / José Henrique Penido Monteiro ...[et al.]; coordenação técnica Victor Zular Zveibil. Rio de Janeiro: IBAM, 2001.
  55. 55. SELEÇÃO DA TECNOLOGIA Com relação à escolha da tecnologia a ser adotada, deve ser considerada a disponibilidade orçamentária do Município, levando-se sempre em conta que, quanto maior for o nível de automatização e sofisticação dos equipamentos, maiores serão o investimento inicial e as despesas com a manutenção da unidade.
  56. 56. ESTUDOS DE VIABILIDADE ECONÔMICA A implantação de uma usina de compostagem pressupõe a elaboração prévia de um estudo de viabilidade econômica no qual devem ser analisados os seguintes aspectos:  Investimento • licenciamentos ambientais; • aquisição de terreno e legalizações fundiárias; • projetos de arquitetura e engenharia; • obras de engenharia; • aquisição de máquinas e equipamentos; • despesas de capital (juros e amortizações) e depreciação dos equipamentos.
  57. 57. ESTUDOS DE VIABILIDADE ECONÔMICA Custeio • pessoal (mão-de-obra, corpo técnico, gerencial e administrativo); • despesas operacionais e de manutenção; • despesas de energia e tarifas das concessionárias do serviço público; • despesas de reposição de peças e equipamentos; • despesas com gerenciamento e administração. 
  58. 58. ESTUDOS DE VIABILIDADE ECONÔMICA Receitas •Diretas: • comercialização de composto orgânico. • Indiretas: • economia referente à redução de custos de transporte ao aterro; • economia referente à redução do volume de lixo vazado no aterro. • Ambientais • economia de consumo de energia; • economia no consumo de recursos naturais; • redução da carga de resíduos poluentes no ambiente. 
  59. 59. ESTUDOS DE VIABILIDADE ECONÔMICA Sociais • oferta de emprego digno e formal para os catadores de lixo; • geração de renda; • conscientização ambiental da população. As receitas diretas dificilmente cobrirão o custeio de uma usina de reciclagem e compostagem, nem esta deve ser encarada como um empreendimento industrial lucrativo segundo um ponto de vista estritamente comercial. Todavia, o quadro se mostra altamente favorável quando se ponderam as receitas indiretas, ambientais e sociais com potencial expressivo de retorno político.
  60. 60. Objetivo da aula Ao final dessa aula você deverá conhecer:  Conhecer o princípio de funcionamento do sistema de compostagem;  Os diferentes sistemas de compostagem;  As vantagens e desvantagens dos diferentes sistemas;  Os principais problemas relacionados ao tratamento;  Os impactos relacionados ao sistema de compostagem;  Dimensionamento de uma usina de compostagem.

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