A influência do conteúdo de água na compostagem do material

O conteúdo de água é uma variável extremamente importante em qualquer processo biológico, uma vez que a degradação da material orgânico, bem como assimilação de nutrientes ocorre em meio aquoso. Entretanto, na compostagem, esse conteúdo de água apresenta uma faixa na qual o processo se desenvolve de forma mais eficiente e em condições aeróbias.

O controle do conteúdo de água na massa de compostagem possui diversas implicações, tais como:

• Biológica: na manutenção de condições adequadas ao crescimento microbiano; • Física: na manutenção da porosidade e permeabilidade do material, que

permite a difusão do oxigênio; e

• Econômica: uma vez que, quanto maior o conteúdo de água, maior será a demanda de ar, a perda de carga e também a potência demandada pelo ventilador. Assim, maiores serão os custos de investimento e operação.

Com o objetivo de atender a esses fatores de forma equânime, muito tem se discutido sobre os limites, inferior, abaixo do qual se tem uma inibição da degradação microbiana e superior, acima da qual se tem condições de anaerobiose.

Vários pesquisadores, trabalhando com vários tipos de materiais, encontraram que a faixa ideal de conteúdo de água está entre 50 e 60 dag kg-1 (AZEVEDO, 1993, FIALHO et al., 2005). Segundo Golueke (1977), o valor mínimo de conteúdo de água para a atividade microbiológica é de 12 a 15 dag kg-1. O mesmo autor apresenta na Tabela 1 uma série de valores de conteúdos de água máximos recomendados para a compostagem de diferentes tipos de resíduos orgânicos convencionais.

O conteúdo ideal de água para a compostagem varia de acordo com o modo de aeração (se manual ou mecânico) e características físicas do material (capacidade de absorção de água, porosidade, etc.). Conteúdos de água superiores a 65 dag kg-1 fazem com que a água ocupe os espaços vazios, impedindo a livre passagem do oxigênio na massa de compostagem, proporcionando regiões de anaerobiose. Por outro lado, conteúdos inferiores a 35 dag kg-1 proporcionam diminuição na atividade microbiana, retardando o processo de estabilização (PEREIRA NETO, 2004).

Tabela 1. Conteúdo máximo de água recomendado para a compostagem de diferentes resíduos.

Tipo de resíduoa Conteúdo de água (dag kg-1)

Teórico 100

Palha 75 – 85

Madeira (serragem, pequenas lascas) 75 – 90

Resíduos úmidos (vegetais, resíduos de grama, lixo etc.) 50 – 55

Lixo municipal 55 – 65

Esterco 55 – 65

Fonte: Golueke (1977).

a - O principal componente do resíduo.

Segundo Henry (2003), o conteúdo de água é fator critico na compostagem de carcaça de animais, pois depende do tipo e tamanho das carcaças a serem compostadas. Na compostagem de carcaças de animais, Graves et al. (2000) e Henry (2003) consideraram a faixa de conteúdo ideal de água mais ampla, situando- se entre 40 a 60 dag kg-1. Valores abaixo de 30 dag kg-1 inibem a atividade microbiana e acima de 65 dag kg-1 favorecem condições anaeróbias e lixiviação de nutrientes, retardando a decomposição (FIALHO et al., 2005). Para a compostagem de aves, pelo método da composteira, Pedroso-de-Paiva (2004) sugeriu que o conteúdo de água seja mantido entre 45 e 55 dag kg-1.

Liang et al. (2003), avaliando a influência do conteúdo de água e das temperaturas na atividade microbiana na compostagem de biossólidos, chegaram as seguintes conclusões:

• O conteúdo de água tem maior influência na atividade dos microrganismos que a temperatura;

• Na faixa de 30 a 60 dag kg-1_{, quanto maior conteúdo de água maior a atividade} microbiana;

• Conteúdo de água de 50 dag kg-1 _{deve ser considerado mínimo para haver} rápido aumento na atividade microbiana, enquanto na faixa de 60-70 dag kg-1 foi obtida atividade máxima.

A manutenção da umidade dentro dos níveis desejados, em todas as regiões de uma leira de compostagem é tarefa muito difícil, uma vez que, devido às características heterogêneas do material, a difusão do ar ocorre de forma diferente nas diferentes regiões da massa e, consequentemente, proporciona uma secagem diferenciada no material. Além disso, o processo de convecção natural, provocado

pelas diferentes densidades e temperaturas do ar dentro da massa de compostagem, promove o fenômeno conhecido como migração da umidade aumentando o conteúdo de água nas camadas superficiais da leira.

O modo de operação somente com insuflaçao de ar provê um efeito significativo de secagem do ar na base do material, devido a um único sentido de escoamento (PAIVA, 2008; WANG et al., 2011). Entretanto, esse efeito pode ser atenuado, alterando o sentido do escoamento do ar em intervalos regulares e , com isso, podendo-se reduzir a freqüência de aeração na fase final de compostagem para manter o nível de umidade no material (WANG et al., 2011).

A aeração do material por sucção apresenta algumas desvantagens, tais como a dificuldade de se manter a temperatura da massa de material na faixa ideal (entre 55 e 60 oC) e o não aproveitamento da energia dissipada pelo ventilador, para secagem do material, quando ela seria benéfica. A aeração por insuflação não apresenta os mesmos problemas, desde que a leira seja mantida coberta com uma camada isolante de 0,10 a 0,15 m, o que garante a manutenção de temperaturas na faixa recomendada no interior das leiras. Entretanto, por ser muito mais eficiente na retirada de água e energia calorífica do meio, pode apresentar sérios problemas operacionais, tais como ressecamento da massa de material em compostagem e resfriamento dos mesmos na leira (STENTIFORD et al., 1996b; FERNANDES & SARTAJ, 1997).

Com o objetivo de buscar uma maneira eficiente de se manter a umidade no material em compostagem, além de promover sua melhor distribuição na massa, no presente trabalho analisou-se, como a inversão periódica do sentido de escoamento do ar, ora insuflando ora succionando, pode contribuir nesse sentido.

2.2.7.2. Conteúdo de material orgânico e suas cinéticas de degradação e