Pilhas Revolvidas

Nesta tipologia, ocorre um revolvimento frequente, que é realizado de forma mecânica e que permite uma mistura homogénea dos diferentes materiais, o arejamento da pilha e ainda o controlo da temperatura. Nas pilhas revolvidas, deve-se ter em atenção o numero de revolvimentos, pois quando realizados em excesso, levam a um arrefecimento elevado da pilha, podendo assim afetar o efeito de higienisação que a elevada tempertura promove e ainda o aumentando o tempo necessário para que ocorra a compostagem Figura XVI. Um reduzido revolviemento leva ao aparecimento de zonas anaérobias e respetiva produção de odores. Esta técnica permite a produção de um composto uniforme e de boa qualidade, com uma reduzida utilização de tecnologia e mão-de-obra intermédia (Mendes, 2009).

Figura XVI: Variação da temperatura com o tempo numa pilha revolvida(à esquerda) e criação de Pilhas revolvidas(à direita), adaptado de (Oliveira, 2013)e (Mendes, 2009).

7.2.3.5 Sistemas em Reator

Os sistemas em reator são sistemas que se caraterizam por proporcionarem um controlo ótimo das condições de produção de composto, garantindo assim um produto uniforme e de qualidade. A mistura é feita de forma mecânica e automática, sendo ainda possível

a ejeção de forma forçada, e a manutenção da humidade recorrendo a expressores de água. Os sistemas mais aplicados são do tipo silo vertical, canal, ou tambor rotativo (United States Departmente of Agriculture- Natural Resources Conservation Service, 2000).

O sistema constituído por silo ou reator vertical, é um método rápido de compostagem que exige uma etapa prolongada de maturação. O arejamento é realizado no fundo do silo, permitindo que o oxigénio ascenda no silo, atravessando os materiais em decomposição, e possa ser removido na parte superior para posterior tratamento do ar (United States Departmente of Agriculture- Natural Resources Conservation Service, 2000).

No sistema de leito ou canais, o qual é constituído por vários canais onde o composto é colocado, a agitação vai sendo realizada de forma mecânica por um revolteador colocado sobre carris nas paredes do canal, que se vai movimentando ao longo deste, agitando o composto e movimentando-o uma determinada distância no canal até atingir o final do canal. A duração deste processo de compostagem depende do comprimento do canal, e da frequência de agitação, mas necessita de um tempo de maturação extenso (United States Departmente of Agriculture- Natural Resources Conservation Service, 2000).

Figura XVII: Reator vertical adaptado de (Oliveira, 2013) e sistema em canal, adaptado de ( (Mendes, 2009).

O sistema de reator ou tubo rotativo, consiste num equipamento ligeiramente inclinado, onde o material é introduzido numa das extremidades, deslocando-se ao longo do tubo por efeito da gravidade e inclinação. Este sistema promove a mistura do material e ainda

o arejamento recorrendo a sistema de difusão na base do tambor (United States Departmente of Agriculture- Natural Resources Conservation Service, 2000).

Figura XVIII: Reator rotativo para compostagem.

Os reatores para compostagem apresentam custos consideráveis de instalação e manutenção, mas devido ao processo ser automatizado necessita de uma menor mão-de- obra. Não obstante, são bastante utilizados pois permitem um elevado controlo do processo, que se traduz numa compostagem mais rápida, um produto final de elevada qualidade e uma reduzida emissão de odores.

7.2.4 Processo de Compostagem

O procedimento para a compostagem envolve a escolha dos materiais, a seleção do local, e a seleção do sistema de compostagem. O processo de compostagem pode depender dos materiais existentes e do tempo disponível para a compostagem desses materiais.

Para o processo de compostagem é necessária a presença de água, oxigénio, carbono orgânico e nutrientes, para estimular o crescimento microbiano. A compostagem depende também dos materiais a serem tratados bem como do tempo disponível para a sua realização. Deste modo, os microrganismos durante a compostagem vão decompondo a matéria orgânica produzindo dióxido de carbono, água, calor e húmus (Brito, 2003).

O processo de compostagem mais comum na agricultura é conduzido em pilhas de compostagem por um período de, aproximadamente, 3 meses. Na gestão dos lixos e das lamas é frequente utilizarem-se sistemas que requerem menos espaço mas com maior controlo das condições físicas e químicas em que se processa a compostagem.

7.2.5 Parâmetros da compostagem

7.2.5.1 Matérias-primas

Na compostagem as matérias-primas que podem ser utilizadas são várias, contudo podem ser divididas em duas classes que são os ricos em carbono, e as ricos em azoto. Estas últimas são as folhas verdes, os estrumes animais, as lamas, urina, restos de vegetais hortícolas, entre outras. As ricas em carbono são os materiais lenhosos, como por exemplo, as cascas de árvores, aparas de madeira, serrim, podas de jardim, agulhas das árvores. No caso do presente trabalho o material rico em azoto são as lamas provenientes de ETAR urbanas, casca de pinheiro e fitas de madeira como material rico em carbono, ao mesmo tempo que servem de estruturante (Brito, 2008).

De referir que a gestão de lamas por valorização por compostagem inclui um controlo apertado do processo, em termos de balanços de massa, mas também incluindo as características dos materiais de modo a monitorizar os constituintes que estão presentes à saída do processo, nomeadamente no que se refere a metais pesados. Este controlo possibilita precaver a produção de composto fora das especificidades o qual não poderá ser efetivamente valorizado em terrenos agrícolas. Fundamentada nesta monitorização adequada das características dos materiais a compostar em todos os estágios do processo, é garantida a qualidade do produto final (Brito, 2008).

A compostagem é um método de reciclagem de matéria orgânica, o qual implica materiais de origens diferentes e com características diferentes para uma melhor qualidade do composto final. Os materiais ricos em carbono ou castanhos devem ser os materiais em maior número numa pilha de compostagem, pois serão estes materiais que maior quantidade de carbono irão dispensar para a ação microbiana; e os materiais ricos em azoto ou verdes que irão facultar uma maior fertilidade e qualidade ao composto final. Para uma saudável e normalizada condução deste processo de reciclagem, de forma a garantir uma maior qualidade do composto, ambos os tipos de materiais deverão estar presentes, contendo um equilíbrio entre estes numa razão C/N de três para um respetivamente (Brito, 2008).

As pilhas não deverão conter um valor muito elevado de gorduras e/ou óleos, pois poder-se-á dar a libertação de ácidos gordos de cadeia curta como o acético, o propiónico e o butírico, provocando um retardamento de todo o processo, bem como prejudicar o composto gerado. Deve-se também ter em conta e evitar a presença de

resíduos como o vidro, plásticos, pedras ou metais nas pilhas de compostagem, pois são materiais não compostáveis e podem interferir no bom funcionamento do processo. Outra característica que deverá ser levada em conta para uma melhor compostagem e por conseguinte um melhor composto, é a dimensão das partículas utilizadas, uma vez que quanto menor for o seu tamanho, maior será a superfície especifica, sendo mais facilmente atacada ou transformada pelos microrganismos. Por outro lado, um tamanho exageradamente reduzido levará a uma elevada compactação das pilhas (Brito, 2008).

7.2.5.1.1 Temperatura

No processo de compostagem a temperatura é um fator de extrema importância, pois o aumento de temperatura deve-se à atividade biológica, e com base na temperatura é possível determinar o grau de decomposição da matéria, bem como se o processo de compostagem se encontra a decorrer como pretendido.

A temperatura varia ao longo do tempo na pilha de compostagem, e é afetada por vários fatores como o teor de humidade, arejamento, relação C/N, da forma e do tamanho da pilha de compostagem (que afeta o arejamento e a dissipação do calor da pilha) e da temperatura exterior à pilha. Quanto maior for a atividade biológica, maior será a temperatura.

O volteio das pilhas, que não sejam estáticas, é efetuado nos primeiros dias, caso a temperatura não suba acima dos 55 ºC, de forma a aumentar o oxigénio disponível aos microrganismos responsáveis pelo processo de degradação. Caso esta situação não se verifique, o volteio da pilha é efetuado semanalmente e/ou quando esta atinja os 60 °C, de modo a evitar que os microrganismos necessários para a degradação sejam eliminados.

Quando após o volteio da pilha não resulta um aumento significativo da temperatura poderá considerar-se que o processo de compostagem está terminado, sem prejuízo da existência de um período mais longo de maturação do composto.

Tal como foi referido anteriormente, a temperatura é essencial para o desenrolar deste processo, permitindo identificar em que fase do processo a pilha de compostagem se encontra bem como o que ocorre nessas fases.

Desta forma e atendendo ao facto temperatura, a compostagem pode dividir-se em quatro fases, como abaixo estão descritas e representadas na figura XIX:

I. Fase mesófila - inicia-se quando os resíduos são empilhados. A flora mesófila

inicia o processo de decomposição dos compostos mais facilmente degradáveis (compostos de carbono simples: açúcares solúveis, ácidos orgânicos). A energia resultante, libertada sob a forma de calor, fica parcialmente retida na massa de compostagem fazendo com que as temperaturas se situem entre 20 ºC a 40 ºC. O pH é inicialmente ácido (4,5 a 6), passando para a faixa alcalina (7,5 a 8,5) durante a fase seguinte. Caso o azoto esteja presente em excesso, a amónia é libertada por volatilização (Neto e Mesquita, 1992)

II. Fase termófila – atingem-se temperaturas de 40 ºC a 60 ºC, ou superiores.

Acima dos 40 ºC a atividade microbiológica mesófila é substituída pela termófila. Bactérias termófilas, fungos e actinomicetes multiplicam-se, logo que a temperatura atinja a faixa de 55 ºC a 70 ºC e iniciam o ataque às macromoléculas (polissacarídeos, proteínas, etc.) transformando-os em subprodutos mais simples (açúcares simples, aminoácidos, etc.). É neste intervalo de temperatura, dependendo do processo utilizado, que ocorre a maior eliminação de organismos patogénicos, larvas de insetos, ovos de helmintas e sementes de infestantes (Neto e Mesquita, 1992).

III. Fase de arrefecimento – estando esgotadas as fontes de carbono mais

imediatas, a temperatura começa a decrescer para valores inferiores a 50 ºC. Os microrganismos, principalmente fungos e actinomicetes, situados nas zonas periféricas da pilha (zonas com temperaturas inferiores), reinoculam a massa em compostagem, recomeçando o ataque aos compostos mais resistentes, como a celulose e a lenhina, enquanto a temperatura continua a descer até igualar a do meio ambiente. Nesta fase costuma notar-se um pequeno decréscimo do pH (0,1 a 0,4), não significativo pois o pH continua a manter-se na faixa alcalina (7,5 a 8) (Neto e Mesquita, 1992).

IV. Fase da maturação – inicia-se aos 35 ºC. Os fungos e os actinomicetes tornam-

se grupos dominantes, dando continuidade à degradação das substâncias mais resistentes. Ocorrem complexas reações enzimáticas, levando à produção de húmus, através, principalmente, da combinação de lenhinas e proteínas. A estabilização da massa de compostagem somente é atingida na fase de maturação, o produto final deve ser estabilizado, até atingir a humificação. Na fase de maturação há um contínuo decréscimo da relação C/N e aumento do teor de azoto (nitrato) no sistema (Neto e Mesquita, 1992).

Figura XIX: Fases do processo de compostagem em função da temperatura da pilha (Oliveira, 2013). 7.2.5.1.2 Humidade

O limite da humidade, considerado ótimo para a compostagem, situa-se entre os 50 % e 60 % de humidade. Caso esta seja inferior a 40 % a velocidade de decomposição, torna- se reduzida, devido à falta de água que proporcione a transferência de nutrientes entre o meio e os microrganismos. O limite superior relaciona-se com o tipo de material aplicado bem como, com o tamanho das partículas, mas sendo superior a 65 % reduz a velocidade de degradação, dificulta o arejamento da pilha, e pode levar à ocorrência de zonas anaeróbias e consequentemente aparecimento de odores. O excesso de humidade pode ainda promover a lixiviação de nutrientes (Brito, 2008).

7.2.5.1.3 pH

O nível de pH ideal para o processo de compostagem encontra-se na ordem dos valores neutros entre 5,5 e 8. Contudo, ao longo do processo de compostagem, este parâmetro varia, sendo possível definir a fase do processo com base na medição continua do pH. No início do processo, o pH decresce até valores que podem ir até 5, ocorrendo de seguida um aumento gradual com o decorrer da compostagem, até fixar-se em valores próximos de 7 e 8 na fase de estabilização do composto. Assim, após medição o pH é possível determinar a fase da compostagem em que o processo se encontra.

Por vezes, a falta de oxigénio pode levar a que o pH baixe para valores inferiores a 4,5 e limite assim a atividade dos microrganismos e fungos, levando ao aumento do tempo de degradação. Para corrigir este problema, deve-se promover o arejamento da pilha.

7.2.5.1.4 Arejamento/Oxigenação

O principal objetivo deste parâmetro, é fornecer oxigénio aos microrganismos existentes na pilha de compostagem, para que estes, de forma aeróbia, realizem o processo de degradação da matéria orgânica. Contudo, o oxigénio encontra-se relacionado com outros parâmetros, como a humidade e temperatura. O arejamento permite a redução da temperatura na pilha, o que pode ser benéfico se esta se encontrar muito elevada, afetando assim a viabilidade dos microrganismos. De forma antagónica, um arejamento excessivo pode levar ao aumento do tempo de compostagem, não deixando a pilha atingir a temperatura necessária para que ocorra a higienização. Relativamente à humidade, o arejamento leva a um aumento da velocidade de evaporação da água, o que pode ser interessante para pilhas que contenham um excesso de água, mas por outro lado pode afetar o processo de compostagem se a humidade se encontrar em níveis reduzidos (Oliveira, 2013).

7.2.5.1.5 Carbono e Azoto - Razão C/N

Dos diferentes componentes que os microrganismos necessitam para realizar a sua atividade de decomposição, o carbono e azoto são os mais relevantes. O carbono representa metade da massa das células microbianas, e é ainda a fonte de energia que possibilita a atividade destas. Já o azoto, representa metade da massa biológica, sendo essencial na composição de proteínas (Brito, 2008).

Estes dois elementos devem-se encontrar num razão de C/A de 30, contudo, esta razão varia de acordo com as caraterísticas dos matérias que se pretende compostar, como por exemplo, o acesso ao carbono por parte dos microrganismos, pois existem materiais em que o carbono se encontra em formas resistentes à degradação biológica. Um exemplo destes materiais são os constituídos por fibras celulósicas lenhificadas, que necessitam de uma maior razão C/A para iniciar a compostagem. Os materiais lenhosos, para além de serem de difícil degradação, criam dificuldades de acesso físico por parte dos microrganismos a outros componentes, o que resulta na redução da superfície específica para que ocorra a decomposição. Uma técnica que pode ser utilizada para resolver o referido problema quando se composta materiais lenhosos, é a adição de azoto mineral (Brito, 2008).

Durante o processo de compostagem, o azoto é perdido por volatilização do amoníaco e por lixiviação e desnitrificação dos nitratos, enquanto pelo menos metade do carbono é libertado sob a forma de dióxido de carbono. Este último perde-se de forma mais rápida que o azoto, levando a uma redução de C/N que pode ir até 10 durante a compostagem (Brito, 2008).