ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA RELAÇÃO
CARBONO/NITROGÊNIO NO TEMPO DE FORMAÇÃO DE UM COMPOSTO ORGÂNICO
Bárbara Camacho Gonçalves (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, bah_camacho@hotmail.com Julia Aoki Domingues (G, Engenharia Ambiental), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, juaoki12@gmail.com Laís Daleffe Leite (G, Engenharia Ambiental,), UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, lais_daleffe@hotmail.com Paulo Agenor Alves Bueno, UTFPR – Câmpus de Campo Mourão, pauloaabueno@gmail.com
RESUMO: A prática da compostagem tem sido reconhecida pela sua eficiência dentro dos processos
de reciclagem e reaproveitamento de resíduos. No que diz respeito à compostagem caseira, essa prática tem conquistado cada vez mais o seu espaço. O objetivo desse trabalho foi criar alternativas para esse tipo de compostagem que trouxessem resultados tão eficientes quanto aos já conhecidos pela literatura. Para isso, foram criados três experimentos com diferentes proporções de carbono e nitrogênio e analisou-se a temperatura de todos eles para descobrir se ela influenciava no tempo de formação do composto. Os resultados mostraram que a temperatura não tem influência e que foi possível obter uma alternativa tão viável quanto à receita padrão.
Palavras-chave: Compostagem. Temperatura. Nitrogênio.
INTRODUÇÃO
Atualmente muito se fala sobre sustentabilidade ambiental, que sugere a conscientização do ser humano com o meio ambiente, a fim de interagir com o mesmo de modo a preservar os recursos naturais para as gerações futuras. Poucas pessoas, porém, tem a consciência da quantidade de resíduos que produzem e quais os impactos desses no meio ambiente. Como alternativa para o bom aproveitamento desses resíduos existe a compostagem.
De acordo com a Fundação Nacional da Saúde (FUNASA), a compostagem é o processo de decomposição ou degradação de materiais orgânicos pela ação de micro organismos em um meio aerado naturalmente. Este processo gera um fertilizante orgânico natural, rico em húmus e nutrientes minerais, que pode ser utilizado tanto para o enriquecimento dos solos quanto em jardins, hortas, árvores frutíferas e outros. Dessa forma a técnica de compostagem permite reduzir o volume de resíduos que seriam destinados aos aterros sanitários, fazendo com que parte deles sejam reaproveitados.
Dentro da abrangência das práticas de compostagem existe a compostagem caseira baseada na relação carbono/nitrogênio, que pode ser feita até dentro de apartamentos. Esta técnica consiste no reaproveitamento apenas de materiais orgânicos não oleosos, como verduras, cascas de legumes, frutas e ovos, borra de café, entre outros.
O presente trabalho visa, através de novas proporções da relação carbono/nitrogênio, buscar alternativas viáveis e mais rápidas que sejam tão eficientes quanto aos resultados já conhecidos pela
literatura. Além disso, verifica a influência da temperatura no tempo de formação do composto com base em dados estatísticos.
EMBASAMENTO TEÓRICO
A compostagem é definida como um processo aeróbio controlado, desenvolvido por uma população diversificada de microrganismos, efetuada em duas fases distintas: a primeira quando ocorrem as reações bioquímicas mais intensas, predominantemente termofílicas; a segunda ou fase de maturação, quando ocorre o processo de humificação. É um processo que ocorre naturalmente no ambiente sendo referido como a degradação de matéria orgânica, o termo compostagem diz respeito a esta decomposição, porém está associada com a manipulação do material pelo homem, que através da observação do que acontecia na natureza desenvolveu técnicas para acelerar a decomposição e produzir compostos orgânicos que atendessem rapidamente as suas necessidades (NETO, 1987, apud EMBRAPA, 2008, p. 2).
Segundo a pesquisadora da EMBRAPA, Nunes (2009), o material obtido pela compostagem é o composto orgânico, que é todo produto de origem animal e vegetal que aplicado ao solo em quantidades, épocas e maneiras adequadas, proporciona melhoria de suas características físicas, químicas e biológicas. Também efetua correções de reações químicas desfavoráveis ou excesso de toxidez e, fornece às raízes os nutrientes suficientes para produzir colheitas compensadoras com produtos de qualidade, sem causar danos ao solo, à planta e ao meio ambiente.
Os fatores que influenciam em uma compostagem, de acordo com Oliveira, Sartori e Garcez (2008), são os microorganismos, aeração, umidade, temperatura e a relação carbono/nitrogênio. Os microorganismos são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, os principais grupos são as bactérias e os fungos. A presença do ar na massa em decomposição é indispensável, se faltar oxigênio haverá um atraso na decomposição do material, além da produção de gases que causam mau cheiro. O material em decomposição deverá estar sempre úmido, pois água é necessária aos microorganismos, entre os limites de 30% e 70% de umidade. O trabalho dos microrganismos para promover a decomposição da matéria orgânica resulta na liberação de calor, portanto aquecendo o meio, a melhor faixa de temperatura é de 60% a 70% que contribui para a esterilização do material, provocando a morte de organismos que causam doenças às plantas e destruindo materiais propagativos de ervas daninhas.
Oliveira, Sartori e Garcez (2008), afirmam que “a relação carbono nitrogênio é um dos fatores mais importantes para a compostagem”. Além disso, segundo os mesmos autores (OLIVEIRA et al, 2008), um conteúdo apropriado de tais elementos favorece o crescimento e a atividade das colônias de microrganismos envolvidos no processo de decomposição possibilitando a produção do composto em menos tempo, por exemplo, se faltar nitrogênio o trabalho dos microorganismos é atrasado e se houver excesso do mesmo pode ocorrer o mau cheiro. Tendo em vista que esses microrganismos absorvem o
carbono e o nitrogênio numa proporção de 3 partes do primeiro para uma parte do segundo, essa também será a proporção ideal nos resíduos. Cada material possui quantidades diferentes desses elementos, entre os materiais ricos em carbono podemos considerar os materiais lenhosos como a casca de árvores, as aparas de madeira, as podas dos jardins, folhas e galhos das árvores, palhas e fenos, e papel. Entre os materiais nitrogenados incluem-se as folhas verdes, estrumes animais, urinas, solo, restos de vegetais hortícolas, erva, etc.
De maneira geral, todos os restos orgânicos vegetais ou animais encontrados poluindo o meio ambiente em propriedades podem ser utilizados na fabricação dos compostos. Oliveira, Sartori e Garcez (2008), afirmam que “não devem ser utilizados materiais que contém vidros, plásticos, óleos, metais, ossos inteiros, excesso de gorduras ou outras substâncias que prejudiquem o processo de compostagem”.
MATERIAL E MÉTODOS
Para definir as diretrizes do projeto, foi pesquisado em literaturas de referência como a EMBRAPA, um tipo de compostagem caseira que remetesse a alguma alternativa viável a partir de uma “receita padrão”. Tais práticas foram baseadas na relação carbono/nitrogênio. Após a escolha desse parâmetro foram realizados três experimentos.
O primeiro experimento contou com a proporção utilizada na literatura original, que é de 3/1, em que o carbono representa 75% do composto e o nitrogênio 25%. O segundo, 1/1 (50% de carbono e 50% de nitrogênio) e o terceiro, 1/3 (25% de carbono e 75% de nitrogênio).
Para a confecção do material, foram utilizadas três caixas de plástico com tampa, idênticas, de dimensões iguais a 30 x 42 x 14 (Altura x Largura x Profundidade) que tiveram as suas bases furadas com furadeira, de modo que houvesse circulação de ar e que o chorume produzido pudesse escorrer (Figura 01). Para que este chorume fosse captado, forrou-se a parte de baixo de cada uma delas, por fora, com sacos plásticos (Figura 02).
Figura 01 - Caixa furada. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 02 - Caixa forrada com saco plástico. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Para a montagem do composto foi reaproveitada uma parcela do lixo orgânico do R.U (Restaurante Universitário) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, na qual continha apenas alface. Além disso, fez-se o uso de serragem, obtida no descarte de madeireiras, esterco de aves, encontrado em floriculturas e casas de jardinagem e folhas secas, apanhadas no estacionamento da Universidade.
A disposição dos materiais dentro das caixas foi a mesma para os três experimentos, cada qual de acordo com a sua proporção. No fundo foram colocadas as folhas secas (Figura 03), em cima o lixo orgânico úmido (alface) (Figura 04), depois o esterco de aves (Figura 05) e por fim a serragem (Figura 06).
Figura 03 - Folhas secas. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 04 - Lixo orgânico úmido. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 05 - Esterco de aves. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 06 - Serragem. Fonte: Elaborada pelas autoras.
De acordo com as proporções acima descritas, os materiais foram pesados em uma balança científica disponibilizada pelo laboratório da Universidade e dispostos da seguinte forma:
• Experimento 1:
150 gramas de lixo orgânico úmido; 100 gramas de esterco de aves; 650 gramas de serragem
• Experimento 2:
100 gramas de folhas secas;
300 gramas de lixo orgânico úmido; 200 gramas de esterco de aves; 400 gramas de serragem
• Experimento 3:
100 gramas de folhas secas;
450 gramas de lixo orgânico úmido; 300 gramas de esterco de aves; 150 gramas de serragem
Após a montagem dos experimentos, as caixas foram mantidas fechadas (Figura 07).
Figura 07 - Caixa fechada. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Mediu-se, então, a temperatura ambiente com a ajuda de um termômetro portátil de solos para que a análise de dados pudesse ser iniciada. A cada três dias as caixas eram abertas, a temperatura ambiente e a de cada composto eram medidas (Figura 08) e o mesmo era revolvido. Esse processo se repetiu até o composto tomar a sua forma final.
Figura 08 - Medição da temperatura na caixa. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Após a etapa prática, os dados foram levados para o software BioEstat 5.3 a fim de se obter resultados estátisticos para se chegar a conclusão final do experimento. Além do software, utilizou-se o programa Microsoft Office Excel 2010 para gerar tabelas e gráficos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para iniciar a análise dos dados no software BioEstat 5.3, organizou-se os dados de acordo com as temperaturas de cada experimento e da temperatura ambiente em todas as datas de revolva (Tabela 01) e partir da primeira data indicada na tabela fez-se os testes estatísticos.
Tabela 01 – Organização dos dados no software BioEstat 5.3.
Data de Revolva Ambiente Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3
30/05/2014 20 19.7 19.6 19.3 02/06/2014 22.4 22.5 21.5 21.7 05/06/2014 23 21.8 22.4 21.1 08/06/2014 19 23.1 23.8 24 11/06/2014 24 21.2 21.7 21.3 14/06/2014 24 21.8 22.7 22.6 17/06/2014 24 24.8 24.6 25.6 20/06/2014 20.7 20.4 20.3 20.5 23/06/2014 20 24.8 25.2 24.6 26/06/2014 23.9 22.8 23.6 21.8 29/06/2014 19.3 19.1 18.9 19.9 02/07/2014 21.3 20.5 20.8 05/07/2014 23.9 23 23.6
08/07/2014 22.8 22.4 21.6
11/07/2014 21 20
Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.
Com os dados acima, foram testadas as seguintes hipóteses a partir do teste de Shapiro-Wilk, que determina a existência ou não de normalidade.
H0: Os dados apresentam distribuição normal
H1: Os dados não apresentam distribuição normal
Os resultados obtidos demonstraram que um dos valores de p (destacado na tabela) foi menor que 0,05, rejeitando a hipótese nula e aceitando a hipótese alternativa (Tabela 2). Portanto, independente dos demais valores aceitarem a H0, se um deles a rejeita, este é o valor determinante para a continuidade da análise. Então, conclui-se que os dados não tinham distribuição normal e que os mesmos não eram paramétricos.
Tabela 2 - Resultados obtidos no teste de normalidade.
Resultados - 1 - - 2 - - 3 - - 4 - Tamanho da amostra 15 15 14 11 Média 21.9533 21.86 22.1643 22.0364 Desvio padrão 1.8604 1.7295 1.8776 1.9861 W 0.8808 0.9583 0.9765 0.9516 p 0.0498 0.6331 0.9148 0.641
Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.
Para que a diferença entre os valores pudesse ficar mais aparente, gerou-se um gráfico do teste de Shapiro-Wilk (Figura 09).
Figura 09- Gráfico do teste de Shapiro-Wilk. Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.
O gráfico acima permite concluir que, apesar da média e da variância terem valores muito próximos, a amplitude da temperatura ambiente o faz diferenciado dos demais. Apesar de ter o seu valor de p igual a 0,0498, muito próximo de atingir a distribuição normal, ele ainda não pode ser considerado como tal, fazendo com que esta temperatura fique fora da curva de normalidade.
Então, a partir dos resultados já obtidos foram testadas novas hipóteses a partir do teste de Kruskal-Wallis já que as amostras não apresentaram distribuição normal como testado anteriormente, sendo utilizado, portanto este teste não paramétrico (utilizado para dados com 3 amostras ou mais). H0: A temperatura não influencia no tempo de formação do composto
H1: A temperatura influencia no tempo de formação do composto
Os resultados obtidos demonstraram que para todos os testes o valor de p foi acima de 0,05, aceitando a H0 (Tabela 3). Portanto, conclui-se que a temperatura não foi um fator influenciador determinante no tempo de formação do composto.
Tabela 03 – Resultado do teste de Kruskall-Wallis
Resultados
H 0.0878
Graus de liberdade 3 (p) Kruskal-Wallis 0.9933
Para demonstrar que com o p acima de 0,05 os valores não são significativos, gerou-se o gráfico do teste de Kruskal-Wallis para as comparações (Figura 10).
Figura 10 - Gráfico do teste de Kruskall-Wallis. Fonte: Elaborada pelas autoras no software BioEstat 5.3.
O gráfico acima comparou as médias das temperaturas, mostrando que não há diferença significativa em nenhuma delas. Ou seja, não houve nenhuma diferença com grau de importância suficiente que significasse a influência da temperatura no tempo de formação do composto.
Além da análise de temperatura, foram feitas observações em relação à proporção de carbono e nitrogênio de cada composto. Fez-se, com a ajuda do Microsoft Office Excel 2010 dois gráficos relacionando a proporção dos elementos com o tempo de formação do composto (Figura 11) e o seu rendimento final (Figura 12).
Figura 11 – Histograma do tempo de formação do composto. Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.
Notou-se que, diferente do esperado pela literatura, o experimento que continha a maior proporção de carbono (experimento 1) foi o que demorou mais tempo para ficar pronto (45 dias), e que o que continha a proporção inversa (experimento 3) foi o mais rápido (33 dias). Isso baseado no início do processo, dia 27/05/2014.
Além disso, de acordo com os dias de revolva, juntamente com os índices de temperatura, gerou-se um gráfico de linhas (Figura 12) que explicitasse as variações das temperaturas durante o processo de formação do composto.
Figura 12 - Gráfico da variação da temperatura durante o tempo de formação do composto. Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.
Além dos resultados já obtidos, foi feita a pesagem das quantidades de composto final, para obter o rendimento final de cada um dos experimentos (Figura 13). Concluiu-se, portanto, que
comparando os três experimentos, o 3 foi o que teve maior rendimento (894 gramas), além de ser o composto que ficou pronto em menor tempo, podendo considerar esta a alternativa mais viável.
Figura 13 – Histograma do rendimento final do composto. Fonte: Elaborada pelas autoras no Microsoft Office Excel 2010.
Finalmente, observou-se a qualidade do produto final, de acordo com as suas características visíveis e sensíveis ao toque, como por exemplo, a umidade, consistência e cor (Figura 14, Figura 15 e Figura 16). Deve-se considerar que quanto mais úmida, mais escura e mais consistente, melhor é a qualidade do composto. Todas essas características foram analisadas no experimento de número 3, confirmando a viabilidade da alternativa.
Figura 14 - Composto final do experimento 1. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 15 - Composto final do experimento 2. Fonte: Elaborada pelas autoras.
Figura 16 - Composto final do experimento 3. Fonte: Elaborada pelas autoras. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Por meio dos resultados obtidos, da literatura de referência e das observações analisadas, foi possível concluir que diferentemente do que a literatura indica, a proporção de 3/1 de carbono e nitrogênio não é a mais viável. Sendo assim, a alternativa que apresentou melhores resultados foi justamente a que obtinha proporções inversas.
Esses resultados trazem uma alternativa muito positiva no que diz respeito ao reaproveitamento do material orgânico depositado nos lixos, já que quanto mais material orgânico é colocado na composteira, melhor e mais rápida é a sua eficiência.
Isso mostra que o objetivo do trabalho foi concluído, já que foi encontrada uma alternativa mais viável, que é mais acessível, pois é um tipo de compostagem que não exige nenhum tipo de dificuldade; mais ecológica, pois faz um melhor reaproveitamento dos resíduos; e que tem resultados mais eficientes já que o tempo de formação e a composição do composto foram melhores do que o esperado.
Porém, como qualquer trabalho é sujeito a erros, este não foi diferente. Uma das bases de determinação da influência utilizada foi a temperatura, que se mostrou ausente. Entretanto, após
observações durante o desenvolvimento do trabalho, notou-se que uma variável que mudava constantemente durante o processo era a umidade. Quanto mais úmido o composto se mostrava, mais rápida era sua consolidação final, podendo ser este um possível fator influenciador no tempo de formação do composto.
Ademais, sugere-se que o processo seja refeito de forma a abranger um maior número de experimentos para que os resultados proporcionem uma confiabilidade ainda eficaz dos resultados aqui obtidos.
REFERÊNCIAS
FUNASA. Compostagem familiar. Disponível em: <http://www.funasa.gov.br/site/wp-content/files_mf/cart_compost_familiar_2.pdf >. Acesso em: 10 ago. 2014. 15h30min.
NUNES, Maria Urbana Corrêa. Compostagem de Resíduos para Produção de Adubo Orgânico na
Pequena Propriedade. Disponível em: <http://www.cpatc.embrapa.br/publicacoes_2010/ct_59.pdf>.
Acesso em: 10 ago. 2014. 15h10min.
Prefeitura Municipal de Garibaldi; Secretaria do Meio Ambiente. Manual Prático de
Compostagem. Disponível em:
<http://www.garibaldi.rs.gov.br/upload/page_file/manual-pratico-de-compostagem-net-final.pdf>. Acesso em: 07 ago. 2014. 20h15min.
OLIVEIRA, Emídio Cantídio Almeida de; SARTORI, Raul Henrique; GARCEZ, Tiago B.. Compostagem. Disponível em:
<http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Compostagem_000fhc8nfqz02wyiv80efhb2adn37 yaw.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2014. 14h46min.
