Anais...

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Anais do IV Simpósio Internacional sobre

Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e

Agroindustriais

5 a 7 de maio de 2015

Rio de Janeiro, RJ

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Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

Embrapa Suínos e Aves

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

Sociedade Brasileira dos Especialistas em Resíduos das Produções

Agropecuária e Agroindustrial - Sbera

Anais do IV Simpósio Internacional sobre

Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e

Agroindustriais

Embrapa

Brasília, DF

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Exemplares desta publicação podem ser adquiridos na: Embrapa Suínos e Aves

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Unidade responsável pela edição Embrapa Suínos e Aves

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Sociedade Brasileira dos Especialistas em Resíduos das Produções Agropecuária e Agroindustrial - Sbera Comitê de Publicações

Presidente: Marcelo Miele Secretária: Tânia M.B. Celant Membros: Airton Kunz

Monalisa Leal Pereira Helenice Mazzuco Nelson Morés Rejane Schaefer Suplentes: Mônica C. Ledur

Rodrigo S. Nicoloso

Coordenação editorial: Tânia M. B. Celant Editoração eletrônica: Vivian Fracasso

Normalização bibliográfica: Claúdia A. Arrieche

Foto da capa: Ver

Nota

Os artigos publicados são de inteira responsabilidade de seus autores. As opiniões neles contidas não representam, necessariamente, a visão da Embrapa Suínos e Aves. A revisão ortográfica e gramatical dos artigos é de inteira responsabilidade dos respectivos autores.

1ª edição

Versão eletrônica (2015)

A reprodução não-autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação dos direitos autorais (Lei nº 9.610). Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Embrapa Suínos e Aves

_{Embrapa 2015} Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e

Agroindustriais (4. : 2015 : Rio de Janeiro, RJ).

Anais do IV Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais, Rio de Janeiro, 05 a 07 de maio de 2015. – Brasília, DF : Embrapa, 2015.

PDF.

Sistema requerido: Adobe Acrobat Reader. ISBN 978-85-7035-434-1

1. Energia. 2. Fertilizante. 3. Impacto ambiental. 4. Resíduos. 5. Tratamento. I. Título

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Comissão Organizadora

Presidente

Julio Cesar P. Palhares

Embrapa Pecuária Sudeste

Diretor Científico

Airton Kunz

Embrapa Suínos e Aves

Diretor Científico de Área (Agricultura)

Caio Inácio de Teves

Embrapa Solos

Diretor Científico de Área (Agroindustrial)

Valéria Reginatto Spiller

Universidade de São Paulo

Diretor Científico de Área (Pecuária)

Airon Aires

Secretária

Marina Celant De Prá

Diretor Comercial

Ricardo L. R. Steinmetz

Embrapa Suínos e Aves

Tesoureiro

Marco Ramme

Comissão Editorial

Darci Dambrós Junior

Julio Cesar Pascale Palhares

Marina Celant De Prá

Vivian Fracasso

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Comissão Científica

NOME INSTITUIÇÃO PAÍS

Alessandra P. Bento UFSC Brasil

Alexandre Mathiensen Embrapa Brasil

Airon Aires Brasil

Airton Kunz Embrapa Brasil

Ariel A. Szogi ARS/USDA Estados Unidos Bruno Alves Embrapa Agrobiologia Brasil Caio de Teves Inacio Embrapa Brasil Cláudia Cordovil Instituto Superior de Agronomia Portugal Cristiane de Almeida Neves Xavier Universidade de Aarhus Dinamarca

Daniel Vidal Perez Embrapa Brasil

David Vilas Boas De Campos

Edna Regina Amante

Etelvino Henrique Novotny Embrapa Brasil Ellen Hatsumi Fukayama Bita Tecnologia Animal Brasil

Fabiano De C. Balieiro

Guilherme K. Donagemma

Hugo Soares UFSC Brasil

Luis Ferreira Instituto Superior de Agronomia Portugal

Mari Cruz Garcia Itacyl Espanha

Julio Cesar P. Palhares Embrapa Brasil Márcio Luis Busi da Silva Embrapa Brasil

Marcelo Bortoli UTFPR Brasil

Marcelo Otenio Embrapa Brasil

Marcelo Zayat USP Brasil

Marco Orrico Junior Federal da Grande Dourados Brasil

Marcos Rechi Siqueira USP Brasil

Martha M. Higarashi Embrapa Brasil

Matias Vanotti ARS/USDA Estados Unidos

Nelson Moura UFRRJ Brasil

Pablo H. Sezerino UFSC Brasil

Paulo C. Teixeira

Ricardo Steinmetz Embrapa Brasil

Rodrigo da Silveira Nicoloso Embrapa Brasil

Sandra I. Maintinger UNESP Brasil

Tânia M. Baptista Santos Estadual do Mato Grosso do Sul Brasil Valeria Reginatto Spiller USP Brasil

Vinicius Benites Embrapa Brasil

Thais M. F. S. Vieira Esalq Brasil

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Apresentação

O Brasil é um dos maiores produtores agropecuários e agroindustriais do

mundo e tem nessas atividades um de seus pilares de desenvolvimento. Essa

condição traz benefícios sociais e econômicos, mas também desafios ambientais

para que esse desenvolvimento ocorra considerando a sustentabilidade das

cadeias produtivas. Portanto, os resíduos devem ser gerenciados com base no

conhecimento, garantindo decisões fundamentadas e válidas a longo prazo. A fim

de contribuir para a almejada sustentabilidade agropecuária e agroindustrial

a Sbera tem o prazer de realizar o IV Simpósio Internacional sobre Gerenciamento

de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais – IV Sigera.

O IV Sigera proporcionará a interrelação desses dois elos com a temática

ambiental, contribuindo para perpetuação do país como grande produtor de

alimentos e para que os setores agropecuário e agroindustrial possam contribuir

para os desafios planetários (erradicação da fome, aumento da população,

urbanização da sociedade e escassez de recursos naturais), ofertando produtos

com valor ambiental.

Durante o evento serão tratados os temas científicos mais relevantes quanto

ao gerenciamento dos resíduos agrícolas, pecuários e agroindustriais. Dessa

forma, a partir da apresentação de palestras e trabalhos científicos, os participantes

poderão obter conhecimentos e trocar informações os quais propiciarão o avanço

da ciência e o auxílio às sociedades na tomada de decisão.

Com a realização desse evento a Sbera renova seu caráter pioneiro e sua

visão sistêmica, pois traz para discussão a temática ambiental das produções

agropecuárias e agroindustriais, contribuindo para segurança ambiental dessas

atividades e para o bem-estar das sociedades.

Objetivos do Sigera



Discutir

os

temas

ambientais

de

maior

relevância

para

sustentabilidade das produções agropecuária e agroindustrial;



Proporcionar e incentivar a apresentação de pesquisas e discussões

científicas;



Fomentar o estabelecimento de parcerias entre os participantes;



Internalizar a temática do gerenciamento dos resíduos nas cadeias

produtivas;

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Sumário

PALESTRA

Estratégias de uso agrícola e tratamento dos dejetos de animais para mitigar o seu potencial poluidor

Aita, C.; Doneda, A.; Giacomini, D.A.; Miola, E.C.C.; Gonzatto, R.; Giacomini, S.J.; Pujol, S.B.

RESUMOS EXPANDIDOS

1

Sistema de tratamento de resíduos

1.1 _{Estabilidade térmica de patógenos entéricos em efluentes e lodos suinícolas}

Fongaro, G.; Kunz, A.; Magri, M.E.; Shissi, C.D.; Zaguini, J.; Barardi, C.R.M.

1.2 _{Deammonification activity in different reactors configurations submited to high recirculation rates}

Chini, A.; Kunz, A.; Scussiato, L.A.; Dias, J.R.; Viancelli, A.; Vanotti, M.

1.3 Decline of phosphorus, copper, and zinc in anaerobic lagoon columns receiving pretreated influent

Szogi, A.A.; Vanotti, M.B.

1.4 _{Nitrogen loss (NH}₃_{, N}₂_{O) patterns in bench-scale composting}

Inácio, C.T.; Urquiaga, S.; Chalk, P.M.; Alves, B.J.R.

1.5 Esterco bovino leiteiro e resíduos de frutas para a reprodução de minhocas (Eisenia foetida) Gentilini, F.P.; Contreira, C.L.; Machado, I. da R.; Oliveira, T.M.; Peverada, D.D.; Fischer, D.L.O.

1.6 Caracterização de fosfato de cálcio recuperado quimicamente a partir de efluentes da suinocultura

Bedendo, G.C.; Kunz, A.; Suzin, L.; Bortoli, M.

1.7 _{Pathogen inactivation by hydrated lime addition in swine wastewater for reuse purposes}

Viancelli, A.; Kunz, A.; Fongaro, G.; Kich, J.D.; Barardi, C.R.M.; Suzin, L.

1.8 Nitrogen removal by deammonification process using EGSB reactor Scussiato, L.A.; Kunz, A.; Amaral, A.C.; Chini, A.; Prá, M.C.D.; Jacinto, I.C.

1.9 _{Recovery of ammonia from anaerobically digested manure using gas-permeable membranes}

García, M.C.; Vanotti, M.B.; Szogi, A.A.

1.10 _{Kinetic models for nitrogen inhibition in anammox process on deammonification system}

Prá, M.C. de; Kunz, A.; Bortoli, M.; Scussiato, L.A.; Soares, H.M.; Coldebella, A.; Vanotti, M.

1.11 Development of treatment modules for capturing ammonia emissions from poultry manures and recovering the nitrogen

Vanotti, M.B.; Sanchez Bascones, M.; Millner, P.; Szogi, A.A.; Hashem, F.

1.12 _{Composição celular de microalgas obtidas da ficorremediação de efluentes suinícolas}

Michelon, W.; Da Silva, M.L.B.; Mezzari, M.P.; Bedendo, G.C.; Soares, H.M.

1.13 _{Assessment of bacterial and archaeal community structure in swine wastewater treatment} processes

Da Silva, M.L.B.; Cantão, M.E.; Mezzari, M.P.; Ma, J.; Nossa, C.W.

1.14 _{Insights on putative pathogen reduction from swine wastewater treatment processes through 16s} rdna pyrosequencing analyses

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1.15 _{Eficiência da peneira de escova rotativa para remoção de sólidos e nutrientes dos dejetos} líquidos de suínos

Dalla Costa, M.; Nicoloso, R.S.; Feddern, V.

1.16 _{Redução da DQO na codigestão anaeróbia de dejetos de suínos e aves com manipueira}

Andrade, W.R.; Xavier, C.A.N.; Santos, T.M.B.; Gomes, F.O.C.; Cappi, N.; Trevizan, P.S.F.

1.17 _{Implantação de sistema alternativo para tratamento de esgoto doméstico associado a dejetos} suínos em propriedades rurais

Santos, J.R.; Rubio, F.; Mezalira, V.P.; Curcel, M.; Santos, F.T. dos; Lorin, H.A.F.

1.18 Efeitos dos parâmetros operacionais do tratamento por eletrofloculação de aguas residuais da suinocultura

Mores, R.; Dallago, R.M.; Steffens, J.; Kunz, A.; Amaral, A.C.

1.19 _{Avaliação do acúmulo de ácidos voláteis em um reator anaeróbio compartimentado tratando} vinhaça de cana-de-açúcar

Vuitik, G.A.; Conceição, V.M. da; Fuess, L.T.; Del Nery, V.; Pires, E.C.

1.20 _{Tratamento da torta de crambe por vermicompostagem}

Jara, P.T.C.; Rubio, F.; Oliveira, R.S.; Santos, F.T. dos

1.21 _{Cinética da adsorção de chumbo} em casca de castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa) em solução aquosa

Lima-Model, A.N.; Fleck, L.; Vasconcelos, H.L.; Gomes, B.M.

1.22 Cinética da nitrificação de efluente de abatedouro bovino em reator em batelada sequencial Lima-Model, A.N.; Gomes, B.M.; Gomes, S.D.

1.23 _{Cinética da remoção de matéria orgânica de água residuária de abatedouro de aves em reator} compartimentado anaeróbio-aeróbio

Lopes, C.L.; Gomes, S.D.; Lima-Model, A.N.; Kreutz, C.; Passig, F.H.

1.24 Redução da carga poluidora do soro de leite por meio de tratamento químico Araújo, M.B.; Alexandre, A.P.S.; Lima, C.C.

1.25 _{Avaliação do comportamento de reator UASB tratando efluentes de abatedouro avícola}

Lima, C.A.; Rodrigues, L.S.; Silva, I.J.; Santos, R.P.; Dutra, J.C.F.; Ribeiro, M.C.

1.26 _{Diversidade genética de comunidades microbianas em sistema de reatores anaeróbios de dois} estágios utilizado no tratamento de efluentes de abatedouro de frangos

Lima, C.A.; Rodrigues, L.S.; Silva, I.J.; Marriel, I.E.; Lana U.G.P.; Mattos, B.B

1.27 _{Avaliação da aeração em biorreatores heterotróficos microalgais para o tratamento de efluentes} agroindustriais

Neves, C.; Santos, A.M. dos; Maroneze, M.M.; Santos, A.M. dos; Zepka, L.Q.; Queiroz, M.I.; Lopes, E.J.

1.28 _{Intensificação do processo de produção de bioprodutos microalgais a partir de resíduos} agroindustriais

Neves, C.; Maroneze, M.M.; Francisco, E.C.; Ramirez, L.G.; Zepka, L.Q.; Jacob-Lopes, E.

1.29 _{Influencia do congelamento da manipueira nas características físicas e químicas com adequação} da metodologia do cianeto

Reis, S.D.; Amorim, C.C.M.; Damasceno, C.A.; Barbosa, P.; Montefuso, G.E.N.; Silva, R.D.

1.30 _{Determinação de AGV pelos métodos Kapp, DiLlalo e DiLlalo modificado em amostras de} efluente de casas de farinha

Nunes, A.C.D.; Amorim, M.C.; Reis, S.D.; Torres, P.T.T.; Barbosa, P.S.; Souza, R.M.A.

1.31 _{Redução de coliformes totais e termotolerantes após a cobiodigestão anaeróbia de cama e} dejetos de ovinos

(10)

1.32 _{Toxicidade de biofertilizante obtido pela codigestão anaeróbia de cama de frango com água} residuária da suinocultura

Araújo, F.C.; Santos, F.T. dos; Costa, M.S.S. de M.; Costa, L.A.M. de; Rozatti, M.A.T.; Lorin, H.A.F.

1.33 _{Biodegradação de compostos poluentes por enzimas lignocelulolíticas produzidas por pleurotus,} em vinhaça

Souza, G.; Monteiro, R.T.R.

1.34 _{Coagulation-flocculation preceded by anaerobic digestion to reduce the polluting potential of} stillage

Rodrigues, I.J.; Fuess, L.T.; Garcia, M.L.

1.35 _{Influência da segregação de efluentes no desempenho do tratamento de águas residuárias de} frigorífico

Rodrigues, L.S.; Lima, C.A.; Santos, R.P.; Spelta, A.C.F.; Silva, I.J.

1.36 _{Desempenho de reator anaeróbio compartimentado (ABR) seguido de reator UASB em “y” na} remoção de matéria orgânica e sólidos em efluentes do processamento de frangos

Borges, T.M.R.; Rodrigues, L.S.; Lima, C.A.; Dutra, J.C.F.; Silva, I.J.

1.37 _{Reatores UASB em dois estágios tratando águas residuárias do beneficiamento de café por via} úmida

Bruno, M.; Oliveira, R.A. de

1.38 Emprego de filtro anaeróbio no pós-tratamento de reator UASB tratando efluentes de abatedouro frangos

Santos, R.P.; Rodrigues, L.S.; Lima, C.A.; Dutra, J.C.F.; Sousa, S.R.; Ribeiro, M.C. Silva, I.J.

1.39 _{Avaliação dos requerimentos de potência em biorreatores heterotróficos microalgais}

Santos, A.M. dos; Maroneze, M.M.; Santos, A.M. dos; Zepka, L.Q.; Queiroz, M.I.; Lopes, E.J.

1.40 Eficiência do reator ABR seguido de filtro anaeróbio na remoção de nutrientes e organismos patogênicos em efluentes de processamento de pescado

Sousa, S.R.; Rodrigues, L.S.; Sampaio, R.R.; Dutra, J.F.C.; Santos, R.P.; Silva, I.J.

1.41 Avaliação do crescimento de Burkholderia sacchari (LFM 101) com os substratos sacarose e glicose em diferentes temperaturas

Valkirea M.Nascimento

1.42 Efeito da temperatura nos parâmetros cinéticos com Burkholderia sacchari LFM 101 e Ralstonia eutropha LFM 026

Nascimento, V.M.; Andrade, C.S.; Fonseca, G.G.

2

Uso de resíduos como fertilizante

2.1 Dinâmica bacteriana na biodigestão anaeróbica de dejetos bovinos no período outono/inverno Fenandes, N. de A.T.; Lima, J.C.F.; Ribeiro, M.T.; Jaguaribe, L.L.; Fernandes, A.J.; Sozzi, J.R.; Souza, C.S.; Carneiro, J. da C.; Otenio, M.H.

2.2 _{Dinâmica bacteriana na biodigestão anaeróbica de dejetos suínos no período outono/inverno}

Souza, C.S.; Otenio, M.H.; Lima, J.C.F.; Ribeiro, M.T.; Fenandes, N. de A.T.; Jaguaribe, L.L.; Fernandes, A.J.; Sozzi, J.R.; Carneiro, J. da C.

2.3 _{Impacto ambiental e econômico do aproveitamento de efluente leiteiro como fertilizante}

Palhares, J.C.P.

2.4 _{Doses de cama de aves e dejeto de suínos para sistema de integração lavoura-pecuária}

Raizer, D.; Hentz, P.; Correa, J.C.; Fontanelli, R.; Martini, R.

2.5 Influência da aplicação de vinhaça não diluída em agua sobre o perfilhamento e a produtividade de trigo

(11)

2.6 _{Adubação orgânica com coprodutos no desenvolvimento de crambe}

Mezalira, V.P.; Rubio, F.; Curcel, M.; Santos, J.R.; Santos, F.T. dos; Lorin, H.

2.7 Teste de toxicidade de compostagem de resíduos: crescimento de feijão guandu e milheto Bitencourt, G.A.; Souza, G. de; Monteiro, R.T.R.

2.8 _{Cinza de biomassa florestal como condicionador de solo em um sistema de produção em base} agroecológica

Fonseca, J.A.; Hanisch, A.L.

2.9 Fósforo disponível e redução de acidez ativa em dois solos de textura contrastante pela fertilização com cama de aviário

Melo, T.R.; Machado, W.; Barzan, R.R.; Feltran, C.T.M.; Tavares Filho, J.

2.10 _{Eficiência do fertilizante organomineral produzido a partir de resíduos agroindustriais na cultura} da cana-de-açúcar

Rodrigues, V.W.B.; Souza, C.H.E.; Hwang, H.F.

2.11 Produtividade de soja e milho em resposta a fertilizantes mineral e organominerais sólido e fluido Nunes, W.A.G.A.; Corrêa, J.C.

2.12 _{Dispersão de argila no solo após aplicação de diferentes resíduos}

Machado, W.; Melo, T.R.; Tavares Filho, J.

2.13 _{Influência da aplicação de vinhaça sob a matéria orgânica e a população bacteriana do solo}

Bento, A.S.; Ceciliano, E.S.; Ramari, T.I.; Ribeiro, R.M.; Gasparotto, F.

2.14 pH e CE na solução de substratos com aplicação de adubação orgânica e mineral sobre as inflorescências de gérberas envasadas

Santos, F.T. dos; Costa, M.S.S. de M.; Costa, L.A.M. de; Pereira, P.C.; Carneiro, L.J.

2.15 _{Neutralização de acidez ativa e trocável de latossolos vermelhos por aplicação de vinhaça}

Melo, T.R.; Feltran, C.T.M.; Machado, W.; Barzan, R.R.; Tavares Filho, J.

2.16 _{Qualidade física do solo avaliada pela dispersão de argila em água causada pela aplicação de} vinhaça

Melo, T.R.; Feltran, C.T.M.; Machado, W.; Barzan, R.R.; Tavares Filho, J.

2.17 _{Interação entre doses de vinhaça e características químicas do solo}

Bento, A.S.; Ramari, T.O.I.; Schmidt, E.F.; Gasparotto, F.

2.18 _{Influência da aplicação de vinhaça em solo de mata sobre a população microbiana}

Bento, A.S.; Ceciliano, D.S.; Ramari, T.I.; Ribeiro, R.M.; Gasparotto, F.

2.19 Utilização de resíduo agroindustrial de banana, água de coco e carvão ativado na multiplicação in vitro de Lycaste sp.

Machado, W.; Melo, T.R.; Coelho, G.T.C.P.; Guimarães, M.F.; Tavares Filho, J.

3

Impacto dos resíduos

3.1 _{Mitigação das emissões de carbono equivalente em suinocultura pelo processo de biodigestão} anaeróbia dos resíduos

Veloso, A.V.; Campos, A.T.; Mattioli, M.C.; Marin, D.B.; Yanagi Júnior, T.; Silva, E.B.

3.2 Tratamento de águas residuárias de processamento de pescado em reator anaeróbio em forma de y seguido de filtro percolador

Dutra, J.C.F.; Rodrigues, L.S.; Silva, I.J.; Lima, C.A.; Rubin, S.; Santos, R.D.P.; Rodrigues, R.S.

3.3 _{Water footprint of conventional and organic dairy production systems}

Palhares, J.C.P.; Pezzopane, J.R.M.

3.4 Redução da emissão de gases de efeito estufa na suinocultura utilizando-se reuso de efluentes Bortoli, M.; Kunz, A.; Cunha, A. Jr.; De Prá, M.C.; Maroneze, M.M.; Soares, H.M.

(12)

3.5 _{Avaliação de arranjo tecnológico para tratamento dos dejetos líquidos de suínos por} compostagem e produção de fertilizante orgânico

Martini, R.; Turmina, L.; Oliveira, P.A.V.

3.6 _{Alterações na biomassa microbiana e no pH do solo após aplicação de cinza de biomassa e} cultivo de pastagens anuais

Hanisch, A.L.; Fonseca, J.A.

3.7 _{Chumbo em nitossolo vermelho fertilizado com dejeto líquido de suínos, sob sistemas de manejo} de fitomassa

Montibeller, J.A.; Amaral Sobrinho, N.M.; Pandolfo, C.; Veiga, M.

3.8 _{Influência de adubação mineral e orgânica sobre a atividade dos microrganismos em solo} cultivado com cana-de-açúcar

Apolari, J.P.; Monteiro, R.T.R.; Meneghin, S.P.

3.9 _{Fertigation with sugarcane stillage: potential impacts on soil and water resources}

Fuess, L.T.; Rodrigues, I.J.; Zaiat, M.; Garcia, M.L.

3.10 _{Fracionamento de carbono em nitossolo e cambissolo com aplicação de fertilizantes} organominerais

Martini, R.; Rodio, C.L.; Mafra, A.L.; Correa, J.C.; Lopes, L.S.; Raizer, D.

3.11 _{Interação entre doses de vinhaça e os microrganismos do solo}

Bento, A.S.; Ceciliano, D.S.; Ramari, T.I.; Ribeiro, R.M.; Gasparotto, F.

3.12 _{Impact of hematite nanoparticles on a community of ammonium-oxidizing bacteria}

Perazzoli, S.; Spina, F.; Soares, H.M.

4

Uso de resíduos para produção de energia

4.1 _{Custo energético de construção de biodigestores para o manejo e tratamento de resíduos da} suinocultura

4.2 _{Análise energética de um sistema de produção de suínos com tratamento de resíduos em} biodigestor e geração de energia elétrica a partir do biogás

4.3 Biogás e reduções de coliformes durante biodigestão anaeróbia de cama de frangos alimentados com dietas distintas

Praes, M.F.F.M.; Schwingel, A.W.; Lucas Junior, J.; Orrico, A.C.A.; Orrico Junior, M.A.P.; Sunada, N.S.

4.4 _{Biogás e metano durante a co-digestão anaeróbia de dejetos de suínos, óleo de descarte e} microrganismos liofilizados

Sunada, N.S.; Schwingel, A.W.; Lucas Junior, J.; Orrico, A.C.A.; Orrico Junior, M.A.P.; Praes, M.F.F.M.

4.5 Anaerobic digestion of swine manure: stratified production units and its biogas potential Amaral, A.C.; Kunz, A.; Steinmetz, R.L.R.; Scussiato, L.A.; Tapparo, D.

4.6 _{Estimativa do potencial de produção de biogás a partir da biomassa de suinocultura com culturas} energéticas

Fernandes, D.M.; Kitamura, D.S.; Mito, J.Y.L.; Rubio, F.; Oliveira, P.S.R.; Botton, J.P.

4.7 Produção e aproveitamento de biogás em uma granja de suínos na região oeste do Paraná Fernandes, D.M.; Kitamura, D.S.; Silva, F.P.; Feiden, A.; Souza, S.N.M.; Costanzi, R.N.

4.8 _{Variáveis físicas e químicas na biodigestão anaerobia de dejetos bovinos}

Souza, C.S.; Fenandes, N. de A.T.; Lima, J.C.F.; Ribeiro, M.T.; Jaguaribe, L.L.; Fernandes, A.J.; Sozzi, J.R.; Carneiro, J. da C.; Otenio, M.H.

4.9 Estimativa do potencial de produção de biogás no Brasil a partir de dejetos suínos Silva, J.L.G.; Silva, A.C.C.; Mito, J.Y.L.; Vendrame, M.G.; Nascimento, K.R.; Mendes, I.S.

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4.10 _{Análise de aspectos ambientais, energéticos e sociais de uma proposta de aproveitamento} energético de efluentes de bovinocultura leiteira

Mariani, L.; Cavaliero, C.K.N.; Bley Jr., C.J.; Levy, N.M.; Lucio, L.T.; Mito, J.Y.L.

4.11 _{Avaliação do potencial de geração de energia a partir dos dejetos avícolas na região do} Corede-Serra, RS - Brasil

Zanoni, N.; Peresin, D.; Cornelli, R.; Carra, S.H.Z.; Schneider, V.E.

4.12 _{Produção e aclimatação de inóculo para ensaio PME}

De Bona, E. de A.M.; Steinmetz, R.L.R.; Milani, L. de M.; Somer, J.G.; Menegol, T.; Trindade, E.M.; Kunz, A.

4.13 Codigestão da torta de crambe

Curcel, M.; Mezalira, V.P.; Santos, J.R.G.; Rubio, F.; Lorin, H.; Santos, F.T. dos

4.14 _{Estudo da viabilidade do uso do biogás gerado dos efluentes de uma indústria de refrigerante}

Barbosa, A.T.R.; Salazar, A.R.G.; Braga, M.A.C.

4.15 _{Vinhaça: resíduos das usinas de álcool, uma alternativa energética para um estado do} Centro-Oeste

Da Silva, D.A.; Lucena, G.A.R.; Barbosa, A. T. R.; Braga, M.A.C.

4.16 _{Isolamento de microrganismo produtor de hidrogênio a partir de lodo de sistema de tratamento} de vinhaça

Fonseca, B.C.; Reginatto, V.

4.17 Produção de bioetanol de pseudocaule de bananeira por diferentes espécies de micro-organismos

Just, L.P.; Liebl, G.F.; Montagnoli, M.S.; Marangoni, C.; Sellin, N.;Souza, O.

4.18 _{Concentração de açúcares do caldo hidrolisado de resíduos da bananicultura usando} evaporadores múltiplo efeito para produção de etanol

Prado, C.A.; Just, L.P.; Souza, O.; Sellin, N.; Marangoni, C.

4.19 Propriedades visco-elásticas de biomassa folhas de bananeira visando processo de briquetagem Pra, F.B.; Sapelini, C.; Just, L.P.; Marangoni, C.; Souza, O.; Sellin, N.

4.20 _{Inibição da produção biológica de hidrogênio por derivados de hidrólise de resíduos} lignocelulósicos

Siqueira, M.R.; Reginatto, V.

4.21 _{Energy harvesting from agroindustrial waste by microbial fuel cell}

Marassi, R.J.; Silva, G.C.

4.22 Estudo da fisiologia de três linhagens de microalgas das espécies Pseudokirchneriella subcapitata, Scenedesmus spinosus e Scenedesmus acuminatus

Nascimento, V.M.; Nascimento, K.M.; Fonseca, G.G.

4.23 _{Geração de energia em célula microbiana à combustível utilizando lodo anaeróbio de estação de} tratamento de esgoto

Passos, V.F.; De Andrade, A.R.; Reginatto, V.

4.24 _{Geração de ácidos orgânicos e álcoois por bactérias fermentativas geradoras de H}₂_{a partir de} sacarose

Souza, D.; Oliveira, J. E. de; Sequinel, R.; Maintinguer, S. I.

4.25 _{Utilização de ácidos orgânicos por consórcios fotoheterotróficos geradores de H}₂

Jara, A. R.; Pachiega, R.; Oliveira, J. E. de; Maintinguer, S. I.

4.26 Aplicação de águas residuárias citrícolas na produção bioenergética de H2

(14)

4.27 _{Estudo do uso do biogás obtido dos subprodutos dos suínos}

Barbosa, A.T.R.; Braga, M.A.C.

4.28 _{Composição média do biogás de diferentes tipos de biomassa}

Lins, L.P.; Mito, J.Y.L.; Fernandes, D.M.

5

Sistema de gestão de resíduos

5.1 _{Co-digestão anaeróbia de dejetos de suínos, óleo descartado e microrganismos lipolíticos:} reduções de sólidos e coliformes

Sunada, N.S.; Schwingel, A.W.; Lucas Junior, J.; Orrico, A.C.A.; Orrico Junior, M.A.P.; Manarelli, D.M.

5.2 _{Resíduos dos produtos de uso veterinário em propriedades rurais: diagnóstico do descarte}

Gonçalves, A.M.M.; Bastos, P.A.S.; Souza, V.A.F.; Pituco, E.M.; Stachissini, A.V.M.; Vaz, J.A.M.C.

5.3 _{Sustentabilidade em pequenas propriedades produtoras de suínos: unidade piloto}

Souza, G.E.; Belli Filho, P.; Gosmann, H.A.; Casarin, M.A.; Mohedano, R.A.; Couto, R.R.; Muller Jr., V.

5.4 Método para avaliação da eficiência econômica da utilização de nutrientes por suínos Afonso, E.R.; Gameiro, A.H.; Palhares, J.C.P.; LIMA, G.J.M.M.

5.5 Global warming potential of three swine manure management systems used in Brazil Sardá, L.G.; Grave, R.A.; Falkosky, C.; Ribeiro, S.M.S.; Nicoloso, R.S.; Higarashi, M.M.

5.6 _{Bacterial community composition in manure from swine fed rations with various protein and} carbohydrate sources

Santos, T.M.B.; Pepple, L.M.; Li, D.; Andersen, D.; Gates, R.S.; Kent, A.

5.7 Creation of fertile soil horizons (anthrosols) in the pre colombian times by using organic wastes Teixeira, W.G

5.8 _{Identificação do potencial de uso e características poluentes do resíduo da produção de} bioetanol de batata doce

Siqueira, F.L.T.; Siqueira, G.B.; Bandeira, C.; Rodrigues, W.B.; Neiva. I.

5.9 Diagnóstico da geração de resíduos em um frigorífico de pescado

Duarte, B.A.F.; Rodrigues, L.S.; Dutra, J.C.F.; Silva, I.J.; Sousa, S.R.; Sampaio, R.R.

5.10 _{Obtenção de óleos unicelulares a partir de resíduos agroindustriais}

Bizello, R.S.; Vieira, K.R.; Francisco, E.C.; Zepka, L.Q.; Jacob-Lopes, E.

5.11 _{Avaliação de parâmetros da estação de tratamento de efluentes de um abatedouro de bovinos}

(15)

(16)

IV Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais 05 a 07 de Maio de 2015 – Rio de Janeiro, RJ

ESTRATÉGIAS DE USO AGRÍCOLA E TRATAMENTO DOS DEJETOS DE

ANIMAIS PARA MITIGAR O SEU POTENCIAL POLUIDOR

Celso Aita, Alexandre Doneda, Diego Antônio Giacomini, Ezequiel Cezar

Carvalho Miola, Rogério Gonzatto, Sandro José Giacomini, Stefen Barbosa

Pujol

Introdução

O elevado nível tecnológico da bovinocultura de leite e, principalmente, da suinocultura, aliado aos avanços na área de nutrição animal, tem garantido aumentos expressivos na produção de carne e leite por estas duas atividades no Brasil. Todavia, o predomínio do sistema de confinamento parcial ou total dos animais resulta na geração de volumes elevados de dejetos. Uma característica importante destes dejetos é o seu baixo teor de matéria seca, uma vez que, além das fezes e urina, eles contêm sobras de ração e de água dos bebedouros, água de lavagem das instalações e, muitas vezes, água das chuvas, principalmente nos locais em que os dejetos são armazenados sem a existência de cobertura. Apesar dessa diluição, o que encarece o transporte a longas distâncias, o uso dos dejetos produzidos na suinocultura e bovinocultura de leite como fertilizante agrícola, constitui o principal destino dado atualmente aos mesmos em nível mundial. Isso porque os dejetos constituem fontes importantes de macro e micronutrientes à produção vegetal.

Outro aspecto importante a destacar é que, nas duas últimas décadas, os dejetos líquidos produzidos na suinocultura e na bovinocultura de leite da região Sul do Brasil são aplicados, principalmente, na superfície do solo, em lavouras conduzidas no sistema de plantio direto (SPD). A aplicação de doses elevadas de dejetos, nessa modalidade de uso, pode resultar na perda de nutrientes por escoamento superficial, o que reduz o potencial fertilizante dos dejetos às plantas, além da poluição da água e do ar, através de outras vias. A volatilização de amônia (NH3) e a

emissão de gases de efeito estufa (GEE), principalmente de óxido nitroso (N2O), cujo potencial de

aquecimento global é cerca de 300 vezes superior ao do dióxido de carbono (CO2) (IPCC, 2006),

merecem destaque. A injeção dos dejetos líquidos no solo, em SPD, começou a ser avaliada recentemente no Brasil (Aita et al., 2014) e, apesar dos resultados promissores, os estudos nessa área precisam ser intensificados. Diante desse cenário, a busca por estratégias de uso agrícola que visem preservar o potencial fertilizante dos dejetos líquidos de animais e, ao mesmo tempo, reduzir o seu potencial poluidor do ambiente, constitui um dos principais desafios da pesquisa. Isso é fundamental para que a suinocultura e a bovinocultura de leite possam se expandir no Brasil de modo competitivo e sustentável.

Uma alternativa que vem sendo difundida nos últimos anos no Sul do Brasil para mitigar os problemas ambientais relacionados ao manejo dos dejetos líquidos de animais consiste no tratamento dos dejetos através do processo de compostagem automatizada. Contrariamente ao processo tradicional de compostagem, onde é realizada apenas uma aplicação inicial de dejetos sobre o substrato, na compostagem automatizada as aplicações de dejetos são frequentes (uma a duas vezes por semana) e são realizadas através de um equipamento que, a cada aplicação, realiza simultaneamente o revolvimento das leiras de compostagem. É preciso conhecer melhor o impacto desse processo de compostagem sobre as emissões gasosas de NH3 e de GEE para a atmosfera,

bem como buscar estratégias para mitigá-las.

A seguir serão discutidos alguns aspectos relativos ao uso agrícola dos dejetos líquidos de animais e a sua compostagem, com foco principal no potencial poluidor do ambiente, decorrente desses dois destinos que poderão ser dados aos dejetos, bom como nas medidas para a sua mitigação.

(17)

Uso agrícola dos dejetos de animais

A presença de macro e micronutrientes nos dejetos de animais, o custo elevado dos fertilizantes sintéticos e a pressão exercida pela sociedade em geral e pelos orgãos de controle e fiscalização ambiental têm contribuído ao aumento no uso agrícola dos dejetos para a fertilização, tanto para a produção de forragem (Rees et al., 1993) como para a produção de grãos, principalmente de cereais como o milho (Cassol et al., 2013; Schirmann et al., 2013) e o trigo (Meade et al., 2011; Nikièma et al., 2013).

Na sua maioria, os resultados de pesquisa, tanto no Brasil (Giacomini et al., 2009; Cassol et al., 2013), como em outros países (Daudén & Quílez, 2004; Berenguer et al., 2008) indicam que os dejetos de animais, com destaque para os dejetos líquidos oriundos da suinocultura e da bovinocultura de leite, apresentam elevado potencial fertilizante, podendo substituir parcial ou totalmente a adubação mineral das culturas. Todavia, dependo da situação, o uso agrícola dos dejetos de animais também pode impactar negativamente a qualidade do ambiente.

Na região Sul do Brasil, onde a suinocultura e a bovinocultura de leite estão concentradas em pequenas propriedades e desempenham um papel de grande relevância social e econômica, pois estão entre as principais regiões produtoras no País (IBGE, 2010), a maioria das lavouras são conduzidas atualmente em sistema de plantio direto (SPD), determinando que a aplicação dos dejetos seja realizada sobre os resíduos culturais presentes na superfície do solo. Com isso, podem ocorrer perdas importantes de carbono e de nutrientes, juntamente com a água das chuvas que escoa na superfície do solo, sendo que tais perdas são diretamente proporcionais à intensidade das chuvas e ao período de tempo decorrido entre a aplicação dos dejetos e a ocorrência destas (Allen & Malarino, 2008). Além de reduzir o potencial fertilizante dos dejetos, os nutrientes contidos na água de escoamento superficial, principalmente o nitrogênio (N) e o fósforo (P), também podem provocar a eutrofização dos mananciais de superfície, onde o desenvolvimento excessivo de algas poderá resultar no desequilíbrio do ecossistema, com o comprometimento de diversas formas de vida (Feder & Findeling, 2007).

Outra perda importante que poderá ocorrer nos primeiros dias após a aplicação dos dejetos líquidos na superfície do solo é aquela resultante da volatilização de NH3, que pode chegar a 75 % do

N total aplicado (Jackson et al., 2000; Thompson & Meisinger, 2002). A magnitude dessas perdas irá variar de acordo com as características dos dejetos e das condições ambientais no momento da aplicação dos mesmos no solo. Teores elevados de matéria seca dos dejetos dificultam a infiltração da fração líquida no solo, favorecendo a perda de N por volatilização de NH3 (Sommer & Hutchings,

2001) na superfície do solo. Também há uma relação direta entre o valor do pH dos dejetos e as perdas de N por volatilização de NH3 (Zaman et al., 2009). Quanto às variáveis ambientais, diversos

estudos tem evidenciado que a volatilização de NH3 é proporcional à temperatura e à velocidade dos

ventos, principalmente nas primeiras horas após a aplicação dos dejetos (Dell et al., 2012).

Embora a incorporação dos dejetos ao solo reduza drasticamente as perdas de N por volatilização de NH3 (Rochete et al., 2001; Sommer et al., 2004), essa prática é incompatível com o

SPD. Outra prática, ainda não utilizada no Brasil e que pode reduzir a perda de N por volatilização de NH3, consiste na aplicação dos dejetos líquidos em faixas estreitas ou bandas (Dell et al., 2012), na

superfície do solo. O fato dessa modalidade de aplicação concentar maior quantidade de dejetos nas bandas facilita a sua infiltração no solo e diminui a área de exposição dos dejetos ao vento e à radiação solar. No trabalho de Dell et al. (2012) a aplicação em bandas de dejetos líquidos de vacas em lactação reduziu a volatilização de NH3 em 36 %, quando comparada à aplicação dos dejetos em

toda a superfície do solo.

Além de favorecer a eutrofização e a volatilização de NH3, a aplicação dos dejetos líquidos de

animais na superfície do solo apresenta ainda como problemas ambientais importantes a emissão de maus odores (Parker et al., 2013) e a transferência de microrganismos fecais potencialmente patogêncios aos mananciais de superfície (Ball Coelho et al., 2007).

Uma estratégia que vem sendo utilizada, principalmente em outros países, para mitigar os problemas ambientais resultantes da aplicação dos dejetos líquidos de animais na superfíe do solo consiste na injeção subsuperficial dos dejetos no solo (Webb et al., 2010). A eficiência dessa prática foi avaliada recentemente no sul do Brasil por Aita et al. (2014), utilizando um equipamento que foi especialmente desenvolvido para injetar os dejetos a uma profundidade de 7 a 11 cm, sob condições de plantio direto (Figura 1). Esses autores trabalharam em dois tipos de solo e constataram que a injeção dos dejetos no solo, no momento da semeadura do milho, reduziu a volatilização de NH3 para

(18)

valores próximos a zero, em relação à aplicação dos dejetos na superfície do solo, sobre a palha de aveia.

Figura 1. Máquina de injeção de dejetos no solo (a) e linhas/sulcos de injeção dos dejetos no solo sobre a palha (b).

Apesar da injeção dos dejetos reduzir significativamente as perdas de N por volatilização de NH3 (Aita et al., 2014), na maioria das situações essa prática aumenta as emissões de N2O para a

atmosfera (Vallejo et al., 2005; Velthof & Mosquera, 2011; Aita et al., 2014). No trabalho de Aita et al. (2014), realizado durante quatro anos em um Argissolo, a injeção anual de dejetos líquidos de suínos no milho, provocou um aumento médio de 3,6 kg de N-N2O ha

-1

(136 %) na emissão de N2O, em

relação à aplicação superficial. Esse aumento na produção e emissão de N2O, principalmente nas

primeiras duas a três semanas após a injeção dos dejetos, é explicado pelo fato de que a injeção concentra, no interior dos sulcos, carbono solúvel, água e nitrogênio dos dejetos, aumentando a população e a atividade das bactérias desnitrificadoras (Dosch & Gutser, 1996). O elevado teor de N amoniacal dos dejetos e a disponibilidade reduzida de O2 no interior dos sulcos também pode

favorecer a emissão de N2O durante a nitrificação (Rochette et al., 2000; Jarecki et al., 2008).

Um das alternativas para reduzir a emissão de N2O provocada pela injeção dos dejetos

consiste no uso de inibidores de nitrificação, com destaque para a dicianodiamida (DCD) (Vallejo et al., 2005; Aita et al., 2014). Ao inibir a ação da enzima amônia monooxigenase (AMOA) nas bactérias responsáveis pela primeira etapa da nitrificação, a DCD retarda o aparecimento de nitrato (NO3

-), usado como receptor de elétrons pelas bactérias desnitrificadoras na ausência de O2, além de reduzir

a produção de N2O durante a própria nitrificação (Singh et al., 2008). Ao adicionarem DCD aos

dejetos líquidos de suínos, no momento da sua aplicação no campo em plantio direto de milho, Aita et al. (2014), constataram que houve uma redução na emissão de N-N2O em 0,7 kg ha

-1

(28 %) quando os dejetos foram aplicados na superfície do solo e em 4,1 kg ha-1 (66 %) quando os dejetos foram injetados.

Embora a injeção dos dejetos líquidos no solo favoreça as emissões de N2O, em relação à

aplicação superficial, a magnitude desse efeito está relacionada a diversos fatores ligados ao ambiente, com destaque para o nível de O2 no solo, o qual depende da porosidade, da umidade e da

atividade microbiana. As múltiplas interações entre os fatores que controlam a produção e a emissão de N2O determinam a importância e a necessidade de que o efeito de estratégias para mitigar as

emissões desse gás de efeito estufa após o uso agrícola dos dejetos de animais seja avaliado sob diferentes condições de solo e clima.

(19)

Compostagem dos dejetos líquidos de animais

A compostagem automatizada vem sendo difundida nos últimos anos no Sul do Brasil como uma estratégia para converter os dejetos líquidos de animais, especialmente os dejetos de suínos, em uma matriz sólida, concentrada em nutrtientes e que pode ser facilmente transportada para o uso como fertilizante (Kunz et al., 2009). Contrariamente à compostagem tradicional, onde é realizada apenas uma adição inicial de dejetos a um substrato com elevada relação C/N, o processo difundido atualmente e denominado de compostagem automatizada, prevê adições periódicas de dejetos sobre o mesmo substrato (Oliveira & Higarashi, 2006).

A compostagem automatizada é conduzida em galpões denominados de plataforma de compostagem (Figura 2a), os quais são construídos de modo a potencializar a evaporação d'água. A automação desse processo é dada por uma bomba de recalque dos dejetos e uma máquina (revolvedor vertical de compostagem) que percorre toda a extensão da leira (Figura 2b), adicionando os dejetos líquidos sobre o substrato e, ao mesmo, efetuando o revolvimento das leiras de compostagem. Embora a compostagem automatizada reduza a mão-de-obra, em relação à compostagem tradicional, além de permitir o tratamento de volumes maiores de dejetos, ainda existem diversas lacunas técnicas relativas ao processo. É preciso conhecer melhor o impacto dessa prática sobre aspectos como a sobrevivência de microrganismos fecais potencialmente patogênicos, a emissão de NH3 e GEE e o potencial fertilizante do composto produzido.

Figura 2. Vista geral da plataforma de compostagem (a) e revolvedor vertical de compostagem (b).

Como na compostagem automatizada os dejetos são adicionados uma a duas vezes por semana, com o revolvimento simultâneo das leiras, isso pode favorecer as emissões de NH3,

juntamente com a liberação de calor e de vapor d´água. Em contrapartida, as emissões de metano (CH4) devem ser minimizadas, já que o revolvimento frequente introduz O2 no ambiente, reduzindo o

nível de anoxia (Jiang et al., 2013). Como o processo de compostagem automatizada é recente, esses aspectos precisam ser melhor avaliados através da pesquisa.

Nosso grupo de pesquisa, do setor de Microbiologia e Bioquímica do Solo da UFSM vem estudando nos últimos anos o processo de compostagem automatizada, com ênfase na busca de estratégias que reduzam as perdas de N por volatilização de NH3 e também as emissões de GEE. No

trabalho de Doneda (2014) a redução do pH dos dejetos líquidos de suínos, através da adição de ácido fosfórico (H3PO4) antes da aplicação dos dejetos nas leiras de compostagem, reduziu as

emissões de NH3 em 70 % e as de CH4 em 65 %. Quando Giacomini et al. (2014) adicionaram as

zeólitas clinoptilolita e estilbita aos dejetos de suínos a redução na emissão de NH3 durante a

compostagem foi de 76 e 37 %, respectivamente, sendo este efeito atribuído à retenção do NH4 +

dos dejetos, pela capacidade de troca de cátions (CTC) (Bernal et al., 1993) e de NH3 em microcavidades

presentes na estrutura das zeólitas (Bautista et al., 2011). Em um experimento conduzido atualmente, em plataforma de compostagem (Figura 2a), está sendo avaliado o impacto, sobre as emissões de NH3 e de GEE, da adição de xisto retortado (folhelho pirobetuminoso), associado ou não ao inibidor

de nitrificação DCD, em compostagem de dejetos líquidos de suínos, com resultados preliminares

b

(20)

promissores. Está prevista também a avaliação do valor agronômico dos diferentes compostos em estudo, além do efeito dos mesmos sobre as emissões de GEE no campo.

Considerações finais e perspectivas futuras

Quando os dejetos de animais forem manejados e estocados na forma líquida, o seu uso agrícola como fertilizante em condições de plantio direto, com aplicação na superfície do solo, pode resultar em perdas gasosas de N, principalmente por volatilização de NH3, e também em perdas por

escoamento superficial, ambas impactando negativamente o potencial fertilizante dos dejetos e a qualidade do ambiente. Uma estratégia para reduzir esses problemas consiste na injeção subsuperficial dos dejetos, embora essa prática possa aumentar as emissões de N2O, através dos

processos microbianos de nitrificação e, principalmente, de desnitrificação. Resultados de pesquisa indicam que, quando a injeção é associada à adição do inbidor de nitrificação dicianodiamida (DCD) aos dejetos, é possível reduzir significativamente, tanto a volatilização de NH3 quanto a emissão de

N2O. Todavia, em função das múltiplas interações entre os fatores envolvidos na produção e emissão

de N2O, a obtenção de conclusões robustas envolvendo o efeito da injeção de dejetos líquidos em

condições de plantio direto nas emissões desse GEE, bem como sobre a necessidade de associar ou não essa prática ao uso da DCD, depende da ampliação dos estudos para diferentes condições de solo e de clima.

Quanto à compostagem automatizada dos dejetos líquidos de animais, o processo parece ser viável do ponto de vista técnico, permitindo o tratamento de volumes elevados de dejetos, convertendo-os em uma matriz sólida, rica em nutrientes. Todavia, essa tecnologia, de uso recente no Brasil, ainda carece de informações de pesquisa em diversos aspectos, com destaque para as emissões gasosas de N e de GEE, bem como na busca de estratégias para mitigá-las.

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(23)

(24)

SISTEMA DE TRATAMENTO

DE RESÍDUOS

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IV Simpósio Internacional sobre Gerenciamento de Resíduos Agropecuários e Agroindustriais 05 a 07 de Maio de 2015 – Rio de Janeiro - RJ

ESTABILIDADE TÉRMICA DE PATÓGENOS ENTÉRICOS EM EFLUENTES E LODOS SUINÍCOLAS

Fongaro, G¹; Kunz, A2,3_{; Magri, M.E¹; Shissi, C.D}1_{; Zaguini¹, J; Barardi, C.R.M¹}

¹Universidade Federal de Santa Catarina – Florianópolis-SC-Brasil ²Embrapa Suínos e Aves, Concórdia-SC-Brasil

3_{PGEAGRI-CCET-UNIOESTE- Cascavel-PR-Brasil}

THERMAL STABILITY OF ENTERIC PATHOGENS IN SWINE EFFLUENT AND SLUDGE ABSTRACT: The study of the enteric pathogens stability in different temperatures is very

important to know the survival of the pathogen and elucidate processes that allow its inactivation. The aim of this study was to evaluate the thermal stability of enteric pathogens models (Salmonella Thyphimurium, bacteriophage ɸX174 and Human Adenovirus-2 (HAdV-2)) in function of storage time in swine effluent and sludge subject to psychrophilic temperature (winter and summer , 16 and 23°C, respectively), mesophilic temperature (37°C) and thermophilic temperature (55°C). Pathogens were quantified, ɸX 174 proved to be more stable at all temperatures. The thermophilic and mesophilic temperatures, 55 and 37°C, respectively, were considered the most efficient in the removal of enteric pathogens (up to 40 days of storage time) in effluent and sludge, however, to achieve these temperatures conventionally no need of energy expenditure for heating the biomass to be sanitized. Psychrophilic temperature were not considered promising in the inactivation of enteric pathogens, reinforcing the need of post-treatment after swine and sludge storage in psychrophilic temperatures, glimpsing the safe reuse of swine wastewater and sludge for fertilization purposes.

KEY-WORDS: Swine wastewater and sludge, Enteric pathogens; Thermal stability; Effluent

Reuse

INTRODUÇÃO

Em processos de higienização ou desinfecção, o emprego de calor é realizado quando se pretende inativar os patógenos entéricos, já que como consequência da elevação da temperatura há desnaturação de proteínas estruturais, destruição de atividades enzimáticas e desnaturação de ácidos nucleicos, impedindo irreversivelmente a replicação dos patógenos, bem como impedindo que os mesmos sejam reconhecidos pelos seus hospedeiros, quando for o caso (exemplo: interação do vírus com o receptor da célula hospedeira) (FONG; LIPP, 2005), contudo, deve-se considerar que há microrganismos que apresentam fatores de resistência à inativação termal. Neste contexto, este estudo objetivou avaliar a estabilidade térmica de patógenos entéricos modelo (Salmonella Thyphimurium, bacteriófago ɸX 174 e Adenovírus humano-2’ (HAdV-2) em função do tempo de estocagem em efluentes e lodos suinícolas sujeitos à temperatura psicrofílica (inverno e verão, 16 e 23°C, respectivamente), mesofílica (37°C) e termofílica (55°C).

METODOLOGIA

Para a realização do experimento de avaliação da estabilidade térmica dos patógenos entéricos em efluente e lodo da suinicultura proveniente de biodigestor anaeróbio (BA) de Lagoa Coberta, foram coletados 10 L de amostra de efluente final e 10 L de lodo acumulado no fundo do biodigestor. As amostras foram contaminadas artificialmente com quantidades conhecidas de bacteriófago ɸX 174, HAdV-2 e S. Thiphymurium como modelos de

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patógenos entéricos virais e bacteriano, respectivamente. Em tréplicas, alíquotas de 500 mL de efluente e lodo, em recipiente de vidro, foram alocadas em temperaturas controladas mimetizando condição: 1) Psicrofílica (inverno e verão, 16 e 23°C ± 2°C, respectivamente); b) Mesofílica (37°C ± 2°C); c) Termofílica (55°C ± 2°C).

As amostras foram coletadas durante as estocagens numa frequência amostral variável, em função da temperatura de estocagem e avaliadas quanto à enumeração de S. Thyphimurium, segundo ISO 6579 (2002), de bacteriófagos ɸX 174, segundo ISSO 10705-2: 2000 (2001) e HAdV-2, usando métodos de ICC-et-RT-qPCR, segundo Fongaro et al. (2013) e Ko et al. (2003). Análise ANOVA foi aplicada para avaliar diferenças significativas entre as amostragens.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados de estabilidade dos patógenos modelos avaliados mostrou que HAdV-2 no efluente manteve-se estável na temperatura 16°C por até 90 dias, havendo apenas 2 logs de decaimento, sendo este significativo nos tempos 90 e 120 dias. Nas temperaturas 22 e 37°C houve decaimento significativo a partir de 30 dias de estocagem, com tendência linear e decaimento superior aos 2,5 logs. ɸ-X 174 no efluente mostrou-se mais estável que o HAdV-2 em todas as temperaturas, já que em 16°C não foi registrado decaimento significativo (sem tendência de decaimento) até 120 dias de avaliação e nas temperaturas 22 e 37°C foram consideradas reduções estatisticamente significativas nos tempos 90 e 60 dias, respectivamente, sendo este decaimento adequado para o modelo linear. Nas amostras de lodo HAdV-2 mostrou-se menos estável que no efluente. Quando sujeito à temperatura de 16°C, HAdV-2 mostrou-se estável até 60 dias, havendo 2 logs de decaimento, sendo este significativo com tendência linear. Nas temperaturas 22 e 37°C houve decaimento significativo a partir de 30 e 20 dias, respectivamente, sendo este decaimento superior aos 2,5 logs e também com tendência linear. ɸ X 174 no lodo também se demonstrou mais estável que o HAdV-2, porém ambos os vírus foram mais susceptíveis à inativação quando estavam em contato com o lodo do que quando estavam em efluente suinícola. ɸ-X 174, frente à temperatura de 16°C manteve-se estável por até 120 dias de avaliação, sem tendência de decaimento. Nas temperaturas 22 e 37°C foram consideradas reduções estatisticamente significativas nos tempos 60 e 45 dias, respectivamente, sem tendência linear (Figura 1 a - b).

ɸ-X 174 e HAdV-2, em lodo e efluente da suinocultura, foram submetidos à temperatura de 55°C por até 168 horas. ɸ-X 174 demonstrou-se estável no efluente por até 24h, reduzindo 2 logs ou mais a partir desse período, e no lodo foi mais susceptível à inativação, já que a partir de 12 horas já apresentava reduções significativas na sua infecciosidade, sendo esta inativação linear. HAdV-2 foi considerado novamente mais susceptível à inativação térmica se comparado ao ɸ-X 174, majoritariamente no lodo que no efluente suinícola, já que no efluente sofreu redução significativa em 8 horas e no lodo em 4 horas de incubação, sendo registrada decaimento com tendência linear de mais de 2 logs (Figura 2 a -b).

O estudo da estabilidade de S. Thyphimurium, como modelo bacteriano, em efluentes e lodos demostrou que estas se mantiveram estáveis por até 7 dias em 16 e 22°C (em fase estacionária), obtendo-se reduções significativas a partir de 20 dias de estocagem, com decaimento superior a 2 logs e tendência linear. Quando temperaturas de 37 e 55°C foram aplicadas, reduções significativas foram registradas em 4 h e 0,25 h no efluente e no lodo, sendo registrada a inativação de mais de 2 logs, com tendência linear(Figura 3 a-b).

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Os resultados encontrados neste trabalho reforçam a estabilidade térmica do bacteriófago ɸ-X 174 quando comparado ao HAdV-2; Os colifagos somáticos, caso do ɸ-ɸ-X 174, são apontados como um dos melhores bioindicadores microbianos, representando os vírus entéricos humanos e animais, particularmente em processos de tratamentos de lodos, esgotos e dejetos, sedo amplamente utilizado em tratamentos que apliquem energia térmica como princípio (MANDILARA et al., 2006).

Condições mesofílicas e termofílicas são recomendadas para desinfecção de lodos e efluentes podem danificar o capsídeo viral, desnaturar proteínas, desestabilizando as funções celulares, levando à perda de viabilidade dos patógenos entéricos, como bactérias, vírus, ovos de áscaris e protozoários (FONG; LIPP, 2005; LEAL et al., 2013;) requerendo, no entanto, gasto energético para aquecimento da biomassa. A condição psicrofílica raramente foi estudada nestas matrizes, os resultados aqui apresentados apontam que os tempos de retenção hidráulica dos efluentes em BA de lagoa coberta (40 dias) bem como em esterqueiras (80 dias) não são o suficiente para inativar minimamente 90% dos patógenos entéricos presentes.

CONCLUSÃO

Os resultados obtidos reforçam a necessidade de tratamentos pós-biodigestão anaeróbia, principalmente quando considera-se o tipo lagoa coberta que atua em temperatura psicrofílica, vislumbrando o reúso seguro de efluentes e lodo suinícolas para fins de biofertilização.

REFERÊNCIAS

FONGARO, G., NASCIMENTO, M. A., RIGOTTO, C., RITTERBUSCH, G., DA SILVA, A.D., ESTEVES, P.A., BARARDI, C.R.M. Evaluation and molecular characterization of human adenovirus in drinking water supplies: viral integrity and viability assays. Vir J 10:166, 2013. KO, G., CROMEANS, T.L., SOBSEY, M.D. Detection of infectious adenovirus in cell culture by mRNA reverse transcription-PCR. Appl Environ Microbiol 2003, 69:7377–84, 2002.

LEAL, D.A.G., RAMOS, A.P.D., SOUZA, D.S.M., DURIGAN, M., GREINERT-GOULART, J.A., MORESCO, V.,AMSTUTZ, R.C.,MICOLI, A.H., CANTUSIO NETO, R., BARARDI, C.R.M., FRANCO, R.M.B. Sanitary quality of edible bivalve mollusks in southeastern Brazil using an U.V. based depuration system. Ocean Coast. Manag., 72: 93–100, 2013.

MANDILARA, G., MAVRIDOU, A., LAMBIRI, M.,VATOPOULOS, A., RIGAS, F. The use of bacteriophages for monitoring the microbiological quality of sewage sludge. Environ Technol, 27:367–370, 2006.

WONG, K, ONAN, B.M., XAGORARAKI, I. Quantification of enteric viruses, pathogen indicators, and salmonella bacteria in Class B anaerobically digested biosolids by culture and molecular methods. Appl Environ Microbiol, 76(19):6441–6448, 2010.

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Figura 1: Estabilidade térmica de ɸ – X 174 e HAdV-2 em função da temperatura em a) efluente e b) lodo suinícola, frente às temperaturas de 16, 22 e 37°C.

Figura 2: Estabilidade térmica de a) ɸX-174 e b) HAdV-2 em função do tempo, em efluente

e lodo suinícola frente à temperatura de 55°C

0 2 4 8 ₁₂ ₂₄ ₇₂ 0 2 4 6 Efluente Lodo a) Phi X - 174 Tempo (h) P h i X 1 7 4 c u lti vá ve l Log 10 ( U F P mL -1) 0 2 4 8 ₁₂ ₂₄ ₇₂ 0 2 4 6 8 10 Efluente Lodo b) HAdV-2 Tempo (h) H A d V -2 c u lti vá ve l Log 10 ( C G m L -1)

Figura 3: Estabilidade térmica de Salmonella Thiphymurium em função do tempo, em

efluente e lodo suinícola, frente às temperaturas de a) 16 e 22°C e b) 37 e 55°C.

0 7 20 30 45 60 0 7 20 30 45 60 0 7 20 30 45 60 0 7 20 30 45 60 0 2 4 6 8 16°C 22°C Efluente _Lodo * * * * a) Tempo (Dias) S al m on el a Th ip hy m ur iu m c u lt iv á v e is ( U F C m L -1) 0 0.25 0.5 1 2 3 4 5 8 12 24 48 72 00.25 0.5 1 2 3 00.25 0.5 1 2 3 4 5 8 12 24 48 00.25 0.5 1 2 3 4 0 2 4 6 8 37°C 55°C Efluente _Lodo * * * * b) Tempo (Horas) S al m on el a Th ip hy m ur iu m c u lt iv á v e is ( U F C m L -1)