Otimização do processo de compostagem de carcaças de animais mortos em reator cilindro rotativo

Abstract

Há necessidade ambiental de tratamento adequado para as carcaças de animais mortos nos sistemas produtivos. O processo de compostagem acelerado apresenta-se como alternativa de tecnologia para a destinação desse rejeito orgânico. O objetivo desse estudo foi avaliar a utilização de Reatores Cilindros Rotativos (RCRs) para compostagem acelerada de carcaça animal. Para a pesquisa, foi utilizado RCRs com volume de 3,6 m3 (50% de volume útil), sendo realizado monitoramento de parâmetros físico-químicos da biomassa e emissão de gases (C-CO2, C-CH4, N-NH3 e N-N2O) periodicamente durante o processo. O estudo dividiu-se em três etapas: I) Verificação de parâmetros físico-químicos e emissão de gases; II) a influência da frequência de aeração na temperatura da biomassa e emissão de gases, e III) o emprego de aditivos químicos (dicianodiamida e fosfogesso) para retenção de nitrogênio na biomassa, com quatro tratamentos: adição de dicianodiamida (DCD), adição de fosfogesso (PPG), adição de ambas substâncias (PPG+DCD) na biomassa e o tratamento controle (Ck). Em I, os resultados indicam significativa redução da relação C:N da biomassa no decorrer do processo, finalizando em 15,27, consequência da elevação do teor de nitrogênio, enquanto que a temperatura esteve acima de 40°C em 50% do período de estudo. A redução na concentração de sólidos voláteis indicou a mineralização da matéria orgânica, o que implicou na perda de carbono pela emissão de CO2. A emissão desse gás foi responsável por 99% da perda de carbono, sendo o restante atribuído à emissão de CH4. A emissão de NH3 foi principal responsável pela perda de nitrogênio da biomassa, sendo essa emissão favorecida nos períodos em que a temperatura encontrava-se elevada, enquanto a emissão de N2O foi significativamente inferior. Em II, foi verificado que a temperatura da biomassa é afetada pela frequência de revolvimento, quanto maior essa frequência, menor será o período na fase termofílica (>50°C). As emissões totais dos gases avaliados não apresentaram diferença (p>0,05) entre os tratamentos. Os modelos matemáticos que melhor representaram a emissão de C-CO2 e N-NH3 em função da temperatura foram não lineares, R2=0,75 e 0,78, respectivamente. Por fim, contata-se que seja utilizado no mínimo duas horas de intervalo entre os períodos de 24 minutos de aeração, para garantir um melhor intervalo de tempo de repouso da biomassa na fase termofílica e eliminação de possíveis contaminantes patogênicos. E em III, os resultados indicaram que para emissão de C-CO2 e C-CH4 não houve diferença siginificativa (p>0.05) para os tratamentos com aditivos quando comparados ao Ck. Para as emissões de NH3 houve diferença significativa (p<0.05) para uso dos aditivos separadamente quando comparados ao Ck. Constatou-se, também uma redução de 94,71% e 65,80% para as emissões de N2O, respectivamente para DCD e PPG+DCD, enquanto PPG aumentou em 98% a emissão desse gás. Ao final do processo de compostagem, verificou-se que a perda de nitrogênio na biomassa foi de 44,15; 25,76; 27,85 e 18,66% respectivamente para Ck, DCD, PPG e PPG+DCD. Conforme resultados obtidos, conclui-se que os RCRs podem ser utilizados como tecnologia para tratamento de carcaças de animais mortos, porém deve-se monitorar a temperatura da biomassa, e garantir baixa emissão de amônia para o meio externo.

Abstract: There is an environmental need for adequate treatment for dead animal carcasses in production systems. The accelerated composting process is an alternative technology for the disposal of this organic waste. The objective of this study was to evaluate the use of Rotating Cylinder Reactors (RCRs) for accelerated animal carcass composting. For the research, RCRs with a volume of 3.6 m3 (50% of useful volume) were used. Physical and chemical parameters were monitored for biomass and gas emission (C-CO2, C-CH4, N-NH3 and N-N2O) periodically during the process. The study was divided into three stages: I) Verification of physical-chemical parameters and emission of gases; II) the influence of aeration frequency on biomass temperature and gas emission; and III) the use of chemical additives (dicyandiamide and phosphogypsum) for nitrogen retention in biomass with four treatments: addition of dicyandiamide (DCD), addition of phosphorus (PPG), addition of both substances (PPG + DCD) in the biomass and the control treatment (Ck). In I, the results indicate a significant reduction of the C:N ratio of the biomass during the process, ending at 15.27, as a consequence of the elevation of the nitrogen content, while the temperature was above 40 °C in 50% of the study. The reduction in the concentration of volatile solid indicated the mineralization of the organic matter, which implied in the loss of carbon by the emission of CO2. The emission of this gas accounted for 99% of the carbon loss, the remainder being attributed to the emission of CH4. The emission of NH3 was mainly responsible for the loss of nitrogen from the biomass, and this emission was favoured in periods when the temperature was high, while the emission of N2O was significantly lower. In II, it was verified that the temperature of the biomass is affected by the frequency of revolving, the higher this frequency is, the shorter the period in the thermophilic phase gets (>50 °C). The total emissions of the evaluated gases showed no difference (p> 0.05) between the treatments. The mathematical models that best represented the emission of C-CO2 and N-NH3 as a function of temperature were nonlinear, R2 = 0.75 and 0.78, respectively. Finally, it is advised to use a minimum of two hours between the periods of aeration, to ensure a longer stay in the thermophilic phase and elimination of possible pathogenic contaminants. And in III, the results indicated that for the emission of C-CO2 and C-CH4 there was no significant difference (p>0.05) for the treatments with additives when compared to the control. For NH3 emissions there was a significant difference (p <0.05) for use of the additives separately when compared to Ck. A reduction of 94.71% and 65.80% for N2O emissions, respectively for DCD and PPG + DCD, was also observed, while PPG increased the emission of this gas by 98%. At the end of the composting process, it was verified that the loss of nitrogen in the biomass was 44.15; 25.76; 27.85 and 18.66% respectively for Ck, DCD, PPG and PPG + DCD. According to the results obtained, it can be concluded that the RCRs can be used as a technology for the treatment of dead animal carcasses. However, the biomass temperature must be monitored and the ammonia emission should be guaranteed to the external environment.