Conservation Planning

Neste método o aquecimento da massa de lodo é promovido pela ocorrência de atividade biológica. Para tanto, é fundamental que condições favoráveis para manutenção da atividade biológica sejam mantidas, principalmente injeção e distribuição de oxigênio em proporções adequadas. Vale mencionar que para que a oxigenação seja efetiva na massa de lodo, espaços de ar livres devem existir e, para promover a existência destes espaços, material estruturante deve ser utilizado, como, por exemplo, madeira triturada. As tecnologias mais importantes que podem ser classificadas como método biológico são a compostagem e a

biossecagem, discutidas a seguir. Embora a compostagem não visa à máxima remoção de água, pode também ser considerada como etapa de secagem, dado o teor de sólidos final do composto (acima de 40% de ST).

Compostagem

Uma tecnologia comumente utilizada para lidar com resíduos orgânicos é a compostagem biológica, que estabiliza a matéria orgânica em matéria húmica livre de odor mensurável e patógenos, e pode ser beneficamente aplicada no solo (MOTE e GRIFFIS, 1982). A compostagem pode ser definida como uma bioxida_{ção aeróbia exotérmica de um} substrato orgânico heterogêneo, no estado sólido, caracterizado pela produção de CO2, água,

liberação de substâncias minerais e formação de matéria orgânica estável (FERNANDES e

SILVA, 1999). Durante este processo, bactérias, actiomicetos e fungos (bolores e levedura) oxidam ácidos graxos de cadeia longa e curta, produtos de papel e outros poluentes, e produz calor levando à redução dos resíduos devido à conversão microbiana e evaporação da água (TUOMELA et al., 2000). Protozoários ajudam a consumir bactérias e fungos, enquanto rotíferos controlam o crescimento de bactérias e protozoários, minimizando, portanto, os riscos relacionados à saúde e associados a patógenos (HAUG, 1993). A compostagem visa à máxima conversão da matéria orgânica. Para isso, água é adicionada ao processo quando a fração orgânica atinge baixo teor de umidade a fim de preservar um percentual de umidade ótimo para que seja mantida a atividade biológica e, consequentemente, a máxima conversão biológica.

Por se tratar de um processo biológico, os fatores mais importantes que influem na degradação da matéria orgânica são a aeração, os nutrientes e a umidade. A temperatura

tamb_{ém é um fator importante, principalmente no que diz respeito à rapidez do processo de}

biodegração e à eliminação de patógenos, porém é resultado da atividade biológica. Os nutrientes, principalmente carbono e nitrog_{ênio, são fundamentais ao crescimento bacteriano.}

O carbono _{é a principal fonte de energia e o nitrogênio é necessário para a síntese celular.}

Fósforo e enxofre também são importantes, porém seu papel no processo é menos conhecido.

Os micro-organismos têm necessidade dos mesmos micronutrientes requeridos pelas plantas (Cu, Ni, Mo, Fe, Mg, Zn e Na), que s_{ão utilizados nas reações enzimáticas, mas os detalhes}

deste processo são pouco conhecidos (FERNANDES e SILVA, 1999).

O processo de compostagem pode ser simplificadamente representado conforme ilustrado na Figura 3.22.

Figura 3.22 – Esquema simplificado do processo de compostagem. Fonte: Fernandes e Silva (1999).

No início do processo há um forte crescimento dos microrganismos mesofílicos. Com

a eleva_{ção gradativa da temperatura, resultante do processo de biodegradação, a população de} mesofílicos diminui e os microrganismos termofílicos proliferam com mais intensidade. A população termofílica é extremamente ativa, provocando intensa e rápida degradação da mat_{éria orgânica e maior elevação da temperatura, o que elimina os microrganismos} patogênicos (Figura 3.23). Quando o substrato orgânico for em sua maior parte transformado, a temperatura diminui, a popula_{ção termofílica se restringe, a atividade biológica global se} reduz de maneira significativa e os mesofílicos se instalam novamente. Nesta fase, a maioria das moléculas facilmente biodegradáveis foram transformadas, o composto apresenta odor agrad_{ável e já teve início o processo de humificação, típico da segunda etapa do processo,}

denominada maturação. Estas duas fases distintas do processo de compostagem são bastante

diferentes entre si. Na fase de degrada_{ção rápida, também chamada de bioestabilização, há} intensa atividade microbiológica e rápida transformação da matéria orgânica. Portanto, há

grande consumo de O2 pelos microrganismos, elevação da temperatura e mudanças visíveis

agressivo. Mesmo com tantos sinais de transforma_{ção o composto não está pronto para ser} utilizado. Ele só está apto a ser disposto no solo após a fase seguinte, chamada de maturação. Na fase de maturação a atividade biológica é pequena, portanto, a necessidade de aeração

tamb_{ém diminui. O processo ocorre à temperatura ambiente e com predominância de}

transformações de ordem química: polimerização de moléculas orgânicas estáveis no processo

conhecido como humificação (FERNANDES e SILVA, 1999).

Figura 3.23 – Exemplo genérico da evolução da temperatura de uma leira em compostagem. Fonte: Fernandes e Silva (1999).

Estes conceitos s_{ão importantes, pois eles se refletem na própria concepção das usinas}

de compostagem. Como na fase de biodegradação rápida ocorre uma redução de volume do

material compostado, consequentemente a _{área necessária para a fase de maturação é menor.}

Durante a maturação alguns testes simples permitem definir o grau de maturação do composto

e, portanto, a liberação para seu uso. Ele pode então, se houver interesse, ser peneirado e acondicionado adequadamente para ser mais facilmente vendido e transportado. Mas, para que o processo de compostagem se desenvolva de maneira satisfatória, é necessário que alguns par_{âmetros fisico-químicos sejam respeitados permitindo que os microrganismos}

encontrem condições favoráveis para se desenvolverem e transformarem a matéria orgânica

Biossecagem

A biossecagem ou biodrying é uma tecnologia baseada em um processo semelhante ao da compostagem, mas com o objetivo de remover a água de material orgânico, como, por exemplo, lodo de esgoto. A diferença entre compostagem e biossecagem é que esta última não visa alcançar a mineralização completa dos resíduos preservando a umidade para a atividade microbiana ideal. Em vez disso, o calor metabólico é usado para remover a água da massa de resíduo no mais baixo tempo de residência possível e mínima biodegradação, preservando assim o poder calorífico do resíduo. Assim como na compostagem do lodo de esgoto, na biossecagem é necessária a utilização de material estruturante a fim de aumentar os espaços livres na massa e favorecer a passagem e contato do oxigênio com os micro-organismos que, por processo de fermentação aeróbia, degradam a matéria orgânica, liberando calor para o meio externo (WINKLER et al., 2013).

Por se tratar do tema de maior importância no desenvolvimento desta tese, a revisão bibliográfica deste tema será abordada no item “3.5. Biossecagem”, com o objetivo de conferir maior evidência ao assunto e permitir melhor discussão e descrição das contribuições e pesquisas desenvolvidas até o momento, com base na literatura consultada.