21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental III

21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
III-021 - A CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA NA COMPOSTAGEM
João Tinôco Pereira Neto (1)
Engenheiro Civil pela UFMA; Mestre em Eng. Sanitária pela UFPB; Ph.D em Eng. Sanitária
e Ambiental (1987) pela Universidade de Leeds; Professor Titular da Universidade Federal
de Viçosa (UFV); Consultor em Resíduos Sólidos de vários Órgãos Nacionais e
Internacionais; Profissional agraciado com a Comenda do Meio Ambiente pela OAB.
Marcelo de Paula Neves Lelis
Engenheiro Civil pela UFV. Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
(1998) pela UFMG. Assessor do Centro Mineiro para Conservação da Natureza (CMCN).
Coordenador Técnico do Laboratório de Engenharia Sanitária e Ambiental (LESA) da
Universidade Federal de Viçosa.
Endereço (1) : Laboratório de Eng. Sanitária e Ambiental / Departamento de Eng. Civil - Universidade Federal
de Viçosa - Cep: 36571-000 - Viçosa (MG). Tel (31) 899 2747 ; Fax (31) 899 1737; E-mail:
[email protected]
RESUMO
A compostagem de resíduos orgânicos se constitui no método mais antigo de reciclagem e tratamento de
resíduos orgânicos.
Quando a compostagem é utilizada no tratamento de resíduos contaminados por compostagem, estes passam a
apresentar sério risco quando manipulados, principalmente em populações de baixa renda que encontra-se mais
susceptível a esta situação. Grande parte da bibliografia especializada parece concordar que a manutenção de
temperaturas termófilas (próxima a 60º C) por um curto período (que varia de uma hora a três dias, de acordo
com o autor) são suficientes para eliminar os microrganismos patógenos da massa de compostagem. Os autores
do presente trabalho não concordam com essas afirmativas, alertam aos danos que essa prática pode causar e
mostram, à luz de resultados práticos, que são necessários, no mínimo, 20 dias sob temperatura termófila, para
que se obtenha índices satisfatórios de eliminação de microrganismos patógenos no processo de compostagem.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos orgânicos, compostagem, contaminação, patógenos.
INTRODUÇÃO
A compostagem constitui-se um dos mais antigos processos de reciclagem (terciária) de resíduos orgânicos
de que o homem tem conhecimento.
Trata-se de um eficiente processo de tratamento existente em várias concepções (de baixo custo), as quais, em
sua quase totalidade, mantém grande simplicidade e flexibilidade operacional para tratar quantidades
diversificadas de resíduos orgânicos.
Os principais problemas de contaminação na compostagem são devidos à determinados elementos químicos (a
exemplo dos metais pesados) e dos microrganismos patógenos. Em relação ao primeiro caso, vários trabalhos
de pesquisa desmitificaram cientificamente os erros de interpretação e exageros sobre o tema (1, 2, 3),
principalmente porque pouquíssimos resíduos orgânicos de uso na compostagem são contaminados por metais
pesados. Já no segundo caso, da contaminação biológica, a grande maioria dos resíduos orgânicos são, na
verdade, contaminados, direta ou indiretamente, por patógenos, ovos de helmintos, ovos e/ou larvas de insetos,
etc. Este fato se constitui em grave problema sanitário, pela possibilidade de contaminação do homem por via
direta (quando em contato com esses resíduos ou com o composto), ou indiretamente, através de vetores
biológicos (moscas, mosquitos, etc.) e alimentos contaminados.
Dentre as principais causas da contaminação biológica na compostagem, podemos citar:
a) o tipo de processo de compostagem utilizado;
b) a eficácia do controle operacional exercido; e
c) as interpretações errôneas sobre a inativação desses agentes contaminantes no processo.
ABES – Trabalhos Técnicos
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A maioria dos parâmetros de controle da contaminação biológica na compostagem baseiam-se em tabelas
(Quadro 1), que fornecem o tempo de inativação do patógeno em função da temperatura. Essas tabelas
registram que temperaturas termófílas próximas a 60ºC, mantidas por 60 minutos são suficientes para inativar
patógenos presentes na massa de compostagem (exceção feita aos ovos de ascaris).
No intuito de melhor esclarecer sobre esses problemas e provar que esses valores não representam,
absolutamente, a realidade prática que ocorre nos processos (podendo, inclusive, contribuir para maiores
problemas de contaminação na compostagem), o presente trabalho apresenta dados de pesquisas que
comprovam ser necessário, em condições reais de trabalho, no mínimo, vinte (20) dias sob temperatura
termófila para termos uma inativação satisfatória dos patógenos, seguindo-se, obrigatoriamente, a fase de
maturação do processo onde ocorre, inclusive, a ação natural de antibióticos na eliminação de eventuais
patógenos remanescentes.
Quadro 1: Condições de inativação de parasitas e microrganismos patógenos na compostagem
Microrganismo/Parasita
Temperatura (ºC)
Tempo (minutos)
Necator Americanus
45
50
Entamoeba histolistica
45
3
Entamoeba hostolistica (cistos)
55
Micrococcus pyogenes
50
10
Ascaris lumbricoides*
50 a 70
60 m a 43 h
Streptococcus pyogenes
54
10
Taenia saginata
55
3
Corynebacterium Diphtheriae
55
50
Salmonella Sp.
55
60
Salmonella Typhosa
60
30
Shigella Sp.
55
60
Escherichia Coli
55
60
E. Coli (cistos)
60
20
Trichinella spiralis (larvas)
55
3
Trichinella spiralis (cistos)
60
1
Bricella Abortus
55
30
Micobacterium Tuberculosis
67
20
* diferentes valores encontrados por diversos autores
OBJETIVOS
O objetivo do presente trabalho é, portanto, provar que constitui-se um grande erro assumir que a eliminação
de agentes patógenos na compostagem possa se dar pelo que preconizam algumas bibliografias especializadas,
ou seja, com a manutenção de temperaturas termófilas próximas a 60º por uma hora (5 e 6). Neste sentido
serão apresentados vários resultados de pesquisas utilizando diferentes substratos (lixo urbano, lodo de esgotos,
resíduos agrícolas e resíduos agro-industriais) que comprovam, estatisticamente, ser impossível obter a
eliminação de microrganismos patógenos nas práticas de compostagem, nesses curtos períodos indicados. Os
autores mostram como proceder operacionalmente para obter a correta eliminação dos patógenos na
compostagem de qualquer tipo de resíduo orgânico.
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ABES – Trabalhos Técnicos
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METODOLOGIA
Os experimentos, aqui referidos, constituíram-se de leiras de compostagem, montadas com média de 700 kg de
material, sendo utilizado como matéria-prima a fração orgânica do lixo urbano, resíduos agrícolas, lodo de
esgotos domiciliares e resíduos agro-industriais.
Para efeito de avaliação da eficiência do processo, serão apresentados os resultados referentes à mineralização
dos resíduos orgânicos (sólidos voláteis e/ou relação C/N).
Os processos de compostagem utilizados foram diferenciados (conforme indicado nos Quadros), e variam
desde uma versão do processo windrow (processo LESA de compostagem) com aeração por reviramento
manual, até os processos desenvolvidos por aeração forçada.
Em todos os experimentos citados, independentemente do sistema operacional utilizado (windrow/LESA ou
leiras estáticas aeradas) o princípio teórico do processo foi, obviamente, inalterado. Este consistiu em buscar a
garantia de que os principais parâmetros que têm influência sobre a eficiência do processo, permanecessem sob
rígido controle. Isto significa manter, na fase de degradação ativa, a temperatura na faixa termófila de 40 a 65o,
a umidade nos limites de 45 a 60% e a oxigenação da massa de compostagem variando de 0,2 a 0,8 m3 de ar por
quilo de sólidos voláteis por dia (sendo os limites inferiores encontrados nas leiras aeradas por reviramento e os
superiores nas leiras aeradas mecanicamente).
A aeração manual foi desenvolvida, segundo os critérios descritos do Processo LESA de Compostagem, no
qual o ciclo de reviramento das leiras se dá a cada 3 dias no primeiro mês do processo, seguindo-se de um
reviramento a cada 6 dias até o fim da fase de degradação ativa.
A aeração mecanizada, das leiras estáticas aeradas, foi desenvolvida segundo descrito na bibliografia
especializada (7, 8 e 9). Neste processo, um separador (Secomac/46), com motor de ½ HP de potência, “injeta”
ar na massa de compostagem, segundo o controle de um mecanismo “eletromecânico”, em “feedback”, por uma
sonda de controle (termistor) que “informa” ao sistema eletrônico (relé/termostato), a temperatura da massa de
compostagem. Quando esta temperatura “informada” for maior do que a temperatura máxima de controle das
leiras (65oC), o sistema eletrônico aciona o soprador e a leira é automaticamente aerada. O sistema conta
também com um temporizador (‘timer”) que aciona o soprador (por 2 minutos a cada ciclo de 30 minutos) nos
casos em que a temperatura máxima da leira for menor que 65oC.
A determinação das taxas de aeração (0,2 a 0,8 m3 de ar/kg s.v/dia) seguem as recomendações propostas nas
pesquisas desenvolvidas pela Universidade de Leeds e a Universidade de Federal de Viçosa.
RESULTADOS
As análises microbiológicas, parte relevante do trabalho, são apresentadas em termos da contagem da
população de microrganismos indicadores de patógenos, a exemplo dos Estreptococcus fecais.
Diversos resultados de pesquisas utilizando a compostagem artesanal (Windrow/Lesa) e o sistema de aeração
forçada são apresentados. Nestes experimentos foram utilizados materiais diferenciados, conforme referência
junto às respectivas tabelas.
A seguir são apresentados alguns resultados encontrados:
ABES – Trabalhos Técnicos
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Quadro 2: Variação na População de Estreptococus fecais na compostagem
Período de Monitoramento (dias)
1a fase
Parâmetro
2a fase
0
15
30
45
60
15
30
Sólidos Voláteis (%)
53,5
37,5
28,1
25,9
25,3
24,2
22,0
Relação C/N
24,3
Estreptococus fecais
2x10
Sólidos Voláteis (%)
52,1
Relação C/N
28,2
14,5
5
3x10
13,9
5
32,8
Estreptococus fecais
5x10
Material utilizado: fração orgânica do lixo urbano
Fonte: LELIS, M.P.N., 1998
1x10
2x10
29,8
19,0
3
8x10
10,9
4
3x10
8x10
26,2
12,0
6
12,1
4
24,9
11,1
5
7x10
11,2
3
28,8
10,7
4
1x10
5x10
9,2
2
22,3
10,3
4
2x10
<102
10,2
3
<102
Quadro 3: Variação na População de Estreptococus fecais, Relação C/N e Sólidos Voláteis
durante a Compostagem
Fase ativa (dias)
Dias
0
8
16
20
30
57
Parâmetro
Experimento
Estreptococos fecais
PLTA-10-P 4x105 4x105 35x104 7x103
0
Relação C/N
PLTA-10-P
30
34
31
25
Sólidos Voláteis
PLTA-10-P 72,00 69,03 66,50
61,50
Estreptococos fecais
Relação C/N
Sólidos Voláteis
PLTA-11-P
PLTA-11-P
PLTA-11-P
5x106
33
65,00
5x106 75x104 5x102
24
25
18
52,85 52,26
47,43
Estreptococos fecais
Relação C/N
Sólidos Voláteis
PLTA-12-N
PLTA-12-N
PLTA-12-N
2x105
36
71,12
2x105
28
69,10
5x103
34
68,50
4x102
28
25
67,27 66,84-
Estreptococos fecais
Relação C/N
PLTA-13-N
PLTA-13-N
106
35
106
33
4x104
39
4x103
-
23
Sólidos Voláteis
PLTA-13-N
75,22
72,50
71,00
-
66,18
Estreptococos fecais
PLTA-14-H
105
105
2x104 2x103
Relação C/N
PLTA-14-H
39
37
33
20
Sólidos Voláteis
PLTA-14-H 77,88 74,00 70,50 49,55
Obs: PLTA- Pilha de Lixo Triturada Aerada (modo positivo e negativo)
Material utilizado: fração orgânica do lixo urbano previamente triturada
Fonte:Nóbrega, C.C. (1991)
4
0
-
0
-
0
Interrompi
do
Interrompi
do
-
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Quadro 4: Variação na População de Estreptococus fecais e Relação C/N durante a Compostagem
Fase ativa (dias)
Parâmetro
Experimento
0
15
30
45
55
60
75
Estreptococus fecais
Exp-90%
Relação C/N
Exp-90%
100
Estreptococus fecais
Exp-80%
Relação C/N
Exp-80%
103
Estreptococus fecais
Exp-70%
Relação C/N
Exp-70%
74
Material utilizado: Bagaço de cana (%) e esterco bovino
Fonte:Vitorino, K.M.N. (1991)
103
80
104
68
103
62
103
58
103
49
103
43
103
32
Quadro 5: Variação na População de Estreptococus fecais
Período de Maturação (dias)
Experimento
0
10
20
30
8
7
4
1
5x10
7x10
4x10
2x10
2
2x10
3x106
2x103
2x102
3
5x10
9x108
2x107
4x103
8
6
4
6x10
15x10
6x10
18x103
Material utilizado:
Exp. 1: Lodo de esgoto
Exp. 2: 70% de lodo de esgoto e 30% de fração orgânica do lixo urbano
Exp. 3: 60% de lodo e 40% de “cavaco de madeira”
Exp. 4: 60% de lodo e 40% de composto maturado
Fonte:Gouvêa, L.C. (1995)
103
25
103
29
-
103
27
-
40
7x102
5
21x103
102
Quadro 6: Variação na População de Microrganismos Indicadores Durante a Compostagem
Período de Compostagem (dias)
Parâmetro
Experimento
0
4
8
16
32
60
Escherichia coli
R5
1,4x107 1,0x104 4x104
Clostridium perfringens
R5
1,4x105 2x104
3x103
_
_
_
Salmonela
R5
Escherichia coli
R8
1,0x107
_
1x105
4
Clostridium perfringens
R8
2x10
_
_
Salmonela
R8
280
_
170
Material utilizado: Lodo de esgoto e fração orgânica do lixo urbano
Fonte:Pereira Neto, J.T. (1987)
120
1,4x107
1,4x107
4x103
3x104
6x103
2x104
<102
<102
_
_
_
_
1,4x107
1,4x107
110
5x103
4x104
76
1x103
2x103
76
<102
<102
_
CONCLUSÕES
Os resultados apresentados mostram, com base nos experimentos criteriosamente monitorados, que de fato
torna-se um absurdo, além de constituir-se em grande perigo para a saúde pública, avaliar a eliminação de
microrganismos patógenos na compostagem com base em simples recomendações que preconizam tempos de
apenas uma hora ou dois a três dias sob temperaturas termófilas (com o respaldo das tabelas de inativação de
patógenos amplamente divulgadas (Quadro 1).
Existem vários fatores intrínsecos aos processos de compostagem que jamais permitirão que a eliminação dos
patógenos ocorra em períodos tão curtos quanto preconiza boa parte da bibliografia sobre o assunto. Dentre
esses fatores, podemos citar, também: a heterogeneidade do material, o tamanho das partículas, a existência de
ABES – Trabalhos Técnicos
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zonas “mortas” nas leiras de compostagem (base/flancos inferiores) e a possibilidade, real, de recontaminação, a
depender do grau de mineralização da massa de compostagem.
Os resultados de pesquisas, publicados neste trabalho, mostram claramente que para a obtenção de um produro
final livre de contaminantes biológicos, é necessário manter um rígido controle do processo (oxigenação,
umidade), onde o binômio: temperatura/tempo tornam-se parâmetros de suma importância para a efetiva
eliminação dos contaminantes biológicos (a exemplo dos patógenos) na compostagem.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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