Inoculação de microrganismos como aceleradores no processo de compostagem de resíduos sólidos agroindustriais

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Doutor Carlos Fernando Lemos

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Abstract

Brazil is considered one of the countries with the highest potential of agricultural production in the world, however, it is the fourth largest consumer of nutrients for formulating mineral fertilizers in the world. At the same time, the projections point to the increase in demand for food and the growth of the agroindustrial sector, as consequence of which there is also an increase in the generation of waste and the pressure on natural resources. Composting emerges as an interesting strategy for the treatment and recovery of these wastes, because it allows them to be transformed into organic compost capable of improving soil quality and reducing the use of mineral fertilizers, however it is a time-consuming process, which can take up to 180 days, depending on the raw material used and operational control. Since inoculation of microorganisms may intensify the degradation process, the present study aimed to produce an inoculum of microorganisms and to evaluate its efficiency in accelerating the process composting of organic agroindustrial solid wastes. The solid wastes used were sludges from the wastwater treatment plants from industry potato and corn chips and dairy, bovine ruminal residue and coffee silverskin. The research was developed at the Biocomp composting plant located in the municipality of Papagaios, MG, from February to August 2017. The inoculum of microorganisms was prepared based on the method of capture of effective microorganisms (EM). Therefore, as substrate for catching the microorganisms was used 3 kg of rice cooked in unsalted water and left for 10 days in the forest near the composting yard, then transferred to an aerobic reactor mounted in a water tank of 3000 liters with a recirculation system with pump. As culture medium for the microorganisms was used sugar cane molasses powder and organic foliar fluid fertilizer. In the mounting procedure of the compost heap, the initial mixture of agroindustrial residues had a C/N 19 ratio and a moisture content of 66.8%. Two treatments with 5 replicates were used, being treatment A without addition of inoculum of microorganisms and treatment B with addition of inoculum of microorganisms. During the composting process the physical-chemical parameters were monitored: temperature, humidity, pH, electrical conductivity, total nitrogen, total organic carbon and C / N ratio. To confirm the maturity of the organic compounds germination tests were performed with lettuce (Lactuta sativa). The collected data were submitted to non-parametric statistical tests that allowed to compare the median values of the treatments at the level of 5% of significance. A multivariate linear regression with robust standard errors was used to verify the effect of composting days and treatment type about temperature. It was verified that the inoculum of microorganisms promoted a greater biological activity to the composting process increasing the temperature and the pH, with faster reduction of the temperature. For the other parameters observed, there was no significant statistical difference between treatments, indicating that treatment B produced organic compound with similar qualities to treatment A, but with 46% less time. The germination index (GI)> 80% indicated the absence of phytotoxic substances that inhibit the germination and growth of the plants at 65 days of composting.


Resumo

O Brasil é apontado como um dos países com maior potencial de produção agrícola do mundo, porém, é o quarto maior consumidor mundial de nutrientes para formulação de fertilizantes minerais. Ao mesmo tempo as projeções apontam o aumento da demanda por alimentos e o crescimento do setor agroindustrial, como consequência havendo também o aumento da geração de resíduos e a pressão sobre os recursos naturais. A compostagem surge como uma estratégia interessante para o tratamento e aproveitamento destes resíduos, pois permite transformá-los em composto orgânico capaz de melhorar a qualidade do solo e reduzir a utilização dos fertilizantes minerais, no entanto trata-se de um processo demorado, que pode levar até 180 dias, dependendo da matéria prima utilizada e do controle operacional. Uma vez que a inoculação de microrganismos pode intensificar o processo de degradação, o presente estudo teve como objetivo produzir um inóculo de microrganismos e avaliar a sua eficiência na aceleração do processo de compostagem de resíduos sólidos orgânicos agroindustriais. Os resíduos sólidos utilizados foram: lodo da estação de tratamento de efluentes de indústria de cerveja, chips de batata e milho e laticínio, resíduo ruminal bovino e película prateada de café. O trabalho foi desenvolvido na usina de compostagem Biocomp situada no município de Papagaios, MG, no período de fevereiro a agosto de 2017. O inóculo de microrganismos foi preparado com base no método de captura de microrganismos eficazes (EM). Para tanto, como substrato de captura dos microrganismos foi utilizado 3 Kg de arroz cozido em água sem sal e deixado por 10 dias na mata próxima ao pátio de compostagem, em seguida foi transferido para um reator aeróbio montado em uma caixa d’água de 3.000 litros onde foi instalado um sistema de recirculação com bomba. Como meio de cultivo para os microrganismos foi utilizado melaço de cana-de-açúcar em pó e fertilizante orgânico foliar fluido. No procedimento de montagem das leiras, a mistura inicial de resíduos agroindustriais apresentou relação C/N 19 e umidade de 66,8%. Foram utilizados 2 tratamentos com 5 repetições, sendo o tratamento A sem adição de inóculo de microrganismos e o tratamento B com adição de inóculo de microrganismos. Durante o processo de compostagem foram monitorados os parâmetros físico-químicos: temperatura, umidade, pH, condutividade elétrica, nitrogênio total, carbono orgânico total e relação C/N. Para confirmar a ausência de fitotoxicidade dos compostos orgânicos foram realizados testes de germinação com alface mimosa (Lactuta sativa). Os dados coletados foram submetidos a testes estatísticos não-paramétricos que permitiram comparar os valores medianos dos tratamentos ao nível de 5% de significância. Para verificar o efeito dos dias de compostagem e do tipo de tratamento sobre a temperatura foi utilizada uma regressão linear multivariada com erros padrões robustos. Comprovou-se que o inóculo de microrganismos promoveu uma maior atividade biológica ao processo de compostagem aumentando a temperatura e o pH, com redução mais rápida da temperatura. Para os demais parâmetros observados, não houve diferença estatística significativa entre os tratamentos, indicando que o tratamento B produziu composto orgânico com qualidades similares ao tratamento A, porém com 46% a menos de tempo. O índice de germinação (GI) > 80%, indicou a ausência de susbtâncias fitotóxicas que inibem a germinação e o crescimento das plantas aos 65 dias de compostagem.

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