Compostagem e biodigestão anaeróbia no ensino de microbiologia

Abstract

Resumo: A correta destinação de resíduos orgânicos provenientes da merenda escolar constitui uma medida de mitigação de impacto ambiental em escolas. Relacionando o número total de estudantes na escola estudada e a média estimada de resíduos orgânicos aproveitáveis do refugo proveniente da merenda escolar, calculamos que para cada 55 estudantes são gerados 30 litros de matéria orgânica por mês. Para diminuir o impacto desses problemas ambientais de produção de chorume e gases tóxicos em aterros sanitários e envolver estudantes em um laboratório microbiológico ao ar livre, esta pesquisa envolveu a construção de biodigestor anaeróbio anexo a uma composteira, com intuito de gerar biofertilizante em pequenos espaços e a confecção e aplicação de uma sequência didática envolvendo decomposição com estudantes de biologia do ensino médio. Testes empíricos com um protótipo unindo compostagem e biodigestão anaeróbia foram realizados e, em um primeiro momento, não foi possível avaliar a eficiência de compostagem e biodigestão do mesmo, devido a problemas relacionados à composição do material a ser compostado, bem como possíveis problemas de aeração do sistema e de baixa temperatura ambiente. A partir destes resultados foram realizados dois testes pilotos, com o composto inicial e outro com repolho e serragem em garrafas PET, na tentativa de melhorar o processo no protótipo a ser instalado na escola, posteriormente. Ao longo do trabalho, com resultados de pesquisas bibliográficas e testes pilotos em pequena escala, chegamos a uma metodologia utilizando experimentos de fitotoxicidade (germinação de sementes de alface) que indicaram uma proporção adequada de 1 parte de repolho para 0,31 partes de serragem. Proporção que permitiu produzir, ao final de 63 dias, compostos imaturos, semicurados e curados. Esses procedimentos não foram ainda avaliados no protótipo produzido. O protótipo modificado foi usado como objeto de estudo em aulas investigativas de Microbiologia, onde além de realizarem análises investigativas com matéria orgânica em decomposição de forma prática, os estudantes de Ensino Médio elaboram experimentos de compostagem e biodigestão e compararam os modelos de garrafas PET produzidos por eles com o protótipo desenvolvido pelo autor. Essas metodologias auxiliaram na compreensão das características e importâncias dos microrganismos no uso didático, e na proposta de soluções para problemas ambientais reais. A melhoria da motivação intrínseca foi demonstrada a partir de observação da diferença estatisticamente significativa (DES) na análise de variância (ANOVA) nos resultados dos questionários preenchidos pelos estudantes antes e após as atividades práticas. Com relação ao rendimento do conhecimento dos estudantes foi aplicada a análise de variância (ANOVA) nos resultados das notas obtidas pelos estudantes e não observamos diferença estatisticamente significativa (DES) entre as médias de notas dos estudantes, seja depois de aulas teóricas ou após práticas experimentais. Desta forma, as aulas de Biologia tiveram um contexto prático e investigativo, aumentando a motivação intrínseca dos discentes para o aprendizado de Microbiologia. Também foram produzidos, como resultado deste trabalho, um manual de construção do protótipo da composteira associada a biodigestor que ainda precisará ter sua eficiência avaliada por métodos químicos e físico-químicos futuramente, e uma sequência didática investigativa contemplando a biodigestão anaeróbia de resíduos orgânicos.

Abstract: The correct destination of organic waste from school meals is a measure to mitigate environmental impact in schools. Relating to the total number of students in the school studied and the estimated average of usable organic residues from the refuse from school meals, we calculated that for every 55 students 30 liters of organic matter are generated per month. To reduce the impact of these environmental problems of producing leachate and toxic gases in landfills and involving students in an outdoor microbiological laboratory, this research involved the construction of an anaerobic digester attached to a compost bin, in order to generate biofertilizer in small spaces and the creation and application of a didactic sequence involving decomposition with high school biology students. Empirical tests with a prototype combining composting and anaerobic biodigestion were carried out and, at first, it was not possible to evaluate the efficiency of composting and biodigestion of the same, due to problems related to the composition of the material to be composted, as well as possible aeration problems, system and low ambient temperature. From these results, two pilot tests were carried out, with the initial compound and another with cabbage and sawdust in PET bottles, in an attempt to improve the process in the prototype to be installed in the school, later. Throughout the work, with results of bibliographic research and pilot tests on a small scale, we arrived at a methodology using phytotoxicity experiments (lettuce seed germination) that indicated an adequate proportion of 1 part of cabbage to 0.31 parts of sawdust. Proportion that allowed the production, at the end of 63 days, of immature, semi-cured and cured compounds. These procedures have not been evaluated yet in the produced prototype. The modified prototype was used as an object of study in Microbiology investigative classes, where in addition to carrying out investigative analyzes with decomposing organic matter in a practical way, high school students develop composting and biodigestion experiments and compared the models of PET bottles produced by them with the prototype developed by the author. These methodologies helped in the understanding of the characteristics and importance of microorganisms in didactic use, and in the proposal of solutions to real environmental problems. The improvement of intrinsic motivation was demonstrated from the observation of the statistically significant difference (DES) in the analysis of variance (ANOVA) in the results of the questionnaires completed by the students before and after the practical activities. Regarding the students' knowledge performance, analysis of variance (ANOVA) was applied to the results of the grades obtained by the students and we did not observe a statistically significant difference (DES) between the students' grade averages, either after theoretical classes or after experimental practices. In this way, the Biology classes had a practical and investigative context, increasing the students' intrinsic motivation to learn Microbiology. As a result of this work, a manual for the construction of the prototype of the composter associated with a biodigester was also produced, which will still need to have its efficiency evaluated by chemical and physicalchemical methods in the future, and an investigative didactic sequence contemplating the anaerobic biodigestion of organic waste.