Avaliação química e espectroscópica do grau de maturidade do composto de resíduos de podas e lodo de esgoto industrial em escala de laboratório

Abstract

Resumo: A compostagem é uma das técnicas mais empregadas para o tratamento de resíduos orgânicos de diversas origens. Neste estudo a compostagem de lodo de esgoto industrial, problemático por conter metais pesados em níveis altos, junto com podas de jardim, foi caracterizada química e espectroscopicamente com o objetivo de se obter conhecimentos referentes à transformação ocorrida durante o tratamento. Construiu-se um reator em escala de laboratório com 50 litros de capacidade, com agitação manual, isolamento térmico, controle de volume de ar e monitoramento manual da temperatura, para a realização do tratamento. Os resíduos de podas e lodo de esgoto industrial foram misturados e compostados, inicialmente no reator durante 3 semanas. Posteriormente o material foi retirado do reator, e disposto em pátio coberto por 6 semanas. Durante o experimento amostragens foram realizadas semanalmente, no período em que o material esteve no reator, e a cada duas semanas no pátio coberto. A compostagem evoluiu na primeira semana com temperaturas entre 45-50 °C correspondentes a fase termófila. Do 8o dia até o 17° dia o composto permaneceu em temperatura acima da ambiente correspondente a fase mesófíla, e finalmente esta se igualou a temperatura ambiente. As propriedades do composto e dos ácidos húmicos extraídos foram avaliadas utilizando-se diversas técnicas como: espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), de infravermelho com transformada de Fourier (IVTF), de ultravioleta-visível (UV-VIS); e difração de raios-X (DRX). As maiores transformações da matéria orgânica ocorreram durante a primeira semana correspondente a fase termófila correlacionando-se com a maior concentração de metais, redução da relação C/N e o aumento de cinzas. A variação dos números de spins por massa de material e a ligação da matéria orgânica com os metais foi observada por EPR, e o teor de metais determinado por espectrometria de emissão atômica. O composto produzido apresentou teor elevado de cromo e zinco inviabilizando o uso como fertilizante. Os ácidos húmicos mostraram, durante a fase termófila, aumento dos teores de funções oxigenadas, carboxílicas e fenólicas, o que resultou no aumento dos teores de íons Fe+3 ligados a essas estruturas, inversamente ao ocorrido com os teores de cobre e cromo, evidenciados pelos resultados de EPR e análises dos metais. Sugere-se a transformação da lignina com reações de polimerização e desmetilação, como precursora dos ácidos húmicos e a quelação dos metais por estas estruturas confirmando os resultados da literatura.

Abstract: The composting is one of the most used techniques in the treatment of organic residues from different sources .On this research, the composting of the mud from the industrial drain, problematical for the heavy metals in high levels, as well as pruning of yards, was characterized spectroscopic and chemically, aimed at of obtaining knowledge related to changes during the process of treatment. A reactor was built in the laboratory with capacity of 50 liters, manual agitation, thermal insulation, control of air volume and manual monitoring of temperature for the treatment realization. The residues of pruning and mud from industrial drain have been mixed and composted, initially in the reactor for 3 weeks. The material was taken from the reactor and disposed in a covered patio for 6 weeks. During the process, the experimentation, samplings were made weekly, in the period that the material was in the reactor, and each 2 weeks times in the covered place. A composting evolved in the first week with the temperatures between 45 - 50°C, corresponding to the termofilic phase. From the 8° day to the 17° day, the compost stayed in a temperature higher than the environment, corresponding to the mesofilic phase, matching the environmental temperature, at last. The properties of the compost and the humic acids were evaluated using many spectroscopic techniques such as: EPR, IVTF, UV-VIS AND DRX. The major changes of the organical material occurred during the first week, corresponding to the termofilic phase, related to the biggest concentration of metals, reduction of the relation C/N and the increase of the ashes. The variation of number of spins per matter and the bonding between the organical matter with the metals were observed by EPR and the quantity of metals determined by the spectroscopic of atomic emision. The produced compost presented high level of chomium and zinc becoming not viable to use as a fertilizer. The humic acids showed, during the temofilic phase, increase of oxygen-rich groups which have resulted in the increase of ions Fe+3 linked to these structures. On the other hand, the quantity of copper and chromium, were noticed by the results from EPR and the analysis of the metals. It is implied the changing of lignin with the reactions of polymerization and the desmetilation, as the precursory of humic acids and the chelating of metals by these structures, confirming the results of literature.