Otimização do tratamento biológico de resíduos orgânicos e tabaco utilizando a técnica de compostagem

Abstract

Resumo: Em 2021, mais de 9,2 mil toneladas de cigarros apreendidos foram destruídas. Até o ano de 2019, os cigarros apreendidos eram destinados à queima em caldeiras, um método que apresenta limitações em termos de adequação ambiental e sanitária no Brasil. Após esse período, eles passaram a ser encaminhados a um aterro sanitário particular, sendo necessário um grande investimento financeiro para viabilizar a disposição final dos cigarros apreendidos. A queima dos cigarros em caldeiras resulta na emissão de gases como dióxido de enxofre (SO2), ácido clorídrico, ácido fluorídrico, óxidos nítricos, monóxido de carbono (CO), considerados elementos potencialmente tóxicos, com potenciais impactos adversos à saúde humana, ao meio ambiente e, aos trabalhadores envolvidos na operação. Além disso, a combustão gera resíduos sólidos que podem conter compostos potencialmente perigosos, evidenciando a necessidade de desenvolver e implementar alternativas mais seguras e ambientalmente sustentáveis para a disposição final desses materiais. A compostagem é uma tecnologia ambientalmente adequada para a destinação final de resíduos orgânicos. Esse processo se baseia na biodegradação controlada da matéria orgânica por meio da atividade microbiana, resultando na formação de um composto orgânico estabilizado e rico em nutrientes, com potencial para aplicação como condicionador de solo, promovendo a melhoria de suas propriedades físico-químicas e biológicas. O objetivo deste trabalho foi utilizar a compostagem para o tratamento de cigarros apreendidos pela Alfândega da Receita Federal do Brasil de Mundo Novo, utilizando os resíduos de dejeto de ovelha e resíduo do processamento de sangue animal. O experimento foi realizado na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Unidade Universitária de Mundo Novo, os cigarros foram doados pela Receita Federal alfândega de Mundo Novo, o dejeto de ovelha foi coletado em uma propriedade rural no estado do Paraná, e o resíduo do processamento de sangue animal foi doado por uma indústria do município. A pesquisa compreendeu as fases de caracterização físico-química dos resíduos, definição do delineamento experimental, realização do processo de compostagem, análises físico-químicas do composto orgânico produzido, análise estatística, interpretação dos resultados e testes dos compostos orgânicos produzidos em culturas para verificar a emergência. Para o planejamento experimental, foi adotada a metodologia de planejamento de misturas simplex-lattice, que permite os resíduos utilizados, serem trabalhados simultaneamente. Os resultados foram estatisticamente analisados pelo teste F student, e as médias comparadas pelo teste T student, com 5% de significância. Para avaliar a qualidade agronômica dos compostos produzidos, foram selecionadas 17 variáveis: pH, condutividade elétrica, carbono orgânico total, nitrogênio, fósforo total, potássio, magnésio, cálcio, enxofre, zinco, cobre, manganês, molibdênio, relação carbono/nitrogênio (C/N), densidade, umidade e matéria orgânica, para validar a qualidade do composto orgânico na fertilização do solo e crescimento das plantas. O processo de compostagem foi realizado em sessenta dias. No primeiro dia de compostagem, seis ensaios apresentaram temperaturas superiores a 40°C. Houve uma concentração elevada de matéria orgânica (53,6%,) no ensaio E7. Os valores de carbono orgânico total variaram entre 22,61 e 30,14%. A relação C/N, que indica o grau de maturidade do composto orgânico, variou entre 6,98 e 10,93. A umidade apresentou-se em conformidade com a legislação, com 35,7%. Os resultados do pH mantiveram-se na faixa alcalina, variando entre 8,20 e 9,10. Os macronutrientes N, P, K, Mg, Ca e S atingiram os valores máximos de 3,43, 1,05, 5,37, 5,54, 4,23 e 1,01% respectivamente. Para os micronutrientes Zn, Cu, Mn e Mo, os resultados mais elevados foram 0,03%, 0,06%, <0,01% e <0,80 mg/kg, respectivamente. Os compostos orgânicos produzidos foram testados para comprovar a sua maturidade em plantas tomate-cereja e pimenta dedo-de-moça. A emergência das plântulas de tomate-cereja ocorreu nos compostos orgânicos a partir do sétimo dia após a semeadura. A pimenta dedo-de-moça apresentou emergência acumulada após dez dias da semeadura. A sobrevivência de mudas de tomate-cereja foi de 100%, e, para as mudas de pimenta dedo-de-moça, foi de 80%. Os ensaios E2 e E4 não apresentaram sobrevivência. Concluiu-se que o composto orgânico produzido no ensaio E9 obteve os melhores resultados. Todos os compostos orgânicos produzidos atenderam as exigências estabelecidas pela Instrução Normativa 061/2020 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

Abstract: In 2021, more than 9.2 thousand tons of seized cigarettes were destroyed. Until 2019, these cigarettes were burned in boilers; however, this method has limitations in terms of environmental and sanitary suitability in Brazil. After this period, they began being sent to a private landfill, requiring a large financial investment for the final disposal of the cigarettes. Burning cigarettes in boilers results in the emission of potentially toxic gases, including sulfur dioxide (SO2), hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric oxides, and carbon monoxide (CO), which can adversely affect human health, the environment, and workers involved in the operation. In addition, combustion generates solid waste that may contain potentially hazardous compounds, highlighting the need to develop and implement safer and more environmentally sustainable alternatives for disposing of these materials. Composting is an environmentally friendly technology for the final disposal of organic waste. This process is based on the controlled biodegradation of organic matter through microbial activity, resulting in the formation of a stabilized, nutrient-rich organic compound with the potential to improve soil quality by enhancing its physical, chemical, and biological properties. This study aimed to treat cigarettes seized by the Customs Office of the Federal Revenue Service of Brazil in Mundo Novo, Mato Grosso do Sul, using sheep manure and animal blood processing residue for composting. The experiment was conducted at the State University of Mato Grosso do Sul, Unit of Mundo Novo. The Federal Revenue Service in Mundo Novo donated the cigarettes, sheep manure was collected from a rural property in the state of Paraná, and an industry in the municipality donated the animal blood processing residue. The research included the physicochemical characterization of the residues, definition of the experimental design, implementation of the composting process, physicochemical analysis of the produced organic compound, statistical analysis, interpretation of the results, and testing of the produced organic compounds in crops to verify plant emergence. A simplex-lattice mixture experimental design was adopted, which allowed the residues to be worked on simultaneously. The results were statistically analyzed using the Student’s F-test, and the means were compared using the Student’s t-test, with a 5% significance level. To evaluate the agronomic quality of the produced compounds, 17 variables were selected for analysis: pH, electrical conductivity, total organic carbon, nitrogen, total phosphorus, potassium, magnesium, calcium, sulfur, zinc, copper, manganese, molybdenum, carbon-to-nitrogen (C/N) ratio, density, moisture, and organic matter. These variables were selected to validate the quality of the organic compound for soil fertilization and plant growth. The composting process was conducted over 60 days. On the first day, six trials had temperatures exceeding 40°C. Trial E7 had a high organic matter concentration (53.6%). The total organic carbon values ranged from 22.61% to 30.14%. The C/N ratio, which indicates the maturity of the organic compound, varied from 6.98 to 10.93. The moisture content was 35.7%, which is in accordance with legislation. The pH values remained in the alkaline range, varying from 8.20 to 9.10. The maximum values for the macronutrients N, P, K, Mg, Ca, and S were 3.43%, 1.05%, 5.37%, 5.54%, 4.23%, and 1.01%, respectively. The highest results for the micronutrients Zn, Cu, Mn, and Mo were 0.03%, 0.06%, <0.01%, and <0.80 mg/kg, respectively. The organic compounds produced were tested for maturity in cherry tomato and finger chili pepper plants. Cherry tomato seedlings emerged from the organic compounds on the seventh day after sowing. Finger chili peppers showed cumulative emergence ten days after sowing. Cherry tomato seedlings had 100% survival, whereas finger chili pepper seedlings had 80% survival. The E2 and E4 trials did not show any survival. The organic compound produced in the E9 trial yielded the best results. All the produced organic compounds met the requirements established by Normative Instruction 061/2020 of the Ministry of Agriculture, Livestock, and Food Supply