Tratamento de resíduos agroindustriais

Tratamento de resíduos agroindustriais

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CURSO SOBRE TRATAMENTO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS Fundação Estadual do Meio Ambiente Maio de 2005

Prof. Antonio Teixeira de Matos Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental/UFV 1

Tratamento de resíduos agroindustriais

Prof. Antonio Teixeira de Matos

Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental Universidade Federal de Viçosa

1. INTRODUÇÃO

As atividades agropecuárias e de processamento de produtos agropecuários têm proporcionado sérios problemas de poluição no solo, em águas superficiais e em águas subterrâneas. Como os resíduos de atividades agroindustriais (aí incluídas atividades agropecuárias) apresentam, em geral, grande concentração de material orgânico, o seu lançamento em corpos hídricos pode proporcionar grande decréscimo na concentração de oxigênio dissolvido nesse meio, cuja magnitude depende da concentração de carga orgânica e da quantidade lançada, além da vazão do curso d'água receptor.

Quando há o lançamento de grande quantidade de material orgânico oxidável no corpo hídrico, as bactérias aeróbias, para estabilizarem o material orgânico presente, passam a utilizar o oxigênio disponível no meio aquático, baixando sua concentração na água e podendo, com isso, provocar a morte de peixes e outros animais aquáticos aeróbios, por asfixia. Em caso de lançamento de grandes cargas orgânicas, além de proporcionar a morte de animais, pode provocar a exalação de odores fétidos e de gases agressivos, causar eutrofização de rios e lagos e dificultar o tratamento da água para o abastecimento público.

Enquanto as águas residuárias exclusivamente industriais contém, geralmente, maior percentual de sólidos suspensos e dissolvidos inorgânicos, as águas residuárias de atividades agropecuárias, agroindustriais e domésticas podem conter partículas de solo, fertilizantes, pesticidas, patógenos e, comumente, grande carga orgânica.

A pecuária intensiva é uma forma de exploração concentradora de dejetos animais, sabidamente possuidores de grande carga poluidora para o solo, o ar e a água. A lavagem de estábulos, baias de retirada de leite, pocilgas e galpões de criação de aves gera grandes quantidades de efluentes poluentes. Resíduos animais de explorações pecuárias incluem dejetos bovinos, suínos, avícolas, eqüinos, piscícolas, entre outros. Em locais de criação confinada de animais, pode ocorrer a contaminação das águas superficiais com grande carga orgânica, bactérias do trato intestinal dos animais, além de alguns metais pesados e outros componentes tóxicos, presentes nas excretas em razão da inclusão de complementos minerais e do uso de vacinas e antibióticos. Entretanto, há de se ressaltar que é baixo o risco de transmissão de doenças, em vista do grande controle sanitário que se faz necessário em criações de grande porte.

Os resíduos agroindustriais são gerados no processamento de alimentos, fibras, couro, madeira, produção de açúcar e álcool, etc., sendo sua produção, geralmente, sazonal, condicionada pela maturidade da cultura ou oferta da matéria-prima. As águas residuárias podem ser o resultado da lavagem do produto, escaldamento, cozimento, pasteurização, resfriamento e lavagem do equipamento de processamento e das instalações. Os resíduos sólidos são constituídos pelas sobras de processo, descartes e lixo proveniente de embalagens, lodo de sistemas de tratamento de águas residuárias, além de lixo gerado no refeitório, pátio e escritório da agroindústria.

Águas residuárias do processamento de produtos animais, tal como as geradas em laticínios, matadouros e curtumes, são muito poluidoras, podendo conter gordura, sólidos orgânicos e inorgânicos, além de substâncias químicas que podem ser adicionadas durante as operações de processamento, enquanto que águas residuárias geradas no processamento de produtos de origem vegetal podem conter, além de elevado conteúdo de material orgânico, outros poluentes, tais como solo, restos de vegetais e pesticidas.

Da mesma forma que ocorre com águas residuárias domésticas e industriais, a remoção de poluentes das águas residuárias geradas em atividades agroindustriais (neste texto, as atividades agropecuárias, por diversas razões, serão consideradas agroindustriais), a fim de torná-las em condições adequadas, de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação ambiental, só pode ser obtida se eficientes sistemas de tratamento forem implantados e adequadamente operados.

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2. CARACTERIZAÇÃO DOS RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS

O conhecimento das quantidades geradas e as principais características físicas e químicas dos resíduos agroindustriais é fundamental para a concepção e o dimensionamento dos sistemas de tratamento e, ou, disposição dessas águas na natureza.

2.1. Resíduos sólidos

Os resíduos sólidos de agroindústrias (bagaços, tortas, restos de frutas e hortaliças, etc.) são constituídos por aqueles provenientes de usinas sucro-alcooleiras, matadouros e indústrias do processamento de carnes (vísceras e carcaça de animais), frutas e hortaliças (bagaço, tortas, refugo e restos), indústria da celulose e papel (resíduos da madeira, lodo do processo de produção e do tratamento de águas residuárias), curtumes (aparas de couro e lodo do processo e tratamento de águas residuárias), etc.

Nas Indústrias de processamento de carne gera-se sangue, banha, sólidos orgânicos ou inorgânicos, sais e químicos que são adicionados durante as operações de processamento. Na industrialização de peixe constituem os resíduos sólidos pequenos pedaços de peixes, escamas e peles, vísceras, etc.

Nos criatórios de animais em confinamento, tais como de suínos, aves, bovinos, eqüinos, ovinos, são produzidas grandes quantidades de dejetos que podem ser manejados na forma sólida (conteúdos de sólidos totais maiores que 15-20 dag L-1), quando são denominados “estercos”.

Os resíduos do cultivo agrícola são constituídos pelos restos de plantas não aproveitados comercialmente (“cana” de milho, “palha” de feijão, “palha” de soja, etc.).

Além de possível contaminação direta, os maiores impactos provocados por resíduos sólidos orgânicos são decorrentes da fermentação do material, quando pode ocorrer a formação de ácidos orgânicos (“chorume” – líquido de elevada DBO formado com a degradação do material orgânico e a lixiviação de substâncias tóxicas) com geração de maus odores e diminuição do oxigênio dissolvido em águas superficiais. A produção de gases fétidos provoca desconforto aos seres humanos e animais, além de poder atrair vetores de doenças. O material orgânico é, também, habitat para proliferação de micro (bactérias, fungos, vírus, protozoários, etc.) e macrovetores (moscas, mosquitos, baratas e ratos).

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2.1.1. Esterco animal A produção de resíduos na suinocultura é variável de acordo com o estádio de desenvolvimento do animal, tipo e quantidade de ração fornecida, condições climáticas, etc. Um suíno na faixa dos 15 - 100 kg produz, diariamente, o equivalente a 5-9 % de sua massa como fezes+urina, o que corresponde, em média, de 2,35 kg e esterco por dia ou, somando-se a urina produzida, a 5,8 kg d-1, ou seja, 0,17 m3 cab-1 mês-1. A geração de poluentes produzida, por dia, por suínos está apresentada no Quadro 1.

Quadro 1. Quantidade de DBO5, sólidos totais e voláteis produzidos por dia pelos suínos.

Parâmetro kg dia-1 (animal de 100kg)-1 Quantidade Produzida 6,7 Conteúdo da Umidade (%) 75-85%

Bovinos de corte, quando criados em confinamento, proporcionam a produção de grande quantidade de resíduos, na faixa de 10-15 kg cab-1 d-1, podendo alcançar 27 kg de dejeto fresco por dia, no caso de animais de 400 kg.

Uma vaca leiteira (peso médio de 400 kg) produz, diariamente, em excretas o equivalente a 28-32 kg de fezes, estando a produção de fezes + urina na faixa de 38 – 50 kg.

Na engorda, os bezerros são alimentados com dietas altamente concentradas, recebendo leite e subprodutos do processamento do leite e produzindo um dejeto mais líquido que o de outros animais. A produção diária de excretas frescas por bezerros é de cerca de 7,5 L.cab-1.

A produção diária de dejetos por frangos é de apenas 0,20 - 0,23 L d-1, entretanto, por crescerem sobre “camas” de serragem, casca de arroz, casca de amendoim, pó-de-serra ou outros materiais disponíveis, o volume de resíduo sólido produzido por estes animais torna-se muito grande, considerando-se que a troca da “cama” tem sido feita de 5-8 vezes por ano.

A composição das excretas de cavalos varia em função do tipo de alimentação que os animais recebem (concentrado e fenos) e do tipo de “cama” que está sendo utilizada nas estrebarias. As “camas” podem ser constituídas por camada de maravalha, palha de arroz, de casca de frutos do cafeeiro, capim seco, feno, etc. Quando se considera apenas o esterco fresco, um cavalo de 450 kg produz de 7 a 8 kg d-1, sendo o material constituído em cerca de 20% por urina e 80% por material sólido. No caso de uso de “camas” nas estrebarias, pode-se obter até 30 kg d-1 de resíduo.

O esterco (dejeto sólido fresco ou seco) animal tem constituição variável com a espécie, estádio de desenvolvimento, alimentação, época do ano, etc. Os valores médios de concentração dos principais nutrientes presentes em estercos animais estão apresentados no Quadro 2.

QUADRO 2 – Concentração média de nutrientes, em dag kg-1, na massa fresca de estercos de animais.

Nutrientes Esterco

N P K Ca Mg S Fe

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2.1.2. Resíduos de cultivo agrícola

A produção de resíduos agrícolas é extremamente variável, dependendo da espécie cultivada, do fim a que se destina, das condições de fertilidade do solo, condições climáticas, etc. Sabe-se, por exemplo, que, na cultura da soja, produz-se cerca de 2.700 t de biomassa para cada 1.0 t de grãos colhidos.

O conteúdo de nutrientes em resíduos de culturas é muito variável, dependendo do tipo de material e, dentre outras coisas, da fertilidade do solo. Uma característica muito importante para resíduos sólidos é a relação carbono/nitrogênio, pois é usada como referencial para preparo da mistura de resíduos a serem compostados e para monitorar o processo de degradação aeróbia dos resíduos. A relação C/N é, obviamente, maior em resíduos muito ricos em carbono e pobres em nitrogênio, como é o caso de serragem de madeira, por exemplo, que pode apresentar valores em torno de 800:1. No caso de resíduos de cultivos agrícolas, é mais comum encontrar-se valores entre 10 e 100, como é o caso da palha de trigo que apresenta relação C/N de 80:1 e resíduos culturais de plantas leguminosas, que apresentam valores de 20:1 ou menos.

No Quadro 3 estão apresentados valores, encontrados na literatura, de concentração e macronutrientes e relação C/N de alguns resíduos vegetais.

QUADRO 3. Composição química da matéria seca de alguns resíduos de vegetais

2.1.3. Resíduos Agroindustriais

A geração de resíduos na agroindústria (aqui incluídos os gerados no beneficiamento de produtos agropecuários) é, marcadamente, sazonal, uma vez que a matéria-prima é de produção irregular no ano. Por essa razão, diz-se que existe alta instabilidade do volume produzido de resíduos agroindustriais.

A casca de arroz corresponde, em média, de 20 a 25% do peso do grão, enquanto que cerca de 39% do peso do fruto do cafeeiro é constituído pela casca. O último resíduo sólido pode ser separado em peneiras (quando do descascamento a seco do fruto) ou em grades (quando do descascamento a úmido do fruto) e deve receber destinação adequada, por ser altamente poluente para o meio ambiente, apresentando 1,3 a

1,65 dag kg-1 de Ntotal, 0,05 a 0,17 dag kg-1 Ptotal e 3,17 a 3,6 dag kg-1 de Ktotal. As usinas açucareiras e destilarias produzem, como resíduo sólido, o bagaço de cana (resíduo da moagem da cana-de-açúcar), a torta de filtro (resíduo obtido após a filtração do caldo de cana). O processamento de 1000 toneladas de cana rende, nas usinas açucareiras, em média, 280 toneladas de bagaço e 35 toneladas de torta de filtro.

Os resíduos de matadouros são constituídos por esterco dos currais, vômitos, conteúdo estomacal e conteúdo intestinal, além de ossos e pele. Nos matadouros de bovinos são produzidos cerca de 23 kg de barrigada e 18 kg de dejetos, para cada animal abatido, enquanto nos abatedouros de frango o descarte de material (penas, intestinos, pé, cabeça e sangue) representa 30% da massa total do animal.

Na industrialização de peixe há produção de resíduos predominantemente constituídos por pedaços de peixes, escamas e peles, vísceras, etc.

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