Tratamento e manejo de dejetos bovinos

Um dos maiores problemas em sistemas de manejo intensivo de bovinos é a quantidade de dejetos produzidos diariamente, sendo um grande desafio a disposição dos resíduos das instalações animais envolvendo aspectos técnicos, sanitários e econômicos. A quantidade total de efluentes orgânicos produzida em confinamentos de vacas leiteiras varia de 9,0 a 12,0% do peso vivo do rebanho por dia, e depende, também, do volume de água utilizado na limpeza e desinfecção das instalações e equipamentos da unidade de produção (CAMPOS et. al., 2002). No que se refere às características qualitativas da água residuária da bovinocultura de leite, pode-se afirmar que a água é rica em material orgânico, sólidos totais e nutrientes, tais como o nitrogênio e o potássio (ERTHAL et. al., 2010). Neste contexto, destacam–se alguns trabalhos que apresentam técnicas de tratamento de fácil operação e de baixo custo as quais são recomendadas para o meio rural,  os quais citam as lagoas de estabilização, biodigestores, reatores UASB, wetlands construídos e também disposição no solo como opções para tratamento de efluentes de agroindústrias.

A quantidade e a qualidade das descargas e de águas residuárias, de um sistema de produção animal, dependem de vários fatores de manejo. O tipo de instalação adotado e o regime de confinamento são os principais deles. No Brasil, praticamente, não há registros de trabalhos de pesquisa, para sistemas mais avançados de tratamento e estabilização de dejetos de animais. A disposição do esterco no solo é feita de maneira empírica, sem qualquer preocupação com o equilíbrio ecológico do sistema e suas consequências (CAMPOS, 1997). Os sistemas de criação de bovinos tem contribuído para o surgimento de problemas ambientais devida à elevada produção de resíduos, que na maioria das vezes é disposta sem tratamento diretamente nos corpos de água e no solo de forma irregular.

A literatura apresenta um vasto número de processos de tratamento para o manejo de águas residuárias e sua reciclagem no ambiente. Esses processos de tratamento são utilizados isoladamente ou conjugados, sendo que a maioria tem como base os tratamentos de esgotos sanitários (CAMPOS, 1997). A primeira etapa de tratamento do efluente, conhecida como tratamento preliminar, tem como objetivo, exclusivamente a remoção de sólidos grosseiros e areia (Figura 01), com a finalidade de proteção das unidades de tratamento subsequentes e ainda proteção do corpo receptor, tendo os mecanismos básicos de remoção de ordem física.

Figura 01  – Tratamento Preliminar Fonte: Adaptado de VON SPERLING, 2005.

Segundo Von Sperling (2005), a remoção de sólidos grosseiros é feita frequentemente por meio de grades ou peneiras, tendo o material de dimensões maiores que o espaçamento entre as barras, retido.  Ainda no tratamento preliminar, tem-se o desarenador com a finalidade de remoção da possível areia presente no efluente. Neste caso, o mecanismo de remoção é a sedimentação, os grãos de areia, devido à maiores dimensões e densidade vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, de sedimentação lenta, permanece em suspensão e segue para as unidades de tratamento a jusante. As etapas subsequentes têm como principal objetivo a remoção da matéria orgânica presente no efluente, sendo uma forma de acelerar os mecanismos de degradação que ocorrem naturalmente nos corpos receptores (VON SPERLING, 2005).

Considerando a praticidade e os custos de operação e manutenção, os principais métodos para tratamento de efluentes agroindustriais são os sistemas anaeróbios, os sistemas de lagoas de estabilização e ainda os sistemas wetlands construídos (MATOS, 2005). Tem-se ainda, a disposição controlada no solo, que além de ser considerada como forma de tratamento de efluentes, é também um método de disposição final destes. O tratamento mais recomendado aos dejetos e águas residuárias de instalações de bovinos é do tipo biológico (CAMPOS, 1997), tendo como base o contato efetivo entre microrganismos e o material orgânico contido no efluente, de modo a convertê-lo em gás carbônico, água e alimento para os microrganismos. Quando o processo ocorre na ausência de oxigênio, condições anaeróbias, tem-se, dentre outros, a produção de metano (VON SPERLING, 2005).

 Filtros Anaeróbios
A utilização de filtros anaeróbios tem sido amplamente utilizada no meio rural e em pequenas comunidades. Estes são reatores com biofilmes, onde a biomassa cresce aderida a um meio suporte, usualmente pedras, funciona com fluxo ascendente, com elevada carga de DBO por unidade de volume, garantindo assim as condições anaeróbias e um menor volume do reator.
Os filtros anaeróbios devem ser fechados, para que não haja entrada de oxigênio, principalmente (VON SPERLING, 2005). Segundo Matos (2005), os filtros anaeróbios quando utilizados para tratamento de efluentes agroindustriais, requerem unidades de decantação primária à montante e um pós-tratamento. O emprego de uma lagoa facultativa, como pós-tratamento, condiciona ao efluente melhores características para lançamento no corpo receptor, pois a remoção de DBO nos filtros anaeróbios é baixa, o efluente geralmente apresenta aspecto desagradável e concentração elevada de nutrientes.

 Reatores UASB
Os reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), também denominados de RAFA (Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente) e ainda como Reatores Anaeróbios de Manta de Lodo são vistos por Von Sperling (2005) como tendência atual para tratamento de esgotos no Brasil, tanto como unidades únicas ou seguidas de pós-tratamento. Nos reatores UASB a biomassa cresce dispersa no meio, formando pequenos grânulos, os quais tendem a servir de meio suporte para outras bactérias, porém sem utilização de um meio suporte físico. Nesses reatores, a concentração de biomassa é bem elevada, fazendo com que o volume requerido pelos reatores UASB seja bastante reduzido (VON SPERLING, 2005). A utilização de efluente de UASB na fertirrigação é uma boa opção para águas residuárias agroindustriais, mas para o caso de lançamento em corpos hídricos, o efluente de UASB necessita de um pós-tratamento, que pode ser obtido em uma lagoa facultativa, por escoamento superficial no solo ou em unidades wetlands construídos (MATOS, 2005).

 Lagoas de Estabilização
As lagoas de estabilização são unidades projetadas para tratar águas residuárias por mecanismos predominantemente biológicos. De acordo com Von Sperling (2005), as lagoas de estabilização podem ser classificadas em: lagoas facultativas, sistemas de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas, lagoas aeradas facultativas, sistemas de lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de sedimentação, lagoas de alta taxa, lagoas de maturação e ainda lagoas de polimento.
A lagoa facultativa é, dentre as demais, o processo mais simples, uma vez que depende unicamente de fenômenos naturais, como sedimentação e decomposição, após vários dias de percurso.
Segundo Jordão e Pessoa (2014), as lagoas de estabilização têm tido uma importante aplicação, além de apenas proteção ambiental e proteção da saúde pública, estas têm sido utilizadas na preparação do efluente para uso na agricultura. Porém, estas abrangem em geral grandes áreas, sendo um inconveniente ao seu uso em pequenas propriedades rurais.

 Biodigestores
Sistemas de biodigestão anaeróbia permitem o aproveitamento do esterco animal, através da redução da concentração da matéria orgânica, sendo uma alternativa capaz de contribuir positivamente na busca por um padrão de desenvolvimento trazendo benefícios, como a preservação do meio ambiente e da saúde humana e animal e ainda o aumento da produtividade (Figura 02).

Figura 2 – Benefícios do Biodigestor Fonte: Instituto Winrock – Brasil (2008)

O biodigestor é o equipamento no qual se realiza a fermentação anaeróbia de dejetos. O processo fermentativo depende de condições ambientais específicas, como a temperatura, de modo a garantir o crescimento das bactérias e reduzindo assim a carga poluidora (DANIEL, 2015). Vários modelos de biodigestores têm sido desenvolvidos de modo a buscar a estabilização dos resíduos, aumento da eficiência, além da viabilidade econômica para implantação nas propriedades rurais. Tal sistema pode ser classificado como contínuo, recebendo cargas diárias ou periódicas e descarregando o fermentado por vasos comunicantes durante o período de funcionamento ou como intermitente, o qual mantém a matéria a ser degradada retida durante um determinado período de tempo (CASTANHO e ARRUDA, 2008). Os biodigestores são constituídos de um misturador, onde a matéria prima e a água são misturadas; uma câmara, onde ocorre a fermentação anaeróbica; uma válvula, onde sai o biogás; e uma saída para que o biofertilizante seja retirado. A matéria prima utilizada pode ser esterco, poda de árvores, palha de cana-de-açúcar, sendo que até os dejetos humanos podem ser utilizados (CASTANHO e ARRUDA, 2008). Em relação a outros métodos de tratamento, o biodigestor apresenta algumas vantagens, como a valorização dos dejetos para uso agronômico como biofertilizante; menor tempo de retenção hidráulica e de área para a degradação anaeróbia, em comparação com os sistemas de lagoas e ainda ocorre a produção de um gás de alto poder energético, capaz de substituir a lenha e a gasolina (EMBRAPA, 2008). A biodigestão anaeróbia representa uma alternativa para o tratamento de resíduos, pois além da produção do biofertilizante e do biogás, este ainda permite a redução do potencial poluidor e dos riscos sanitários dos dejetos ao mínimo.

Figura 3 – Esboço do sistema de biodigestão. Fonte: Adaptado de Torres, Pedrosa e Moura, 2012.

 Após a digestão anaeróbica no interior do biodigestor, o material se transforma em biofertilizante, com alta qualidade para uso agrícola. Trata-se de um adubo orgânico, normalmente isento de agentes causadores de doenças e pragas às plantas, contribuindo comas características químicas, físicas e biológicas do solo e das plantas.

Disposição Controlada no Solo
A disposição de águas residuárias agroindustriais no solo é uma técnica atraente para a realidade brasileira, devido às condições de clima tropical e extensão territorial. Esta técnica se baseia na capacidade depuradora do sistema solo-planta, que utiliza mecanismos físicos, químicos e biológicos de remoção dos poluentes contidos nas águas residuárias (ERTHAL et. al., 2010).

A aplicação de esgotos no solo pode ser considerada como forma de tratamento e de disposição final, estes ajudam na recarga do lençol freático e ainda suprem a necessidade das plantas quanto à água necessária e ainda, em termos de nutrientes. Dentre as vantagens da aplicação de águas residuárias no solo, é possível destacar, o benefício agrícola, uma vez que esta proporciona melhorias nas condições químicas, físicas e biológicas do solo; os baixos níveis de investimento, baixo custo de operação, assim como baixo consumo de energia para as unidades de tratamento e ainda, na maioria dos casos, não há produção de efluentes (TAYLOR e NEAL (1982) apud MATOS (2007)). Contudo, segundo Matos (2005), para disposição de águas residuárias agroindustriais no solo, são necessários estudos que visem a definição de taxas de aplicação (considerando as capacidades de suporte de cada solo) e que resguardem a integridade dos recursos naturais, a fim de evitar problemas de qualidade ambiental. De acordo com Von Sperling (2005), as formas de disposição podem ser infiltração percolação, escoamento superficial, fertirrigação e o uso em sistemas alagados (sistema wetlands). A escolha de qual método de disposição dependerá do tipo de água residuária, da finalidade e ainda de fatores de projeto, como o tipo de solo, área disponível, condições climáticas, riscos sanitários, entre outros, uma vez que todos os métodos apresentam vantagens e desvantagens (MATOS, 2007).

Infiltração – Percolação
O sistema de infiltração-percolação (Figura 04), também chamado de infiltração rápida, utiliza o solo como filtro de modo a purificar o efluente, sendo caracterizado pela percolação da água residuária, constituindo recarga para águas freáticas ou subterrâneas. (MATOS, 2007).

Figura 4 – Representação esquemática de um sistema de infiltração – percolação Fonte: Matos, 2007

Neste método a água residuária é disposta em canais de infiltração em solos de alta permeabilidade, em local distante de residências e preferencialmente em direção não coincidente com a do vento para áreas urbanas.

Escoamento Superficial
O método de escoamento superficial  é uma forma de disposição/tratamento, com baixo custo de implantação, operação e manutenção e ainda com boa eficiência na remoção de DBO, sólidos suspensos, nitrogênio e fósforo. Esse método consiste na aplicação controlada e de forma intermitente de águas residuárias no solo, de forma que essas escoem em uma rampa vegetada, onde certa quantidade evapora outra parte infiltra e o restante segue até alcançar canais de coleta (VON SPERLING, 2005; MATOS, 2007).

Figura 5 – Representação esquemática de um sistema de escoamento superficial Fonte: Matos, 2007

Sistemas Alagados Construídos
Os wetlands construídos são sistemas de tratamento de águas residuárias projetados de modo a copiar a depuração que naturalmente ocorre em ambientes alagados naturais (como brejos e pântanos). De forma geral, são lagoas ou canais rasos que abrigam plantas aquáticas e que se baseiam em mecanismos físicos, químicos e biológicos para tratar águas residuárias (DECEZARO, 2013).

Figura 6 – Representação esquemática de um sistema de alagado construído Fonte: Matos, 2007

A vegetação que cresce nestas áreas desempenha papel importante no tratamento das águas residuárias, essas funcionam como extratoras de grande parte dos nutrientes disponíveis, evitando o acúmulo e a consequente salinização e contaminação das águas superficiais e subterrâneas (MATOS, 2007).

Fertirrigação
A fertirrigação, diferente dos demais métodos, é uma técnica de disposição/tratamento onde se prioriza o aproveitamento dos nutrientes contidos nos efluentes. O objetivo é fornecer água residuária em quantidades compatíveis com a necessidade de nutrientes para as culturas. Erthal (2008) apud Matos (2007) afirma que a lâmina de água residuária a ser aplicada como fertirrigação não deve ser calculada em função da reposição das necessidades hídricas da planta, e sim com base nos constituintes que estiverem em maior concentração, de modo a ser aplicada a menor dose. A água residuária quando aplicada apenas em termos de necessidade hídrica da cultura, pode provocar o acúmulo de sais no solo, de modo a comprometer não só a produtividade da cultura, mas também a qualidade do solo e águas subterrâneas (ERTHAL,
2010). Os teores de nitrogênio, salinidade, metais pesados e elementos fitotóxicos podem ser usados como referenciais. Para determinação da taxa de aplicação de água residuária para fertirrigação é necessário quantificar a disponibilidade do nutriente no solo, a exigência da cultura e ainda a concentração do nutriente nos resíduos. As doses de águas residuárias podem ser definidas baseando-se na concentração de nitrogênio presente, uma vez que este, geralmente, é o constituinte encontrado em maiores concentrações relativas nos efluentes provenientes da criação de animais (BATISTA et. al., 2014). Levando em consideração o nitrogênio como nutriente de referência, a taxa de aplicação de água residuária em culturas agrícolas é dada pela equação:

 TAar = (N absorvido pela cultura – N disponibilizado do solo)/ N disponibilizado pela água residuária

A aplicação de água residuária deve levar em consideração o tipo de solo, tipo de cultura e o sistema de irrigação. O solo deve ser preferencialmente, argiloso ou de textura média, com permeabilidade de baixa a média, evitando assim, solos arenosos devido à facilidade de percolação de poluentes (MATOS, 2007). Um dos maiores problemas da utilização de águas residuárias na agricultura é a possibilidade de contaminação do produto agrícola por microrganismos. Entretanto, se as técnicas de tratamento e manejo dessas águas forem adequadas, os riscos de contaminação microbiológica dos vegetais se tornam mínimos. Geralmente, as bactérias estão mais expostas a condições ambientais adversas, tais como elevada temperatura, baixa umidade relativa do ar e incidência de radiação, na superfície das culturas (BATISTA et. al., 2014). Shuvai et. al. apud Matos (2007), apresenta o tempo de sobrevivência dos organismos patógenos no solo e plantas. Ainda neste contexto, Pereira et. al. (2014) mostraram que entre o décimo sexto e trigésimo segundo dia após a aplicação de esgoto sanitário no solo, houve grande remoção do grupo coliforme (na faixa de 2 a 4 unidades log), e ao final deste intervalo de tempo não foi observado presença de E. coli, mostrando com isso, que o solo pode ser considerado um meio capaz de inativar, com  eficiência e rapidez, organismos patogênicos (PEREIRA et. al. 2014). Matos (2007) recomenda, para aplicação de águas residuárias, culturas de rápido crescimento e grande capacidade de absorção de nitrogênio, como pastos e capineiras, assim como culturas perenes, tais como cafeeiro, laranjeira, entre outras. Tendo em vistas os vários sistemas, USEPA (1975) apud Matos (2007) apresenta que a partir do uso de esgoto doméstico para fertirrigar capins para forragem, por exemplo, estes apresentaram aumento de 300% a 400% na produção de matéria seca. A época recomendada para aplicação de águas residuárias é o período de desenvolvimento da cultura, quando há maior necessidade de nutrientes, já no caso de culturas permanentes a aplicação pode ser subdividida durante o ano. Esta aplicação pode ser feita por gotejamento , aspersão  e ainda via superfície.

O gotejamento tem como restrição a presença de sólidos no efluente, os quais podem ocasionar obstrução dos orifícios, e com isso reduzir a uniformidade de aplicação da água residuária causando danos às plantas. A aspersão é a forma de aplicação de maior risco potencial de geração de odores e provocar dispersão de patógenos, sendo a utilização recomendada para culturas perenes e capineiras (MATOS, 2007).

A utilização conjugada destas técnicas ocasiona melhores resultados quanto a eficiência na redução da carga orgânica do efluente, podendo ainda gerar economia financeira.

Transcrição por Caroline Freitas, Graduanda em Medicina Veterinária pela Faculdade de Ciências Biológicas e da Saúde.

Fonte:
http://www.ufjf.br/engsanitariaeambiental/files/2014/02/TCC-TATIANA-vers%C3%A3o-final.pdf

 

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