Midlertidig eller permanent?

Toda a matéria orgânica de origem biológica e muitos produtos sintéticos são biodegradáveis e podem constituir fonte de matéria prima para a compostagem. Exceptuam-se os materiais contaminados por metais pesados ou compostos orgânicos tóxicos de degradação lenta (Zucconi e Bertoldi, 1987).

Além da compostagem de resíduos de origem agrícola, agro-industrial e florestal, cada vez mais se encara a produção de compostos obtidos a partir de resíduos urbanos ou industriais e de lamas das estações de tratamento de águas residuais. Contudo a utilização dos compostos deve ser acompanhada de alguns cuidados, de acordo com a sua forma de utilização e tendo em vista a protecção do ambiente e do Homem (Sana e Soliva, 1987). A heterogeneidade de materiais e processos, torna bastante complexa a definição de produtos e a sua qualidade (Zucconi e Bertoldi, 1987). A definição da qualidade deve ser feita em função do tipo de utilização do produto, nomeadamente, aplicação ao solo ou como substrato em cultura sem solo, como componente único ou em misturas (Chen e Inbar, 1993; Zucconi e Bertoldi, 1987).

De entre os problemas que podem surgir para a utilização dos compostos, destacam-se: (i) a contaminação por inertes (restos de vidro, metal ou plástico), (ii) a presença de

determinados elementos sobretudo de características metálicas, (iii) a qualidade sanitária do produto e (iv) o seu grau de estabilização ou maturidade.

(i) Quanto à contaminação por inertes, existem já normas em alguns países que definem por exemplo a granulometria dos compostos (Sana e Soliva, 1987; Bertoldi, 1993). A separação dos inertes no final do processo é relativamente fácil e indicadora da boa técnica utilizada (Zucconi e Bertoldi, 1987). A contaminação por inertes origina um aspecto desagradável e limita a sua utilização dos compostos. É o caso da cultura de plantas ornamentais envasadas, onde em muitas operações culturais se contacta manualmente com o substrato (Bertoldi, 1993).

(ii) Dos elementos químicos que podem surgir como resultado da actividade humana, quer doméstica quer industrial, alguns são essenciais aos seres vivos, outros são fitotóxicos ou perigosos para a saúde humana ou animal, outros ainda são potencialmente tóxicos. Isto é, podem passar de essenciais a tóxicos, dependendo do nível em que se encontram. São exemplo o boro para as plantas e, o ferro, o selénio e o molibdénio relativamente aos animais. Também os níveis referentes à composição do composto e à sua incorporação no solo, se encontram regulamentados (Anexo 8, Quadros 93 e 94) (Zucconi e Bertoldi, 1987; Sana e Soliva, 1987; Farrell, 1993; Chaney e Ryan, 1993; Bertoldi, 1993). Os metais pesados apresentam um elevado grau de insolubilização quando aplicados ao solo, reduzindo-se a sua assimilação pelas plantas, o que facilita a aplicação de compostos com teores relativamente elevados de metais pesados (Zucconi e Bertoldi, 1987). A assimilação de metais pesados pelas plantas pode ocorrer, nomeadamente, quando são aplicados em elevadas quantidades, compostos obtidos com LETAR altamente contaminadas, em solos ácidos. Em compostos de LETAR, a presença de níveis elevados de substâncias húmicas, de óxidos hidratados de Fe e a presença conjunta de outros elementos, torna muito baixa a bio-disponibilidade de Pb, Cd e outros elementos, bem como de compostos orgânicos (Chaney e Ryan, 1993). As vias de contaminação pelos poluentes existentes nos compostos são conhecidas. Na aplicação de compostos ao solo, a fitotoxidade é o maior problema com o Zn, o Cu, o Ni e o B. Na ingestão directa de compostos ou LETAR por crianças, animais e fauna selvagem, a principal limitação são os compostos orgânicos tais com os PCB (policlorobifenóis), DDT (diclorodifeniltricloroetano) e outros e, o Pb, o Fe e o F. Na absorção por plantas e entrada na cadeia alimentar humana a principal limitação é o Cd e, na cadeia alimentar dos ruminantes são o Mo e Se (Chaney e Ryan, 1993).

(iii) Podem distinguir-se os aspectos sanitários, como os parasitas e agentes patogénicos vegetais, animais e humanos e as sementes de infestantes e, a contaminação por produtos

antropocêntricos, como os pesticidas e outros produtos de síntese de características tóxicas, mutagénicas ou cancerígenas.

É necessário garantir que não se vai correr riscos aquando da sua utilização, tanto para o Homem como para o ambiente. O nível de risco calcula-se através da determinação do nível crítico abaixo do qual o patogéneo deixa de representar perigo para a utilização em vista. Pode também existir um esquema de controlo do produto, que reduza a presença de patogéneos abaixo do nível de risco. Ambas as acções são de difícil resolução e continuam em estudo (Bertoldi et al., 1991; Bertoldi, 1993). No entanto, não são de esperar problemas desde que se garantam boas condições durante a compostagem (Zucconi e Bertoldi, 1987). Estão regulamentados os níveis admissíveis de determinados organismos indicadores (Zucconi e Bertoldi, 1987; Farrell, 1993). Relativamente aos patogéneos humanos o problema surge quando são utilizados RSU ou LETAR, podendo utilizar-se métodos de pré-tratamento que reduzem ou eliminam a sua presença (Epstein, 1993; Farrell, 1993).

Quanto à contaminação por produtos antropocêntricos, como os pesticidas e outros produtos de síntese, pode ocorrer em compostos de resíduos de colheitas ou em compostos que utilizem lamas de estações de tratamento de águas de zonas em que existam industrias produtoras destes compostos. Contudo, alguns autores minimizam este perigo devido à pouca mobilidade que os estes produtos antropocêntricos apresentam quando aplicados ao solo (Dean, 1971 e Pahron, 1979, cit. in Sana e Soliva, 1987).

A qualidade sanitária pode ser determinada com recurso à determinação da presença de determinados grupos de patogéneos ou de organismos indicadores (Bertoldi et al., 1991; Bertoldi, 1993). Normas, definindo as exigências em tempo e temperatura, para se considerar um composto higienizado, não entram em consideração com outros processos de inactivação de patogéneos existentes. Este facto, salienta a necessidade de encontrar padrões de qualidade baseados na análise do material e não nas condições de operação do processo (Stentiford, 1993). Estas normas podem abranger aspectos como a capacidade de atracção de vectores, moscas e ratos (Farrell, 1993).

Compostagem e higienização não são necessariamente sinónimos. Se em teoria se pode considerar higienizado um produto sujeito a um processo correctamente conduzido, com exposição de todo o material à temperatura letal, na prática, estas duas condições são insuficientes devido à possibilidade de re-invasão do meio pelo patogéneo. Por isso, o processo tem, não só de reduzir o número de organismos patogéneos como, de transformar o meio para evitar o seu posterior desenvolvimento. A transformação do meio ocorre, quando a matéria

orgânica é adequadamente estabilizada, mineralizando-se os compostos mais simples facilmente assimiláveis pelos patogéneos e humificando-se os restantes. Para acentuar a restrição ao posterior desenvolvimento dos patogéneos, a humidade no material deverá baixar para 25 a 30%. A higienização do composto depende assim, não só do método empregue mas também das condições em que ele é conduzido (Bertoldi et al., 1991).

(iv) A maturidade de um composto é um aspecto da maior importância tanto para o produtor como para o utilizador. Ao produtor, interessa saber em que altura pode considerar a compostagem como terminada, reduzindo os custos de produção (Sana e Soliva, 1987; Inbar et

al., 1991; Inbar et al., 1990). Por exemplo, na compostagem de estrume separado alcança-se

suficiente maturidade após a fase inicial da compostagem, sendo indicado que se deixe apenas iniciar a segunda fase, antes de utilizar o material como substrato (Chen e Inbar, 1993).

Ao utilizador, para aplicação ao solo ou como componente de substratos, interessa que a matéria orgânica esteja estabilizada. Caso contrário, poderia continuar a sua decomposição, criando condições redutoras e provocando um decréscimo do teor de oxigénio e do potencial de oxidação-redução. Poderia haver um aumento da temperatura, produção de odores e de substâncias fitotóxicas como o amoníaco, óxido de etileno; fenóis e ácidos orgânicos de cadeia curta. Estas condições afectariam a germinação e desenvolvimento das plantas, ao reduzir a respiração das raízes, a síntese de fito-hormonas, a absorção de elementos nutritivos (Zucconi, 1981; Chanyasak et al., 1983a; Sana e Soliva, 1987; Inbar et al., 1991) e o aumento da solubilidade de metais pesados (Cottenie, 1981 e Van Assche e Uyttebroeck, 1981, cit. in Jimenez e Garcia, 1992). A redução de nutrientes disponíveis num composto estabilizado impede o posterior desenvolvimento de patogéneos (Inbar et al., 1991), como Salmonella (Hussong et al., 1985, cit. in Inbar et al., 1990) e Pythium spp. (Chen et al. 1988b; Mandelbaum e Hadar, 1990, cit. in Inbar et al., 1990). Patogéneos, como Rizoctonia solani, utilizam nutrientes orgânicos solúveis e celulose, o que obriga à sua degradação adequada (Chung et al., 1988, cit. in Inbar et al., 1991).

A maturidade de um composto pode afectar a microflora que recoloniza o composto após a fase termofílica, ao ponto de a sua capacidade como agente de controlo biológico só se manifestar quando o composto se encontra maduro, como ocorre com Trichoderma hamatum (Chung et al., 1988, cit. in Inbar et al., 1991).

Estabilização não pode ser confundida com secagem ou pasteurização, embora possam conduzir a produtos com aspecto final semelhante, uma vez que com estes últimos processos a

degradação do material despoletar-se-ia logo que colocado em condições favoráveis (Bertoldi, 1993).

A determinação do grau de estabilização ou maturidade do composto, é matéria complexa devido ao incompleto domínio das variáveis envolvidas e ao desconhecimento de valores padrão (Stentiford, 1987). As variáveis mais eficazes parecem ser as que reflectem a actividade microbiana, uma vez que elevadas taxas da sua actividade estão relacionadas com maiores disponibilidades de material degradável, logo compostos menos estáveis. Variáveis físicas e químicas estão sujeitas a uma maior variabilidade e podem não traduzir a actividade microbiológica existente no material (Richard e Zimmerman, 1995).

Assim, para a determinação do grau de estabilização ou maturidade do composto utilizam-se, além das variáveis cuja evolução foi abordada, temperatura, CTC, GD, substâncias húmicas, várias formas de azoto, taxa de mineralização, outras mais específicas, nomeadamente testes biológicos, utilizando compostos ou os seus extractos (Morel et al., 1985,

cit. in Inbar et al., 1990) (Quadro 8).

Os testes biológicos incluem a determinação do índice de germinação, do desenvolvimento de microrganismos e ensaios de crescimento de plantas.

A libertação de toxinas diminui com a estabilização da matéria orgânica, podendo a fitotoxicidade resultante ser determinada pela realização de testes de germinação de sementes, em extracto aquoso do composto. Avalia-se, assim, a maturidade do composto, não se considerando o composto maduro enquanto não se alcançar um determinado nível de germinação. Também o crescimento de uma gama variada de plantas é inibido quando se utiliza composto imaturo. A fitotoxidade durante a compostagem parece associada à fase inicial de decomposição, apresentando um caracter transitório, relacionado com a presença de compostos facilmente metabolizáveis, como ácidos orgânicos de baixo peso molecular (De Vleeschauwer et al., 1981 e Hirai et al., 1986, cit. in Chen e Inbar, 1993; Zucconi et al., 1981; Chanyasak et al., 1983b). Os resultados negativos podem dever-se a imobilização de azoto por excessivo teor de celulose, toxinas alelopáticas, níveis tóxicos de metabolitos de processo anaeróbio, salinidade e eventualmente outras causas, sendo necessário tempo de maturação suficiente para a estabilização do composto e, eliminar ou reduzir estes efeitos (Krogstadt e Solbraa, 1975, cit. in Chen e Inbar, 1993; Still et al., 1976; Hoitink e Fahy, 1986). Além de diferentes metodologias, também diferentes espécies são utilizadas (Stentiford, 1993), nomeadamente o pepino (Cucumis sativus L.), o tomate (Lycopersicum esculentum Mill.)

(Hoitink et al., 1978, cit. in Hoitink e Poole, 1980) e o mastruço (Lepidium sativum L.) (Zucconi e Bertoldi, 1987).

Quadro 8 - Métodos de determinação da estabilização ou maturidade (adaptado de Inbar et al., 1990) Análises químicas

carbono solúvel em água e extraível em NaOH

relação carbono/azoto (em amostra seca e em extracto solúvel) iões solúveis em água (ex: NO3- , NH4+)

matéria orgânica solúvel em água capacidade de troca catiónica composição da fibra bruta Análises físicas temperatura cor granulometria relação ar-água Ensaios microbiológicos organismos indicadores taxa de respiração taxa de produção de CO2

actividade e biomassa dos microrganismos supressão de fitopatogéneos

Ensaios com plantas

germinação de agrião em extracto aquoso (fitotoxicidade) crescimento de azevém em substratos com composto

desenvolvimento de plantulas em extractos aquosos e em composto Espectroscopia

em fase sólida, CPMAS 13_C-NMR

infravermelhos - FIT, DRIFT Grau de humificação

conteúdo total em substâncias húmicas

conteúdo e relação entre ácidos húmicos e fúlvicos e substâncias não húmicas teor em grupos funcionais

Acompanhando a microbiologia dos compostos, com base em organismos conhecidos, é possível determinar-se o grau de maturação (Keller, 1991). O comportamento in vitro de organismos como Verticillium cinnabarium (Spohn, 1969, cit. in Gray et al., 1973), ou

Chaetomium gracillis (Obrist, 1965, cit. in Diaz et al., 1982) são formas interessantes de

verificar a maturidade dum composto e a sua compatibilidade com as plantas (Zucconi e Bertoldi, 1987). No entanto, estes métodos apresentam limitações derivadas das condições restritas de aplicação, desconhecendo-se os seus resultados quando estas variam (Diaz et al., 1982). Determinados organismos podem também actuar como indicadores da qualidade sanitária do composto, nomeadamente coliformes, Streptococcus fecais, alguns vírus ou ovos de helmintas (Bertoldi et al., 1991; Bertoldi, 1993).

O acompanhamento do grau de maturação pode ser feito pela determinação da actividade de determinadas enzimas (Busksteeg e Thiele, 1959, cit. in Keller, 1991), ou do consumo de O2 e libertação de CO2 (Wiley, 1955 e Schulze, 1957, cit. in Keller, 1991;

Bertoldi, 1993; Hue e Liu, 1995).

Os testes de crescimento de plantas são muito utilizados, a partir dos compostos ou dos seus extractos (Morel et al., 1985, cit. in Inbar et al., 1991) e são o padrão em relação aos quais todos os outros métodos têm de ser aferidos (Chen e Inbar, 1993).

Muitas vezes, as determinações químicas correntes informam da natureza do material inicial, mas são de pouco valor na determinação do grau de maturação (Keller, 1991). Noutros casos, como por exemplo na determinação do teor de cinzas, não destinguem o carbono residual degradável, do resistente à decomposição biológica (Inbar et al., 1990; Inbar et al., 1991). Chen e Inbar (1993) sugerem a utilização do teor de carbono solúvel como indicador de maturação.

Se a relação C/N ‘final’ dos compostos for baixa, pode provocar toxicidade pelo amoníaco. Se a relação C/N for alta, pode originar a imobilização do azoto (Hortenstine e Rothwell, 1973 e Terman et al., 1973, cit. in Jimenez e Garcia, 1992; Inbar et al., 1990; Inbar

et al., 1991; Chen e Inbar, 1993), que vai ser utilizado em maior escala pelos microrganismos,

indisponibilizando-o para as plantas. Também pode ocorrer um fenómeno de "fermento", isto é, a aplicação de um composto pouco maduro funciona como fonte de energia, acelerando a actividade dos organismos presentes no meio, os quais passam a decompor mais rapidamente a matéria orgânica que existia no solo, resultando no final um solo mais pobre neste constituinte do que se não tivesse sido aplicado o composto (Kunc, 1974, cit. in Sana e Soliva, 1987). A relação C/N é no entanto de valor limitado, dada a diversidade de métodos para determinação dos elementos em questão e a enorme variedade de materiais sujeitos a compostagem, com diferente biodegradabilidade (Keller, 1991; Chen e Inbar, 1993). Um determinado valor final para a relação C/N pode ser considerado um indicador necessário, mas não suficiente, da maturidade de um composto (Jimenez e Garcia, 1992).

Jimenez e Garcia (1992) referem a determinação de diferentes índices e taxas e avaliam a sua qualidade como indicadores de maturidade em compostos de RSU. Estes índices e taxas, são calculados a partir das determinações do azoto orgânico, em fase sólida e em extracto aquoso, do carbono total, em fase sólida e em extracto aquoso, do carbono oxidável, do carbono extraível em meio alcalino e do carbono dos ácidos húmicos e fúlvicos. Relacionando as variáveis melhores indicadoras do grau de maturação (em RSU) e o teor de carbono total,

Jimenez e Garcia (1992) determinaram um índice de perda de carbono, que permite calcular com suficiente aproximação, um grau de maturação aceitável para uso agrícola destes compostos e, simultaneamente, o tempo mínimo de compostagem em instalações comerciais.

Hue e Liu (1995), além de determinação de C e N em extracto aquoso, referem também a determinação de C em NaOH, sugerindo a utilização destas variáveis ou a sua combinação, como índices de maturidade ou estabilização.

A determinação do teor de celulose e, da sua percentagem em relação à matéria orgânica total e assimilável, em vários estádios de decomposição, é também referida como bom indicador de maturidade (Keller, 1991). No entanto, a análise teor de celulose é lenta e pouco exacta (Chen e Inbar, 1993). Com estas variáveis, apenas se poderão estabelecer valores absolutos de distinção entre material, compostado ou não, conhecendo-se o tipo de resíduo donde se partiu (Diaz et al., 1982).

A determinação do denominado "metabolismo latente" permite o conhecimento do grau de estabilização, independentemente da origem e história recente do material analisado. Possibilita ainda a identificação de materiais em que, ao invés de estabilização, ocorreu a sua dessecação ou esterilização. Este método tem mostrado grande adaptabilidade e pode realizar- se através de determinações da evolução do consumo de O2, capacidade de libertar calor ou da

evolução das toxinas produzidas (Niese, 1963, Schulze, 1964 cit. in Diaz et al., 1982; Zucconi e Bertoldi, 1987). A determinação do consumo de O2, designado por taxa de respiração, é

referido como um excelente indicador da maturidade de um composto, que não depende das condições iniciais e de controlo do processo, mas apenas do estádio actual de decomposição do material (Richard e Zimmerman, 1995).

Também um método referido baseado no balanço da "formação" e da "perda" de calor experimentada pela massa de material em fase final de compostagem apresenta independência do conhecimento do tipo de material inicial (Diaz et al., 1982)

Têm sido estudados sistemas de qualificação dos compostos, apoiados em várias variáveis. Pretende-se obter um sistema baseado em variáveis determinadas por técnicas analíticas objectivas, simples, rápidas, reproduzíveis; cuja reprodutibilidade não seja afectada pela manipulação e preparação prévia da amostra e, cuja análise de resultados seja inequívoca e independente do conhecimento da origem do produto (Morel et al., 1979 e 1983; Moré, 1984; Moré e Sana, 1986, cit. in Sana e Soliva, 1987). Entre as variáveis nestas condições, destacam- se as técnicas respirométricas (Zucconi e Bertoldi, 1987), consideradas boas indicadoras da

maturação (Jacas et al., 1986; Soliva e Giró, s.d.; Hue e Liu, 1995) e os testes biológicos ou de detecção de determinados compostos químicos (Spohn, 1969, cit. in Gray et al., 1973).

O acompanhamento da evolução de algumas variáveis durante a compostagem, nomeadamente o perfil de evolução da temperatura, é um método prático e simples (Keller, 1991). Temperatura elevada durante o processo, devido à actividade microbiana, indica que o material regista uma decomposição activa, com a presença de materiais degradáveis. O declínio da temperatura revela uma redução da actividade microbiana e por isso, que o material estará mais estável (Richard e Zimmerman, 1995).

O aspecto final do composto varia com o tipo de material inicial e a técnica de compostagem utilizada (Gray et al., 1973). A observação de características como o odor, a estrutura, a cor ou a densidade, se bem que podendo tomar-se em consideração, podem levar a resultados erróneos (Keller, 1991).

Mais recentemente, avaliou-se a maturidade de um composto, estudando a matéria orgânica em conjunto, por técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (cross- polarization magic angle spinning 13C-nuclear magnetic ressonance spectroscopy: CPMAS 13C-NMR), que permitem detectar a presença de numerosas substâncias (Wilson, 1987, Preston et al., 1987, Piotrowski et al.,1984, Gerasimowicz e Byler, 1985, Preston et al., 1986 e Malcolm, 1990, cit. in Inbar et al., 1991) e descrevem com precisão a decomposição das substâncias biodegradáveis durante a compostagem de estrume (Inbar et al., 1991; Chen e Inbar, 1993).

Outro método promissor, é o da espectroscopia de infravermelhos (por transmissão ou por reflectância difusa), que não fornecendo dados quantitativos, já permitiu a determinação de tendências nas transformações sofridas pela matéria orgânica (Inbar et al., 1989 e 1990, cit. in Inbar et al., 1991). Com este método, podem-se estabelecer correlações da maturidade com a taxa de decomposição dos componentes biodegradáveis durante a compostagem; o potencial de retoma de desenvolvimento de patogéneos em compostos; o controlo biológico de doenças de plantas e a resposta de desenvolvimento das plantas (Inbar et al., 1991). As análises em infravermelho próximo são apontadas por Chen e Inbar (1993) como sendo um método com grande potencial.

Métodos que se revelam bons indicadores com um determinado tipo de composto, podem dar resultados inconsistentes noutros materiais, demonstrando as diferenças existentes entre os materiais e a necessidade de se determinar mais de uma variável na determinação da maturidade de um produto (Inbar et al., 1990; Inbar et al., 1991; Chen e Inbar, 1993).

Nenhum método isoladamente serve como indicador de maturidade (Chen e Inbar, 1993). Independentemente dos valores obtidos nas diferentes variáveis determinadas em laboratório, é sugerida a realização de ensaios de crescimento de plantas (Jimenez e Garcia, 1992), já que em última análise, a maturidade do composto é determinada pelo seu comportamento. Deve-se por isso, assentar a definição de maturidade no potencial de utilização do composto (Chen e Inbar, 1993).

As características físicas, químicas e biológicas, bem como os índices de maturação, são determinantes como factores de qualidade dos compostos e deverão ser padronizadas em função das suas condições de utilização. O grau de exigência de utilização pode ser colocado pela seguinte ordem decrescente: substrato para culturas em contentor, jardinagem familiar, produção de plantas ornamentais e de tapetes de relva, solos de cobertura, culturas arvenses, recuperação de terrenos e cobertura de aterros (Inbar et al., 1990; Inbar et al., 1993; Robinson e Stentiford, 1993).

A utilização em substratos é a aplicação mais exigente, podendo indicar-se como desejáveis diversas propriedades. Do ponto de vista físico, deverão apresentar uma elevada porosidade, com uma distribuição que favoreça uma boa relação ar - água, e uma boa condutividade hidráulica. A boa relação ar - água pode ser controlada com uma adequada selecção da granulometria das partículas. Devem ser constituídos por uma elevada fracção de matéria orgânica estabilizada, com elevada resistência à decomposição e consequente manutenção de volume, baixa densidade aparente, elevada CTC e poder tampão. Os seus extractos aquosos devem apresentar baixa EC, valor neutro de pH, ser isentos de substâncias