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I SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AGROPECUÁRIA SUSTENTÁVEL 02 e 03 de Outubro de 2009 – Universidade Federal de Viçosa – Viçosa/MG
Análise da eficiência da digestão anaeróbia da torta de mamona com e sem a adição de dejetos1 Elton E. Novais Alves2, Cecília de F. Souza3, Keles R. A. Inoue4, Tiago de Souza Leite5, Edson Vinicius Costa6, Múcio A. dos S. A. Mendes6 1
Parte do Relatório Final, do programa PIBIC, do primeiro autor, financiado pelo CNPq. Bolsista de Iniciação Científica do CNPq (PIBIC/CNPq). 3 Professor do Departamento de Engenharia Agrícola – UFV. 4 Msc. Em Engenharia Agrícola – UFV. 5 Mestrando em Microbiologia Agrícola – UFV. 6 Estudante de graduação – UFV. 2
Resumo: A torta de mamona é um resíduo gerado na produção de biodiesel. Esse resíduo apresenta bons teores de nutrientes, podendo ser utilizado como fertilizante orgânico. O objetivo deste trabalho foi analisar a eficiência da biodigestão da torta de mamona sob distintos tratamentos, através da redução de Sólidos Totais (ST). O experimento constituiu-se de biodigestores operando em batelada, feitos com recipientes de vidro contendo 2 L de substrato. Analisou-se três tratamentos constituídos de: torta de mamona e água (A); torta de mamona, dejeto bovino e água (B); e torta, dejeto suíno e água (C). Todos iniciaram com 9 dag kg-1 de ST (STinicial)e três repetições, cada. Após 56 dias de funcionamento dos biodigestores, foram retirados os biofertilizantes e fez-se as análises de ST (STfinal). O tratamento A apresentou um redução de 17,73% de ST, o B de 31,86% e o C de 32,63%, sendo todos os tratamentos estatisticamente semelhantes (P>0,05). Concluiu-se que o processo de digestão anaeróbia não foi eficiente na remoção de sólidos toais, e que não houve diferença significativa entre os tratamentos com ou sem a adição de dejetos animais. Palavras–chave: biodigestão, Ricinus communis, sólidos totais, tratamento de resíduos Efficiency analysis of anaerobic digestion of castor bean cake with and without the addition of manure Abstr act: The castor bean cake is a residue generated in the production of biodiesel. This residue provides good levels of nutrients and can be used as organic fertilizer. The objective of this study was to analyze the efficiency of digestion of the castor bean cake under different treatments, by reducing the Total Solids (TS). The experiment consisted of digesters operating in batch, made with glass containers containing 2 L of substrate. We analyzed three treatments consisting of: castor bean cake and water (A), castor bean cake, cow manure and water (B), and castor bean cake, pig manure and water (C). All started with 9 dag kg-1 of TS and three replicates each. After 56 days of operation of the digesters were removed biofertilizers and became the analysis of TS (TSfinal). Treatment A showed a reduction of 17.73% of ST, the B of 31.86% and the C 32.63%, all treatments are statistically similar (P>0.05). Concluded that the anaerobic digestion process was not so efficient in removing solid totals, and there was no significant difference between treatments with or without the addition of manure Keywords: biodigestion, Ricinus communis, total solids, waste treatment
2 Introdução Na atualidade pesquisas e acordos mundiais vêm sendo feitos a fim de controlar a emissão de gases do efeito estufa. Para isso, novas fontes de energias renováveis estão sendo desenvolvidas e outras aprimoradas, dentre estas fontes energéticas destacam-se o uso do biodiesel, bioetanol, biogasolina, biogás, dentre outros biocombustíveis. Além de novas fontes energéticas renováveis que vêm sendo desenvolvidas, a necessidade de aprimorar e aumentar a eficiência das já existentes é de fundamental importância. Algumas destas fontes de energia alternativas podem solucionar em parte o problema, mas criar outro, quando sua cadeia produtiva não é bem planejada. A exemplo disto, pode-se citar a produção de Biodiesel, onde também há a geração de resíduos orgânicos, que devem sofrer alguma forma de tratamento adequado, para que não venham a poluir o ambiente. O uso do biodigestor pode solucionar o problema do direcionamento dos resíduos produzidos na fabricação do biodiesel, gerando o biogás e adubo orgânico, o biofertilizante. Com isso o produtor de biodiesel estaria gerando dois biocombustíveis e diminuiria a utilização de fertilizantes químicos no cultivo das oleaginosas. O objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do processo de biodigestão da torta de mamona, com e sem dejetos bovinos e suínos, utilizando a redução de Sólidos Totais como parâmetro. Material e Métodos O experimento, iniciado em 20 de março de 2009, foi realizado no Laboratório de Digestão Anaeróbia do DEA/UFV – MG e constituiu-se na montagem de biodigestores para a digestão anaeróbia da torta de mamona. O ensaio de biodigestão possuiu três tratamentos, com três repetições cada, montados em delineamento inteiramente casualisado. Os três tratamentos foram constituídos de três substratos distintos, onde no primeiro tratamento (A), o substrato conteve torta de mamona, o segundo (B), torta de mamona e dejeto bovino e o terceiro (C), torta de mamona e dejeto suíno. Em todos os tratamentos buscou-se manter a concentração inicial de 9 dag kg-1 de Sólidos Totais (ST), utilizando-se água para atingir tal concentração. Foram adicionados dejeto bovino (tratamento B) e dejeto suíno (tratamento C) com o objetivo de obter maiores quantidades de microrganismo, facilitando e acelerando, assim, o processo da digestão anaeróbia, além de oferecer um destino adequado a estes dois resíduos que são gerados em grandes quantidades na pecuária. A quantidade adicionada de dejetos foi calculada tentando-se manter 15% dos ST do substrato. O sistema de biodigestão constitui-se de uma câmara digestora de vidro para cada tratamento e repetição, que receberam 2 L do substrato. Os referidos recipientes foram fechados com tampa plástica e vedados com borracha de silicone. Nas tampas, foram adaptadas mangueiras que tinham a função de conduzir o biogás, que foi produzido durante a biodigestão, aos gasômetros. Os biodigestores foram cobertos com películas pretas de plástico para que as condições fossem as mais próximas possíveis das reais de campo, pois os biodigestores geralmente são construídos enterrados. O principal resíduo orgânico biodigerido foi a torta de mamona, produzida a partir de sementes cultivadas no Estado de São Paulo. Os dejetos suínos e bovinos foram coletados na Suinocultura e bovinocultura (DZO/UFV), respectivamente, sendo feita a análise de ST após a coleta do material.
3 Após o preparo dos substratos, foram feitas amostragens destes para aferir o valor dos Sólidos Totais, que deveriam ser próximos a 9 dag kg-1 de ST. Após 56 dias de funcionamento dos biodigestores, verificou-se que não havia mais a produção de biogás, então, desmontou-se o sistema e fez-se as análises de ST dos biofertilizantes gerados seguindo a metodologia segundo APHA (2005). Para as análises dos dados obtidos foi utilizado o programa de estatística Minitab® (2007), sendo feita o teste de normalidade dos resíduos, o teste F e teste Tukey a 5% de probabilidade para as variáveis. Resultados e Discussão As análises de ST das amostras retiradas de cada substrato após o seu preparo e ao final da biodigestão estão na Tabela 1, assim como o resultado da eficiência da biodigestão (Redução de ST) e os respectivos valores do Coeficiente de Variação (CV). Tabela 1. Média de concentração de Sólidos Totais (inicial e final) dos substratos (tratamentos) e de redução de ST. ST (dag kg-1) Redução de ST (% ) Inicial Final A (Mamona) 9,03 A 7,43 A 17,73 A B (Mamona + Bovinos) 9,10 A 6,16 B 31,86 A C (Mamona + Suínos) 8,89 A 5,97 B 32,63 A C.V. (%) 5,05 11,56 35,46 Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem entre si, pelo teste de Tukey (P>0,05). Tr atamento
Inoue (2008), utilizando manipueira a 8 dag kg-1 de ST, obteve uma redução de ST de 39,10 % e utilizando concentrações menores, as reduções de ST foram maiores, chegando até a 56,96% para a concentração de ST de 4,5 dag kg-1. Carneiro (2008) utilizando substratos semelhantes aos da presente pesquisa, mas com 8 dag kg-1 de ST e maiores quantidades de dejetos, obteve uma redução de ST de 44,23% para o substrato composto de torta de mamona e água, 42,11% para o substrato composto de torta de mamona, dejeto suíno e água e 42,87% para o substrato composto de torta de mamona, dejeto bovino e água. Conclusões De acordo com os dados obtidos e baseando-se na metodologia empregada neste experimento, conclui-se que: A redução de sólidos totais não foi eficiente, apresentando valores abaixo do considerado satisfatório. Os resultados não apresentaram diferença estatística entre os tratamentos, portanto, a adição de dejetos não aumenta a eficiência do processo de biodigestão da torta de mamona.
4 Literatura citada APHA – AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION – Standard methods for the examination of water and wastewater. New York: APHA, WWA, WPCR. 21ª ed. 2005. CARNEIRO, B. B., Utilização da torta de mamona, pura e com adição de dejetos de suínos e bovinos, na digestão anaeróbia – análise da produção de biogás e qualidade do biofertilizante gerado, TCC, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG, 2008. Criar e Plantar, Manejo da mamona 2008. In: http://www.criareplantar.com.br/ agricultura/mamona/ index.php (acessado em 19 de dezembro de 2008) INOUE, K. R. A. Produção de biogás, caracterização e aproveitamento agrícola do biofertilizante obtido na digestão da manipueira. Dissertação, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG, 2008. Programa MINITAB® V.15.1.20.0. USA, 2007 VILLELA, JR, L. V. E.; ARAÚJO, J. A. C.; BARBOSA, J. C.; PEREZ, L. R. B. Substrato e solução nutritiva desenvolvidos a partir de efluente de biodigestor para cultivo do meloeiro. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.11, n.2, p.152-158, 2007.
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Avaliação química do biofertilizante resultante da digestão anaeróbia da torta de mamona visando a sustentabilidade agrícola em propriedades rurais1 Elton Eduardo Novais Alves2, Cecília de Fátima Souza3, Keles Regina Antony Inoue4, Tiago de Souza Leite5, Antônio Teixeira de Matos3, Edson Vinicius Costa5 1
Parte do Relatório Final, do programa PIBIC, do primeiro autor, financiado pelo CNPq. Bolsista de Iniciação Científica do CNPq (PIBIC/CNPq). 3 Professor do Departamento de Engenharia Agrícola – UFV. 4 MS Em Engenharia Agrícola/UFV. 5 Mestrando em Microbiologia Agrícola – UFV. 6 Estudante de graduação – UFV. 2
Resumo: A torta de mamona é um resíduo gerado na produção de biodiesel. Esse resíduo apresenta bons teores de nutrientes, podendo ser utilizado como fertilizante orgânico. Os objetivos deste trabalho foram a produção de três tipos de biofertilizantes a partir da torta de mamona e avaliar quimicamente suas qualidades. O experimento constituiu-se de três biodigestores em escala laboratorial, operando em batelada, feitos com recipientes de vidro contendo 2 L de substrato. Os três tratamentos foram: torta de mamona e água (A); torta com adição de dejeto bovino e água (B); e torta com adição de dejeto suíno e água (C). Esses tratamentos iniciaram com 9 dag kg-1 de Sólidos Totais (ST) e três repetições, cada. Após 56 dias da montagem dos biodigestores, foram retirados os biofertilizantes e fez-se as análises de pH, Na, ST, K, P, N e CE. O biofertilizante do tratamento A obteve maior concentração de N (6,13 g L-1), os valores de pH foram estatisticamente iguais (6,22). O teor de P foi maior no tratamento C (867,80 mg L-1) e a de K foi semelhante em todos os tratamentos (349,44 mg L-1), assim como a de Na (75 mg L-1). Concluiu-se que os biofertilizantes gerados possuem boas características químicas, principalmente o C, podendo, portanto, serem utilizados como fertilizantes alternativos na agropecuária sustentável. Palavras–chave: biodigestão, fertilizante, meio ambiente, resíduo, Ricinus communis Chemical biofertilizer evaluation resulting from the castor bean cake anaerobic digestion in order to the agricultural sustainability in farms Abstract: The castor bean cake is a waste generated from the biodiesel production. This waste has good percentage of nutrients, which can be used as an organic fertilizer. This study’s aims were the production of three kinds of biofertilizers from the castor bean cake and chemically evaluating their qualitities. This experiment was composed by three digesters in a laboratory scale, operating in batch made of glass recipients with 2 L of substratum. The three treatments were: The castor bean cake and water (A); cake with cow manure and water (B); and cake with pig manure and water (C). These treatments started with 9 dag kg-1 of Total Solids (TS) and three repetitions each one. After 56 days of the biodigesters assembly, the fertilizers were taken off e the pH, Na, ST, K, P, N and CE were analyzed. The biofertilizer A had the biggest concentration of N(6,13 g L-1), the pH values were statistically equal (6,22). The percentage of P was the biggest in the treatments C (867,80 mg L-1) and K was similar in all treatments (349,44 mg L-1), as well as Na (75 mg L-1). It was concluded that the biofertilizers generated has good chemical characteristics, mainly C what can be used as alternatives fertilizers in the agricultural sustainability. Key words: biodigestion, environment, fertilizer, Ricinus communis, waste
6 Introdução Na cadeia produtiva do biodiesel, feito a partir da mamona, são gerados grandes quantidades de torta de mamona. Este resíduo apresenta altos teores de nitrogênio e de outros nutrientes (Criar e Plantar, 2008), por tanto, deve ser manejado de forma adequada para que não venha a contaminar o meio ambiente (solo, água, etc.). A atividade agropecuária tem um grande peso na liberação de gases do efeito estufa (GEE), por exemplo, na fabricação de fertilizantes químicos, onde ocorre grade liberação de NxO que tem um efeito cerca de 270 vezes maior que o provocado pelo CO2 (Lana, 2007), também na criação de ruminantes e plantios de culturas alagadas como o arroz, onde há a liberação de metano. Por isso, se faz necessário o incremento de insumos orgânicos para suprir toda ou parte da demanda nutricional da cultura ou criação, tornando-se menos dependente de recursos não renováveis, como o petróleo. A produção de biofertilizante é realizada através da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, tornando-se mais estáveis e mineralizados, aumentando a disponibilidade de nutrientes para as plantas de forma mais rápida. O biofertilizante possui inúmeras aplicações na agropecuária, tendo como principal função, suprir a necessidade de nutrientes das plantas. É utilizado em pequenas e médias propriedades e na agricultura orgânica como fonte renovável de nutriente, garantido, em parte, a sustentabilidade do sistema de produção. Portanto, os objetivos deste trabalho foram a produção de biofertilizantes a partir da torta de mamona, com e sem adição de dejetos bovino e suíno, e avaliar quimicamente a qualidade destes, visando a utilização na agropecuária sustentável.. Material e Métodos O experimento, iniciado em 20 de março de 2009, foi realizado no Laboratório de Digestão Anaeróbia do DEA/UFV – MG e constituiu-se na montagem de biodigestores para a digestão anaeróbia da torta de mamona. O ensaio de biodigestão possuiu três tratamentos, com três repetições cada, montados em delineamento inteiramente casualisado. Os três tratamentos foram constituídos de três substratos distintos, onde no primeiro tratamento (A), o substrato conteve torta de mamona, o segundo (B), torta de mamona e dejeto bovino e o terceiro (C), torta de mamona e dejeto suíno. Em todos os tratamentos buscou-se manter a concentração inicial de 9 dag kg-1 de Sólidos Totais (ST), utilizando-se água para atingir tal concentração. Foram adicionados dejeto bovino (tratamento B) e dejeto suíno (tratamento C) com o objetivo de obter maiores quantidades de microrganismo, facilitando e acelerando, assim, o processo da digestão anaeróbia, além de oferecer um destino adequado a estes dois resíduos que são gerados em grandes quantidades na pecuária. A quantidade adicionada de dejetos foi calculada tentando-se manter 15% dos ST do substrato. O sistema de biodigestão constitui-se de uma câmara digestora de vidro para cada tratamento e repetição, que receberam 2 L do substrato. Os referidos recipientes foram fechados com tampa plástica e vedados com borracha de silicone. Nas tampas, foram adaptadas mangueiras que tinham a função de conduzir o biogás, que foi produzido durante a biodigestão, aos gasômetros (Figura 1).
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Figura 1. Vista externa do sistema de biodigestão montado para o experimento.
Os biodigestores foram cobertos com películas pretas de plástico para que as condições fossem as mais próximas possíveis das reais de campo, pois os biodigestores geralmente são construídos enterrados. O principal resíduo orgânico biodigerido foi a torta de mamona, produzida a partir de sementes cultivadas no Estado de São Paulo. Para a caracterização da torta de mamona, adquirida, foram realizadas algumas análises seguindo a metodologia de APHA (2005) (Tabela 1). Os dejetos suínos e bovinos foram coletados na Suinocultura e bovinocultura (DZO/UFV), respectivamente, sendo feita a análise de ST após a coleta do material. Após o preparo dos substratos, foram feitas amostragens destes para aferir o valor dos Sólidos Totais, que deveriam ser próximos a 9 dag kg-1 de ST. Após 56 dias de funcionamento dos biodigestores, verificou-se que não havia mais a produção de biogás, então, desmontou-se o sistema e fez-se as análises químicas dos biofertilizantes gerados seguindo a metodologia segundo APHA (2005) (Tabela 2). Para as análises dos dados obtidos foi utilizado o programa de estatística Minitab® (2007), sendo feita o teste de normalidade dos resíduos de cada variável analisada, o teste F e teste Tukey a 5% de probabilidade para as variáveis. Resultados e Discussão Os resultados dos teores médios das análises realizadas na torta de mamona utilizada no ensaio de biodigestão estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Teores médios de umidade, pH, nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), Sólidos totais (ST), Sólidos fixos (SF), Sólidos voláteis (SV) e carbono (COT) na torta de mamona. Umidade % 9,97
pH
N
6,1
55,64
P g kg-1 4,79
K
COT
4,44
41,35
ST
SF dag kg-1 89,82 25,58
SV 74,42
Como observado na Tabela 1, a relação C/N da torta de mamona estudada é de 7,4:1, o que indica, considerando apenas este aspecto, que é um material que tende a ter grande capacidade de mineralização, pela baixa relação C/N. E também pode-se observar valores bem significativos de N, P e K nesse resíduo. O dejeto bovino apresentou um teor de 15,35 dag kg-1 de ST e o dejeto suíno 28,63 dag kg-1. Tais dados foram úteis para a formulação dos substratos. As análises realizadas nos biofertilizantes produzidos ao final do processo de digestão anaeróbia encontram-se na tabela 2. A composição química do biofertilizante proveniente da digestão anaeróbia de resíduos da bovinocultura, obtida por Villela Junior et al. (2007) foi de 1,5 g L-1 de nitrogênio; 76 mg L-1 de fósforo; e 790 mg L-1 de potássio. De acordo com a Tabela 2, os biofertilizantes produzidos a partir da torta de mamona pura ou com dejetos apresentaram-se com teores de nutrientes mais elevados do que os apresentados por Villela Junior et al. (2007), com exceção do potássio. O que viabiliza a utilização desse resíduo como biofertilizante.
8 Tabela 2. Valores de pH, Condutividade Elétrica (CE), Sódio (Na), Potássio (K),Fósforo (P) e Nitrogênio total (N-total) dos biofertilizantes (A, B e C). N-total pH CE P K Na Biofertilizante g L-1 mS cm-1 mg L-1 A 6,125 A 6,21 A 17,55 A 700,38 B 348,33 A 50,00 A B 5,327 B 6,27 A 16,99 A 632,57 C 325,00 A 83,33 A C 5,370 B 6,19 A 16,63 A 867,80 A 375,00 A 91,67 A C.V (%) 7,40 0,82 3,74 14,50 7,85 33,33 Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem entre si, pelo teste de Tukey (P>0,05).
O biofertilizante obtido no tratamento C apresentou-se com teores significativamente maiores de fósforo (P<0,05), o que valoriza ainda mais esse material, visto que o fósforo é um nutriente problemático para os solos mais intemperizados, encontrados em maiores quantidades no Brasil. Os valores médios de pH, CE, K, Na não diferiram estatisticamente (P>0,05) entre si, já os valores de N-total foram estatisticamente maiores para o tratamento A (P<0,05) e semelhantes para os tratamentos B e C. Conclusões De acordo com os dados obtidos e baseando-se na metodologia empregada neste experimento, conclui-se que: Os biofertilizantes obtidos ao final do processo apresentaram boas características químicas, podendo serem, portanto, utilizados como fertilizantes alternativos para a agropecuária sustentável. A mistura de dejetos de suínos com a torta de mamona aumenta a sua qualidade química, principalmente no que se refere ao teor de fósforo. Portanto, recomenda-se a utilização da torta de mamona, com ou sem dejeto, para a produção do biofertilizante com o intuito de obter um adubo orgânico de boas qualidades químicas. Literatura citada APHA – AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION – Standard methods for the examination of water and wastewater. New York: APHA, WWA, WPCR. 21ª ed. 2005. Criar e Plantar, Manejo da mamona 2008. In: http://www.criareplantar.com.br/ agricultura/mamona/ index.php (acessado em 19 de dezembro de 2008) INOUE, K. R. A. Produção de biogás, caracterização e aproveitamento agrícola do biofertilizante obtido na digestão da manipueira. Dissertação, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG, 2008. LANA, R. de P., Respostas Biológicas aos Nutrientes, Viçosa, Editora CPD, 2007, 177p. Programa MINITAB® V.15.1.20.0. USA, 2007 VILLELA JUNIOR, L. V. E.; ARAÚJO, J. A. C.; BARBOSA, J. C.; PEREZ, L. R. B. Substrato e solução nutritiva desenvolvidos a partir de efluente de biodigestor para cultivo do meloeiro. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.11, n.2, p.152-158, 2007.
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Teores de nutrientes na área foliar de plantas de milho adubadas com biofertilizantes produzidos a partir da digestão da água residuária da mandioca Keles Regina Antony Inoue1, Cecília de F. Souza2, Antônio T. de Matos2, Williams Pinto Marques Ferreira3, Elton Eduardo Novais Alves4, Múcio A. dos S. A. Mendes5 1
Engª Agrônoma, Mestre em Eng. Agrícola, Dept. de Eng. Agrícola – UFV, e-mail:
[email protected]. 2 Professor do Departamento de Engenharia Agrícola – UFV. 3 Pesquisador A/Dr. - EMBRAPA/CNPMS. 4 Bolsista de Iniciação Científica do CNPq (PIBIC/CNPq). 5 Estudante de graduação em Eng, Agrícola - UFV.
Resumo: O processamento da mandioca gera diversos tipos de resíduos, dentre os quais se destacam os efluentes líquidos, devido sua elevada carga orgânica e pela presença do cianeto, a digestão anaeróbia apresenta-se como uma alternativa para o tratamento desse resíduo e apresenta como subprodutos o biogás e o biofertilizante. Objetivou-se como a pesquisa, avaliar o efeito da aplicação de diferentes doses e tipos de biofertilizantes sobre os teores de nutrientes de plantas de milho. O experimento foi conduzido no Laboratório de Digestão Anaeróbia do DEA/UFV, sendo o milho cultivado em vasos plásticos de 7,5 litros, dispostos em bancada e preenchidos com solo Cambissolo Háplico Tb Distrófico Latossólico. Foi realizada adubação conforme as recomendações para a cultura, a aplicação do biobertilizante foi feita quando as plantas estavam com aproximadamente 10 cm. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado-DIC, com 10 tratamentos resultantes da combinação de 3 biofertilizantes e 3 doses, além de uma testemunha. A aplicação do biofertilizante nas plantas não alterou as concentrações de nitrogênio, fósforo e potássio no tecido vegetal. Palavras–chave: biodigestão, fertilizante orgânico, manipueira Percentage of nutrients in the leaf area of maize plants fertilized with biofertilizers produced by the water digestion resident from the cassava Abstract: The cassava processing generates several kinds of wastes, which cut the effluent fluids because of its high organic charge and the presence of cyanide, the Anaerobic Digestion is presented as an alternative for the treatment of this waste and as subproducts the biogas and the biofertilizer. This study aimed to evaluate the effect of the application of different doses and kindsnof biofertlizers over the percentage of nutrients of corn plants. This experiment was conducted in the Anaerobic Digestion Lab, being the maize cultivated in plastic vases of 7,5 liters, organized in laboratorial digesters and filled with Cambissolo Háplico Tb Distrófico Latossólico soil. It was performed the fertilization according to the cultivation recommendations, the application of the biofertilizer was done when the plants were about 10cm. The experimental was entirely designed (DIC) with 10 treatments generated from the combination of three biofertilizers and three doses, besides an evidence. The biofertilizer application in the plants did not change the nitrogen concentration, phosphorus and potassium in the plant material. Keywords: biodigestion, cassava wastewater, organic fertilizer,
10 Introdução As indústrias processadoras das raízes de mandioca são gerados diversos tipos de resíduos, dentre os quais se destaca a manipueira, efluente que possui elevada carga orgânica e toxidez, devido a presença do cianeto. Uma das alternativas promissoras para tratamento e uso do potencial energético da manipueira é a utilização de digestores anaeróbios, pois representam baixos custos de implantação e operação, quando comparados com outras tecnologias, além que fornecem o biogás e o biofertilizante como subproduto (Fernandes Junior & Takahashi, 1994). O biofertilizante é um material orgânico com grande poder fertilizante, atuando como condicionador de solos pesados ou arenosos, minimizando a lixiviação dos sais e alterando, de forma favorável, a estrutura e a porosidade do solo (Nogueira, 1992). De acordo com Ayres e Westcot (1999), a principal limitação para o aproveitamento agrícola de efluentes agroindustriais é sua composição, (totais de sais dissolvidos, presença de íons tóxicos e concentração relativa de sódio), bem como a tolerância das culturas. No entanto, quando aplicados de forma controlada na superfície do solo, ocorrem processos de depuração de natureza física, química e biológica no sistema solo-planta-água (Lo Monaco, 2005). Nesse contexto, objetivou-se com o presente trabalho avaliar o efeito da aplicação de diferentes doses e tipos de biofertilizantes sobre os teores de nutrientes nas plantas de milho. Material e Métodos O experimento, iniciado em novembro de 2007, foi realizado no Laboratório de Digestão Anaeróbia do DEA/UFV – MG. As unidades experimentais foram compostas por vasos plásticos com capacidade de 7,5 litros, dispostos em bancadas. Os vasos foram preenchidos com 5 litros de solo, coletado na área experimental de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos, do DEA. A classe textural em que o solo local se enquadrou foi a argilosa, e a classificação, segundo critérios estabelecidos pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, foi a de CAMBISSOLO Háplico Tb distrófico latossólico, (Vieira, 2003). Do material de solo coletado, foram retiradas subamostras para análise química no Laboratório de Solos e Resíduos Sólidos do DEA/UFV. Na tabela 1, pode-se observar as características do solo após a calagem. Tabela 1. Características químicas do solo após a calagem CEes
PH
µS.cm-1
H2O
648,81
7,20
K+
Na+
Ca+2+Mg+2
mg dm-3 17,37
2,33
SB
Al+3
H+Al
cmolc dm-3 2,63
2,68
0,05
V %
2,51
51,64
Em cada vaso, foram semeadas 3 sementes de milho da variedade UFV DKB 333B. O desbaste foi feito após a emergência das plantas, deixando-se somente uma planta por vaso. As doses aplicadas dos biofertilizantes foram baseadas no fornecimento de sódio ao solo, já que era o elemento que se apresentava em maior concentração relativa no biofertilizante. Os biofertilizantes utilizados foram obtidos a partir de três diferentes concentrações de sólidos totais (ST) do substrato (manipueira e da casca de mandioca) adicionado aos biodigestores. O biofertilizante 1 foi produzido a partir da concentração
11 de 4,5 dag L de ST; o biofertilizante 2, a partir da concentração 6 dag L de ST e o biofertilizante 3, a partir da concentração 8 dag L-1 de ST. As combinações foram as seguintes: D 0 – testemunha – sem biofertilizante; B1 D1 – biofertilizante 1, com dose de 100 kg ha-1 ano-1 de sódio; B1 D2 – biofertilizante 1, com dose de 200 kg ha-1 ano-1 de sódio; B1 D3 – biofertilizante 1, com dose de 300 kg ha-1 ano-1 de sódio; B2 D1 – biofertilizante 2, com dose de 100 kg ha-1 ano-1 de sódio; B2 D2 – biofertilizante 2, com dose de 200 kg ha-1 ano-1 de sódio; B2 D3 – biofertilizante 2, com dose de 300 kg ha-1 ano-1 de sódio; B3 D1 – biofertilizante 3, com dose de 100 kg ha-1 ano-1 de sódio; B3 D2 – biofertilizante 3, com dose de 200 kg ha-1 ano-1 de sódio; B3 D3 – biofertilizante 3, com dose de 300 kg ha-1 ano-1 de sódio. A aplicação do biofertilizante foi realizada somente após a emergência das plantas, quando elas haviam atingido, aproximadamente, 10 cm de altura. A colheita das plantas e do solo para análise foi realizada 44 dias após a aplicação do biofertilizante. As concentrações de nitrogênio, fósforo disponível e potássio foram analisadas utilizando-se a metodologia descrita por EMBRAPA, 1999. O delineamento experimental utilizado foi o Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC), com 10 tratamentos, resultantes da combinação de 3 biofertilizantes e 3 doses, além de uma testemunha. Os dados foram submetidos à análise de variância, utilizando o Software Statistical Analysis System (SAS). -1
-1
Resultados e Discussão Na Tabela 2, estão apresentados os resultados da análise de variância para os elementos avaliados na planta. Com base nos resultados apresentados, pode-se verificar que não houve diferença significativa para as variáveis avaliadas na planta, em nível de 5%, pelo teste F. Tabela 2. Fontes de variação, quadrados médios e respectivas significâncias para os componentes avaliados na planta, matéria seca (MS), nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (k). QM Gl N P 9 2040330,20ns 935544,98ns 8 3909987,69 1018756,74 16010,71 2735,36 CV (%) 12,35 36,90 ns não significativo em nível de 5% de probabilidade pelo teste F. FV Tratamentos Resíduo
K 36723185,9ns 61639288,5 31575,44 24,86
Avaliando-se os resultados apresentados na Tabela 4, verifica-se que não houve diferença significativa entre as médias dos tratamentos para a concentração de nitrogênio total, fósforo e potássio na parte aérea das plantas, em nível de 5% de probabilidade, pelo teste F, evidenciando que a aplicação do biofertilizante não alterou as concentrações desses nutrientes nas plantas de milho, diferentemente do foi observados em alguns estudos realizados em outros estudos. Fia et al. (2006), avaliaram a produtividade e a concentração de nutrientes em milho adubado com crescentes doses de lodo de esgoto caleado e verificaram que as concentrações de nitrogênio foram crescentes com o aumento na dose do resíduo aplicado ao solo. Moura et al. (2007), avaliaram a eficiência de biofertilizantes de rocha fosfatada e potássica no cultivo do melão no Vale do São Francisco e verificaram que o biofertilizante fosfatado (aplicado na maior dose) e a mistura de rochas (fosfatada e
12 potássica) proporcionaram os melhores resultados na acumulação de fósforo total na parte aérea do meloeiro. Duenhas et al. (2004) estudaram os teores de macronutrientes em plantas de melão cultivado em sistema orgânico fertirrigado com substâncias húmicas e observaram que a maior dose de potássio foi verificada nas plantas que receberam fertirrigação com o biofertilizantes (maior dose de potássio no início do ciclo), aliada à presença de esterco. Conclusões Não se verificou diferenças nas concentrações de nitrogênio, fósforo e potássio nas plantas de milho, o que caracteriza os biofertilizantes avaliados como fertilizantes orgânicos. Entretanto, eles apresentaram concentrações preocupantes de sódio, o que requer cuidados na definição das doses de aplicação no solo. Literatura citada DUENHAS, L. H.; PINTO, J. M.; GOMES, T. C. A. Teores de macronutrientes em plantas de melão cultivado em sistema orgânico fertirrigado com substâncias húmicas. In: 44º Congresso Brasileiro de Olericultura, 2004, Campo Grande. 44 CBO. Resumos... Campo Grande: Embrapa, 2004. EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. Brasília, 1999. 370p. FIA, R.; MATOS, A. T.; AGUIRRE, C. I. Produtividade e concentração de nutrientes e metais pesados em milho adubado com doses crescentes de lodo de esgoto caleado. Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.14 n.1, 39-40 50, Jan/Mar, 2006.
FERNANDES JUNIOR, A.; TAKAHASHI, M. Tratamento da manipueira por processos biológicos – aeróbio e anaeróbio. In: CEREDA et al., Industrialização da mandioca. São Paulo: Ed. Paulicéia, 1994. 174p. Lo MONACO, P. A. Fertirrigação do cafeeiro com águas residuárias da lavagem e descascamento de seus frutos. 2005. 96f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa – UFV, Viçosa – MG. 2005. MOURA, P. M.; STAMFORD, N. P.; DUENHAS, L. H.; SANTOS, C. E. R. S.; NUNES, G. H. S. Eficiência de biofertilizantes de rochas com Acidithiobacillus em melão, no Vale do São Francisco. Rev. Bras. Ciênc. Agrár. Recife, v.2, n.1, p.1-7, 2007. NOGUEIRA, L. A. H. Biodigestão, a alternativa energética. São Paulo: Nobel, 1992. 93p.
13 APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS - PRODUÇÃO DE BIOGÁS A PARTIR DA TORTA DE MAMONA
A torta de mamona é o subproduto mais importante da cadeia produtiva da mamona, resultante da extração do óleo das sementes desta oleaginosa. Este resíduo tem sido utilizado como adubo orgânico de boa qualidade, principalmente pelas altas concentrações de nitrogênio, sendo eficiente na recuperação de terras degradadas. A realização deste trabalho visou a produção de biogás a partir da torta de mamona, com e sem dejetos animais. O experimento foi realizado no Laboratório de Digestão Anaeróbia do DEA/UFV, de março a maio de 2009. A torta de mamona foi parcialmente caracterizada. Foram utilizados nove biodigestores de bancada operando em batelada, feitos com recipientes de vidro contendo 2 L de substrato. Os três tratamentos foram: torta de mamona e água (A); torta de mamona com adição de dejeto bovino e água (B); e torta de mamona com adição de dejeto suíno e água (C). Todos os tratamentos iniciaram com 9 dag kg-1 de Sólidos Totais (ST) e três repetições. A quantidade de dejeto utilizada correspondeu a 15% do peso de ST do substrato. Diariamente foram coletados os dados de deslocamento dos gasômetros temperatura na hora da leitura, pressão atmosférica e interna dos gasômetros, durante o processo de biodigestão, para calcular as produções de biogás. Foi feita as comparações de médias através de análise de variância seguida do teste de comparação de Tukey a 5% de probabilidade. Após 30 dias da montagem dos biodigestores não houve mais produção de biogás, em todos os tratamentos. Como resultado, o tratamento B obteve significativamente maio produção de biogás (2,03 L) e os tratamentos A (1,10 L) e C (1,00 L) foram estatisticamente iguais (P>0,05). Concluiu-se que a torta de mamona pode ser utilizada como substrato para a produção de biogás e quando associada com dejeto bovino tende a aumentar a sua produção.
14 DETERMINAÇÃO DOS POTENCIAIS DE PRODUÇÃO DE BIOGÁS OBTIDO DA DIGESTÃO ANAERÓBIA DA TORTA DE MAMONA
O estudo do potencial de produção de biogás, de determinado resíduo, é um dado muito importante, principalmente para o dimensionamento de biodigestores. No entanto, há poucos estudos realizados com a biodigestão da torta de mamona. O objetivo deste estudo foi determinar os potenciais de produção de biogás a partir da biodigestão da torta de mamona, com e sem a adição de dejetos animais. O experimento foi realizado no DEA/UFV, de março a maio de 2009. Foram utilizados nove biodigestores de bancada operando em batelada, feitos com recipientes de vidro contendo 2 L de substrato. Os três tratamentos foram: torta de mamona e água (A); torta de mamona com adição de dejeto bovino e água (B); e torta de mamona com adição de dejeto suíno e água (C). Todos os tratamentos iniciaram com 9 dag kg-1 de Sólidos Totais (ST) e três repetições. A quantidade de dejeto utilizada correspondeu a 15% do peso de ST do substrato. Após 56 dias de biodigestão, foram feitos os cálculos das produções finais de biogás e as análises de ST dos três biofertilizantes obtidos. O tratamento B tendeu a apresentar os maiores potenciais de produção de biogás, que foram: 1,01 L L-1 de substrato, 3,18 L kg-1 de STreduzido e 11,90 L kg-1 de torta de mamona; o tratamento A apresentou: 0,55 L L-1 de substrato, 3,11 L kg-1 de STreduzido, 5,50 L kg-1 de torta de mamona; e o tratamento C apresentou: 0,50 L L-1 de substrato, 1,54 L kg-1 de STreduzido, 5,91 L kg-1 de torta de mamona. Conclui-se que ao adicionar dejeto bovino a torta de mamona, no processo de biodigestão, há um aumento nos potenciais de produção de biogás e que os potenciais encontrados podem ser utilizados para o dimensionamento de biodigestores.
15 AVALIAÇÃO QUÍMICA DO BIOFERTILIZANTE GERADO NO PROCESSO No processamento das raízes de mandioca, são geradas grandes quantidades de resíduos, dentre os quais se destaca a manipueira, efluente que possui elevada carga poluidora, mas que por outro lado pode ser utilizado como fertilizante e fonte energética. Objetivou-se neste trabalho analisar o processo de digestão anaeróbia da manipueira, visando à caracterização do biofertilizante gerado. O experimento foi realizado no Laboratório de Digestão Anaeróbia do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV. O substrato utilizado foi a água residuária de fecularia de mandioca, previamente caracterizada. Foram utilizados nove biodigestores de bancada operando em batelada, com capacidade útil de 2 L. A casca de mandioca foi adicionada ao efluente para atingir as três concentrações (Ci) de sólidos totais desejadas: C1 = 4,5 dag L-1; C2 = 6,0 dag L-1; e C3 = 8,0 dag L-1, que constituíram os tratamentos com três repetições. Foram analisadas as concentrações de nitrogênio, fósforo, potássio e sódio presentes no biofertilizante. O biofertilizante 3 (C3) apresentou concentrações mais elevadas de nitrogênio (20,07 g L-1) e sódio (33,98 g L-1), enquanto o biofertilizante 1 (C1), que tendeu a ser o melhor biofertilizante produzido, apresentou concentrações mais elevadas de fósforo (3,48 g L-1) e potássio (29,06 g L-1). As altas concentrações de fósforo, nitrogênio e potássio, observadas nos efluentes do processo, recomendam sua utilização como biofertilizante.
