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HERLON SÉRGIO NADOLNY
REPRODUÇÃO E DESENVOLVIMENTO DAS MINHOCAS ( Eisenia
andrei Bouché 1972 e Eudrilus eugeniae (Kinberg 1867)) EM
RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO
CURITIBA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ciência do Solo, Área de concentração em Química e Biologia do Solo e Nutrição de Plantas Departamento de Solos, Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Ciência do solo. Orientador: Prof. Dr. Jair Alves Dionísio Co-orientadores: Dr. George Gardner Brown Profa. Dr a^. Ida Chapaval Pimentel
Dedico, aos meus pais e minha querida Isabel, pelo apoio, força e incentivo no desenvolvimento deste trabalho.
“Você pode ficar desapontado se falhar, mas já está derrotado se não tentar.” Beverly Sills
RESUMO
Os resíduos orgânicos domésticos (ROD) são materiais ricos em proteínas, que em muitos casos são armazenados e descartados, dentro de sacolas plásticas, porém, podem ser transformados em adubo orgânico pelo processo de vermicompostagem em pequenas usinas de reciclagem. O presente trabalho teve como objetivos selecionar a melhor espécie de minhoca detritívora e o melhor nível populacional para estabilizar os ROD e verificar se a composição do vermicomposto produzido atende à legislação específica de fertilizantes orgânicos. A transformação do ROD foi avaliada em casa de vegetação, nas dependências da Universidade Federal do Paraná em Curitiba-PR, utilizando-se o delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 2x6x2, sendo duas espécies de minhocas ( Eudrilus eugeniae e Eisenia andrei ), seis níveis populacionais (0, 3, 6, 9, 12 e 15 minhocas/vaso) e duas datas de avaliação(30 e 60 dias), com cinco repetições para cada tratamento, totalizando 120 unidades experimentais com capacidade de 5 L. Aos 30 dias a espécie de minhoca E. andrei apresentou melhor aproveitamento dos resíduos, aumentando a biomassa em 130% e com altas taxas de remanescência de 80% para o tratamento T3 (6 minhocas/vaso). E. eugeniae apresentou baixas taxas de remanescência que oscilaram de 1 a 50% e perda de biomassa de 90%. As composições físico-químicas dos vermicompostos atenderam a legislação federal para compostos orgânicos quanto aos parâmetros: pH, C, N, relação C/N e umidade. A reciclagem do ROD através do processo de vermicompostagem poderá contribuir para a redução do lixo lançado em aterros e “lixões”, aliada a prática de separação de materiais inertes, já praticada em Curitiba e muitas cidades brasileiras.
Palavras-chave: Vermicompostagem, Lixo domiciliar, Resíduos orgânicos domésticos, Oligochaetas, húmus.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 - (A) BIOMASSAS INOCULADA E REMANESCENTE DE E. andrei AOS 30 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO; (B) BIOMASSAS MÉDIAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. andrei AOS 30 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO.............................................. 41 FIGURA 2 - (A) BIOMASSAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. andrei AOS 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (B) BIOMASSAS MÉDIA INOCULADA E A REMANESCENTE DE E. andrei AOS 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO.............................................. 42 FIGURA 3 - (A) BIOMASSAS REMANESCENTES DE E. andrei AOS 30 E 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (B) BIOMASSAS MÉDIA REMANESCENTE DE E. andrei AOS 30 E 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÚO ORGÂNICO DOMÉSTICO....................................................................................... 43 FIGURA 4 - (A) BIOMASSAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. eugeniae AOS 30 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (B) BIOMASSAS MÉDIAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. eugeniae AOS 30 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO............................................... 44 FIGURA 5 - (A) BIOMASSAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. eugeniae AOS 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (B) BIOMASSAS MÉDIAS, INOCULADA E REMANESCENTE DE E. eugeniae AOS 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO............................................... 45 FIGURA 6 - (A) BIOMASSAS REMANESCENTES DE E. eugeniae AOS 30 E 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (B) BIOMASSAS MÉDIA REMANESCENTE DE E. eugeniae AOS 30 E 60 DIAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO...................................................................... 46 FIGURA 7 - (A) NÚMERO DE CASULOS PRODUZIDOS CONFORME POPULAÇÃO INICIALMENTE INOCULADA (B) POPULAÇÃO REMANESCENTE DA ESPÉCIE E. andrei AOS 30 DIAS, NO SUBSTRATO ROD.................................... 47 FIGURA 8 - (A) BIOMASSA FINAL ATINGIDA POR E. eugeniae , CONFORME POPULAÇÃO INICIALMENTE INOCULADA (B) POPULAÇÃO REMANESCÊNTE AOS 30 DIAS, NO SUBSTRATO ROD.................................................................................. 47 FIGURA 9 - DISTRIBUIÇÃO ATRIBUTOS QUIMICOS POR ESPÉCIE DE MINHOCAS CONFORME ANÁLISES DO VERMICOMPOSTO PRODUZIDO DURANTE OS EXPERIMENTOS E VERMICOMPOSTO PRONTO. (ACP REALIZADO VIA PROGRAMA DE ANÁLISE ESTATÍSTICA MULTIVARIADA-CANOCO)................ 50
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - COMPARAÇÃO DOS ASPECTOS BIOLÓGICOS DAS MINHOCAS E. andrei e E. eugeniae a 25° C (ADAPTADO DE DOMINGUES, 2004)................................... 23 TABELA 2 - RESÍDUOS ORGÂNICOS UTILIZADOS COMO ALIMENTO PARA AS MINHOCAS NOS EXPERIMENTOS........................................................................ 28 TABELA 3 - TAXA DE REMANESCENCIA (%) DE MINHOCAS ADULTAS NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO AOS 30 E 60 DIAS NO FINAL DOS EXPERIMENTOS..................................................................................................... 34 TABELA 4 - NÚMEROS DE MINHOCAS ADULTAS REMANESCENTES, JOVENS, TOTAIS E CASULOS AOS 30 E 60 DIAS, NO SUBSTRATO RESÍDUO ORGÂNICO DOMÉSTICO (MÉDIA DE CINCO REPETIÇÕES).................................................. 36 TABELA 5 - COMPOSIÇÃO QUIMICA DO VERMICOMPOSTO PRODUZIDO PELAS DUAS ESPÉCIES, NAS DUAS DATAS E COMPARADO COM O VERMICOMPOSTO INICIAL..................................................................................................................... 48 TABELA 6 - TEMPERATURA DA PILHA DE ROD DURANTE PRÉ-COMPOSTAGEM PARA ELIMINAÇÃO DO EXCESSO DE ÁGUA................................................................. 53 TABELA 7 - SUGESTÕES DE MANEJO DOS MINHOCÁRIOS NAS RESIDÊNCIAS............... 57
1 INTRODUÇÃO
A degradação do ambiente, tal como a retirada do horizonte orgânico do solo de matas nativas para utilização em jardinagem, hortas residenciais e melhoramento de áreas pouco férteis, ocorre de forma devastadora e pode levar o solo a perder suas características produtivas. O manejo adequado do solo para a agricultura é fundamental e depende de estudos para o desenvolvimento de técnicas que diminuam os impactos ambientais negativos. O solo de hortas residenciais pode ser melhorado, com técnicas de preparo destes pequenos pedaços de terra, através da produção orgânica que vem crescendo entre os pequenos produtores. Mais de 50% do que chamamos lixo e que formam os aterros sanitários é composto de materiais que podem ser reutilizados ou reciclados (SBRT, 2004). A reciclagem de resíduos orgânicos pode atenuar os perigos para o meio ambiente que são resultantes da atual agricultura intensiva praticada (ORDOÑEZ et al ., 2006). O desenvolvimento de técnicas apropriadas para o tratamento do lixo, além de solucionar os problemas econômicos, ecológicos e de saúde causados pelo acúmulo inadequado do lixo urbano, resulta na produção de matéria orgânica pronta para ser utilizada na agricultura (TEIXEIRA et al ., 2002). A questão do lixo é um dos maiores problemas enfrentados pelas prefeituras de todo o Brasil e também de outros países. É preciso reavaliar os valores que estão a frente dos nossos modelos de desenvolvimento e, antes de se falar em lixo de uma maneira geral, é preciso alterar nosso modo de viver, produzir, consumir e descartar. Qualquer iniciativa neste sentido deverá praticar os conceitos complementares de redução, reutilização e reciclagem. Com isso, colocar em prática a sustentabilidade que pode manter os ambientes urbanos sadios para as novas gerações. Com o aumento da população, os resíduos orgânicos domésticos (ROD) constituem um problema para o meio ambiente (NAIR et al ., 2005), no que diz respeito aos locais onde serão depositados. O ROD é normalmente encaminhado para aterros sanitários fora do centro urbano e dentro de sacos plásticos que permanecem por muito tempo no ambiente dificultando sua decomposição natural. O ROD lançado no ambiente, sem nenhum tratamento prévio, tem acarretado sérios problemas sanitários (MARTINEZ, 1998). Isso demonstra que o desequilíbrio em que
vivemos entre meio ambiente e desenvolvimento, sem limites de produção e consumo, pode acarretar em sérios problemas ao homem. Na tentativa de equacionar o problema, vários métodos de tratamento e disposição do lixo são propostos, como a compostagem, a incineração e em algumas cidades está sendo desenvolvida a triagem do lixo. A compostagem, uma técnica tão antiga quanto à agricultura, é um processo muito utilizado, revertendo qualquer tipo de resíduo orgânico em fertilizante (RAVEN, 2002). Oliveira et al. (2005) mostram que o processo de compostagem pode aliviar a deposição de 60% do montante praticado nos dias atuais. Essa técnica aliada à reciclagem dos materiais inertes separados pode reduzir significativamente a quantidade de resíduos a ser disposta no ambiente (GROSSI, 1993). O acentuado crescimento demográfico, seguido do grande desenvolvimento tecnológico vem aumentando consideravelmente a quantidade de resíduos sólidos refugados pelo homem, problemática que assume proporções ainda maiores, na medida em que se verifica a redução da disponibilidade de áreas para disposição dos rejeitos e o seu alto potencial de contaminação do meio ambiente. Há alguns anos a vermicompostagem vem sendo desenvolvida para estabilização mais rápida dos ROD, restos da agricultura e de alguns segmentos industriais. Os ROD podem ser transformados em adubo orgânico através da vermicompostagem. O produto deste processo, conhecido como húmus de minhoca, ou vermicomposto não causa impacto ao meio ambiente, podendo ser descartado em qualquer lugar, caso não seja utilizado, pois é rico em matéria orgânica (MO). A MO é um componente estabilizador extremamente importante, em termos de fertilidade do solo, atuando como fornecedora de nutrientes e aumentando a capacidade de troca de cátions (CTC), saturação em bases (V%), além de servir como condicionadora das características físicas, químicas e biológicas do solo (KIEHL, 1985). A vermicompostagem do ROD pode diminuir significativamente a quantidade de lixo no ambiente, com a ajuda das minhocas que estabilizam mais rapidamente do que a compostagem todo esse tipo de material. A vermicompostagem teve início na década de 40 em Rothamstead (Inglaterra) e hoje com a explosão do interesse por produtos orgânicos a vermicompostagem pode ser uma boa alternativa para produção de insumo orgânico, colheita de alimento saudável, economia e preservação do meio ambiente.
O presente trabalho teve como objetivos selecionar a melhor espécie de minhoca detritívora e o melhor nível populacional para estabilizar os ROD e diminuir a deposição do lixo no ambiente e verificar se a composição do vermicomposto produzido atende à legislação específica de fertilizantes orgânicos. Assim, reciclar o ROD pode trazer uma série de benefícios (MARTINEZ, 1998), e promover a sustentabilidade nos centros urbanos.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 PRODUÇÃO DO LIXO
Em uma visão global, a quantidade de lixo coletada e despejada no ambiente é inimaginável. Kaviraj et al. (2003), Talyan et al. (2007) e Suthar (2008), todos autores indianos que publicaram trabalhos a respeito do gerenciamento e melhoramento da disposição de resíduos naquele país, comentam também sobre o crescimento da população urbana e o êxodo rural. Com um aumento de aproximadamente 15% da população no período entre 1996 a 2007 (IBGE, 2007), é preciso encontrar formas para disposição correta do lixo. A quantidade de lixo produzida no Brasil gira em torno de 228.413 t/dia e 25% desse montante é depositado nos chamados “lixões”, onde não existe nenhum tipo de controle (IBGE, 2000). Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul colaboram com 19.874 t/dia, desses, o Paraná é responsável por 7.542 t/dia e Curitiba responde pela produção de 1.548 t/dia, com 100% da coleta depositada em aterros controlados (IBGE, 2000). A capital paranaense deve orgulhar-se por ter todo lixo depositado em aterros controlados, ao contrário de algumas capitais no país e muitos municípios que não possuem aterro controlado e sim lixões sem nenhum tipo fiscalização ou cuidados. O aterro sanitário da “Caximba” está com sua capacidade esgotada e a prefeitura do município de Curitiba deve até final de 2008 resolver essa situação (JORNAL GAZETA DO POVO 06/11/2007). Até o momento, em que este texto foi redigido, muitas outras reportagens sobre o assunto foram veiculadas através do mesmo jornal e parece que o problema está longe de seu final. Em outra matéria sobre o aterro sanitário da Caximba, publicado no JORNAL GAZETA DO POVO (17/01/2009), o impasse está em encontrar um local para o novo aterro. Martinez (1998) também lembra desse assunto, bem como muitos autores em seus trabalhos realizados em outros países. O serviço brasileiro de resposta técnica – (SBRT), em 2004 realizou uma pesquisa sobre a composição média do lixo brasileiro e chegou ao seguinte resultado: 52% resíduo orgânico, 28% papel, 6% plástico, 6% outros, 5% metal e 3% vidro. Com estes valores, é fácil observar que pelo menos a metade do lixo pode ser
Aquino (2002) menciona a possibilidade de utilização da matéria orgânica do lixo na agricultura urbana, com conscientização de todos, em viagem de estudos até Cuba que mostrou ser um país muito avançado no que diz respeito ao cultivo em hortas residenciais. Como o tratamento do lixo na maioria das cidades brasileiras é deficiente, existe ainda o problema do chorume, que polui o solo, a água superficial, o lençol freático e o ar. Em relação a esta questão nos aterros sanitários, sobre o chorume produzido pela decomposição dos resíduos orgânicos, pode-se dizer que a redução do lixo orgânico diminuiria consideravelmente a produção de chorume. O chorume de aterro sanitário é um liquido escuro e extremamente poluente, mas que se diluído em doses corretas pode ser usado na agricultura (SILVA FILHO et al ., 2005). Taylor et al. (2003) desenvolveu um trabalho utilizando o vermicomposto como filtro e relatou que este processo é possível para filtração de água residual e as minhocas podem colonizar esses filtros tornando-os ainda mais eficazes. Gorgati e Lucas Junior (2002) demonstraram a compostagem de lixo urbano em leiras cobertas e descobertas e relatam que a leira descoberta exposta as chuvas, gera uma quantidade 2000 vezes maior de chorume do que a leira coberta. A lixiviação de água da chuva através do composto faz uma lavagem de toda a pilha onde está o lixo misturado com todo tipo de material poluente, como metais pesados que são carreados pela água. Silva et al. (2005) constataram em suas amostras um nível elevado de metais pesados proveniente de materiais inertes, como plástico e papel coloridos. Ainda sobre a questão do “chorume”, outro grande problema nos aterros sanitários é que estes locais, expostos a chuvas sofrem a lavagem de pilhas, baterias de equipamentos eletrônicos e de automóveis. Esses equipamentos acabam por vazar compostos de metais pesados como o chumbo e o mercúrio que são altamente tóxicos para os seres humanos, plantas e animais (UEM, 2004). Silva et al. (2005) e Gorgati e Lucas Junior (2002) chegam a resultados diferentes sobre o chorume obtido na compostagem realizada de diferentes formas, em leira coberta e sistema mecanizado, mas suas colocações são muito parecidas, afirmando que a cobertura das leiras ou o revolvimento feito mecanicamente e de forma continua, diminui a lixiviação. Isso talvez tenha ocorrido pelo tipo de material usado nos estudos e quantidade do mesmo.
2.3 VERMICOMPOSTAGEM
A vermicompostagem aparece como um processo simples de estabilização do ROD, que nada mais é do que a combinação da ação das minhocas e microrganismos do solo. As minhocas são animais constituintes da macrofauna do solo, que se alimentam principalmente de material orgânico em diferentes estágios de decomposição (LEE, 1985). Elas não são apenas os animais mais conhecidos da fauna do solo, mas também são importantes no processo de humificação e por isso recebem uma atenção maior gerando assunto para um número considerável de textos a respeito delas (BROWN, 1978). Na região metropolitana de Curitiba a vermicompostagem vem sendo praticada desde 1983, e utilizam como fonte de matéria prima o esterco bovino (HASSE, 1998). No Brasil Aquino (1992, 2005), Alves (1997), além de pessoas que desenvolvem a vermicompostagem, sem divulgar o trabalho, já testaram ou usam esse processo utilizando os ROD, como fonte de alimento para as minhocas. Muitos trabalhos anteriores a estes utilizaram o esterco bovino como alimento oferecido as minhocas. Suthar e Singh (2008) testaram a vermicompostagem com as espécies de minhocas Perionyx excavatus , Lampito mauritiae e Eisenia fetida no mesmo cativeiro e comprovaram que a presença de espécies diferentes no mesmo cativeiro acelerou a estabilização de restos de culturas e resíduos domésticos enriquecendo o vermicomposto com nutrientes mineralizados e microrganismos. Com isso a degradação de celulose também foi favorecida pelas minhocas por apresentar alta atividade de fungos nos minhocários (AIRA et al ., 2006). As espécies E. andrei e E. eugeniae também podem ser criadas juntas em um mesmo cativeiro, mas E. andrei , pode ser dominada por E. eugeniae em regiões de clima quente (MARTINEZ, 1998). Appelhof (1997), Nair (2005) e Haimi (1990) nos EUA, Austrália e Finlândia, respectivamente, vêm desenvolvendo estudos com ROD para encontrar as respostas e soluções para a crescente deposição de lixo em aterros naqueles países e Portugal aparece em sites de busca da internet como o país onde a cidade de Beja trata todo o lixo orgânico e lodo de esgoto tratado pelo processo de vermicompostagem.
ROD com disponibilização melhor de nutrientes no vermicomposto em relação ao composto. Já Suthar (2006) usou misturas contendo serragem para elevar a relação carbono - nitrogênio (C/N) do resíduo industrial chamado de goma que serviu para alimentar minhocas. Esta comparação foi realizada, devido à questão do lixo residencial conter os filtros de café, que podem ser descartados juntamente com os restos orgânicos e assim melhora o ambiente de vermicompostagem, sendo este o material estruturante que aumenta o crescimento e a reprodução das minhocas (DOMÍNGUEZ et al ., 2000).
2.3.2 Umidade e pH no minhocário
As minhocas em sua maioria são animais aeróbios necessitando de ar e umidade para as trocas gasosas que são feitas através da parede do corpo (RUPPERT; BARNES, 1996). Nair (2005) descreve o problema da umidade como o principal causador de efeitos negativos na vermicompostagem. Isso quer dizer que: Devido à umidade dos ROD ser elevada, em certo momento a lixiviação pode ser grande e assim é necessário o uso de algum tipo de objeto que de estrutura ao composto, como papelão, cortes de jardim, incluindo galhos pequenos ou algo nesse sentido, que favoreça a aeração. Dominguez e Edwards (1997) descreveram em seus estudos que a umidade do cativeiro onde serão mantidas as minhocas deve ser muito bem controlada e estar entre 80 e 90%. Outro termo utilizado para descrever a vermicompostagem foi vermiremediação que continua traduzindo muito bem a capacidade de remediação que as minhocas possuem sobre restos culturais, da indústria e residenciais. Gupta e Garg (2008) que chamaram o processo de vermicompostagem de vermiremediação trabalharam com restos não recicláveis da indústria de papel, fazendo misturas deste com esterco bovino, para que as minhocas fossem atraídas pelo alimento e obtiveram novamente resultados significativos no aumento de N, P e
K disponíveis. Além disso o comportamento das minhocas foi melhor em misturas acima de 30% de papel. A vermicompostagem tem efeitos positivos, como elevação do pH, baixa relação carbono/nitrogênio e redução no tempo para estabilização de restos do processamento de frutas juntamente com composto de lixo urbano no estado de São Paulo (VERAS; POVINELLI, 2004). Na vermicompostagem caseira, dependendo do lugar onde será instalada a caixa de minhocas, é aconselhado não depositar carnes ou derivados do leite, apesar de serem consumidos pelas minhocas, pois atraem moscas e ratos, além de gerar odor desagradável (APPELHOF, 1997).
2.3.3 Materiais estruturantes
Alguns resíduos usados na vermicompostagem necessitam de algum tipo de estrutura, para que o ar entre e não se forme um substrato por onde as minhocas não consigam se locomover. Domingues et al. (2000) que trata do efeito de materiais estruturantes como serragem, papelão e papel, em experimentos com o lodo de esgoto, descreve que com essas misturas realizadas a reprodução das minhocas foi potencializada, contudo o crescimento das matrizes nos tratamentos não foi afetado. Suthar (2008) dá um bom exemplo de material estruturante, usando o bagaço de cana para aumentar a aeração e a relação C/N no processo de vermicompostagem do lodo de esgoto, com isso obtendo bons resultados, com diminuição do tempo no processo de vermicompostagem e aumento da reprodução das minhocas.
2.4 ESPÉCIES DE MINHOCAS
As minhocas presentes no solo costumam constituir a maior proporção da macrofauna, decompondo e revolvendo o material não humificado para produzir o chamado “húmus de minhoca” (MALAVOLTA, 2006).
