Lodos agroindustriais como fonte de nitrogênio no processo de compostagem : análise de parâmetros físico-químicos e microbiológicos

Orientador: Prof. Dr. Alessandro Jefferson Sato

Coorientadora: Profa. Dra. Eliane Hermes

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Defesa : Palotina, 27/08/2025

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Resumo: O setor agroindustrial é um segmento importante para a economia brasileira, no entanto, além de proporcionar diversos benefícios, também é um grande causador de impactos ambientais. As agroindústrias geram grandes volumes de lodo como subprodutos dos processos de tratamento de efluentes. Esse lodo apresenta elevado teor de matéria orgânica e impõe desafios ao seu manejo e destinação ambientalmente adequada. Para amenizar os impactos causados, a compostagem pode ser utilizada como alternativa para o tratamento dos resíduos sólidos orgânicos agroindustriais, devido ao baixo custo e ao fato do produto final poder ser utilizado ou comercializado como fertilizante ou condicionador de solo. Trata-se de um processo de decomposição biológica controlada pela ação de diversos microrganismos, como bactérias, arqueias e fungos, que promovem a mineralização e humificação dos resíduos. Diante disso, o objetivo deste estudo foi monitorar os parâmetros físico-químicos e microbiológicos ao longo de 90 dias de compostagem, utilizando lodo proveniente do tratamento de efluentes de cervejaria e abatedouro como materiais ricos em nitrogênio e poda de árvores como agente estruturante e rico em carbono, com o propósito de avaliar sua viabilidade como estratégia de valorização desses resíduos. Os tratamentos foram constituídos por diferentes proporções do material, sendo LAP (lodo de abatedouro e poda de árvores), LCP (lodo de cervejaria e poda de árvores), e LACP (ambos os lodos e poda de árvore). A medição da temperatura das leiras e da temperatura ambiente foi realizada diariamente, enquanto as coletas para o monitoramento de carbono, nitrogênio, relação C/N, pH e condutividade elétrica foram feitas quinzenalmente. A determinação de massa e volume foi realizada no início e ao final do processo. Para os ácidos orgânicos, a coleta foi realizada a cada três dias durante os primeiros 15 dias de processo, e posteriormente a cada 15 dias. Quanto a análise microbiológica, foram coletadas amostras em três fases distintas do processo de compostagem: fase inicial, termofílica e mesofílica. Os resultados mostram que os tratamentos LAP e LACP atingiram a fase termofílica, necessária para a higienização do composto, enquanto LCP não alcançou, possivelmente devido ao excesso de umidade. A redução de matéria orgânica e de carbono foi mais significativa no LCP, enquanto LACP apresentou a menor redução. Quanto o teor de nitrogênio, houve aumento da sua concentração em todos os tratamentos. Apenas o LACP finalizou o experimento com relação C/N menor que 20:1. O pH dos tratamentos ficou próximo à faixa da neutralidade, indicando o processo de estabilização do material, e houve diminuição da condutividade elétrica em todos os tratamentos. Também foi avaliada a presença de ácidos orgânicos como ácido acético, propiônico, butírico e isovalérico, que foram degradados e volatilizados durante o processo. A análise microbiológica evidenciou a atuação de diferentes grupos de microrganismos ao longo do processo, contribuindo para a degradação da matéria orgânica e higienização do composto final. Os resultados indicam que a compostagem é uma alternativa viável para a valorização do lodo agroindustrial, promovendo a estabilização da matéria orgânica e gerando um produto final seguro para uso

Abstract: The agro-industrial sector is an important segment of the Brazilian economy. However, besides providing various benefits, it is also a major source of environmental impacts. Agroindustries generate large volumes of sludge as byproducts of effluent treatment processes. This sludge has a high organic matter content and presents challenges for its environmentally adequate management and disposal. To mitigate these impacts caused, composting can be used as an alternative for treating industrial organic solid waste, due to its low cost and the fact that the final product can be used or marketed as fertilizer or soil conditioner. Composting is a process of biological decomposition controlled by the action of various microorganisms, such as bacteria, archaea and fungi, which promote the mineralization and humification of the waste. Therefore, the objective of this study was to monitor physicochemical and microbiological parameters over 90 days of composting, using sludge from brewery and slaughterhouse effluent treatment as nitrogen-rich materials and tree pruning as a structural agent rich in carbon, to evaluate its viability as a strategy for valorizing these wastes. The treatments consisted of different material proportions: LAP (slaughterhouse sludge and tree pruning), LCP (brewery sludge and tree pruning), and LACP (both sludges and tree pruning). Temperature measurement of the windrows and ambient temperature was performed daily, while sampling for monitoring carbon, nitrogen, C/N ratio, pH, and electrical conductivity was carried out every 15 days. Mass and volume determination was performed at the beginning and end of the process. For organic acids, sampling was conducted every three days during the first 15 days of the process, and subsequently every 15 days. Regarding microbiological analysis, samples were collected in three distinct phases of the composting process: initial phase, thermophilic phase, and mesophilic phase. The results show that treatments LAP and LACP reached the thermophilic phase, necessary for compost sanitization, while LCP did not reach it, possibly due to excess moisture. The reduction in organic matter and carbon was more significant in LCP, while LACP showed the smallest reduction. Regarding nitrogen content, its concentration increased in all treatments. Only LACP finished the experiment with a C/N ratio lower than 20:1. The pH of the treatments was close to the neutral range, indicating the material stabilization process, and there was a decrease in electrical conductivity in all treatments. The presence of organic acids such as acetic, propionic, butyric, and isovaleric acid was also evaluated; these were degraded and volatilized during the process. Microbiological analysis highlighted the role of different groups of microorganisms throughout the process, contributing to the degradation of organic matter and sanitization of the final compost. The results indicate that composting is a viable alternative for the valorization of agro-industrial sludge, promoting the stabilization of organic matter and generating a safe final product for use