Composting of different agro-food wastes: Effects of the phenolic and lignocellulosic fractions on greenhouse gases emissions

Currently, society faces a number of challenges related to the large amounts of organic wastes generated and accumulated by the increasing expansion of agroindustrial activities1. Most of these wastes are rich in lignocellulosic compounds, which represents a major fraction of all plant biomass (of above 90%), so, its degradation is crucial for global carbon cycle2. These organic wastes may be introduced directly on agriculture sector as soil organic amendment, however, these might contain phytochemicals, such as phenolic compounds which may introduce toxic effects to soil and to beneficial organisms. Transformation and degradation of these renewable organic wastes into composts (COMPOSTING) is a possible solution for these problems and an environmentally friendly processes that allows make use of natural resources efficiently3. The main potential handicap is generation and emission of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2 ), methane (CH4 ) and nitrous oxide (N2O) and another ones which may led serious problems like nitric oxide (NO) and ammonia (NH3) 4. For this reason, quantification of GHG emissions from composting and finding possible relations with the chemical and structural composition of the wastes used is crucial to the development of technologies for mitigating emissions and should help to make decisions concerning waste management.

Potencial de geração de metano em aterros sanitários através dos modelos IPCC, USEPA e Scholl Canyon estudo de caso do aterro sanitário de Moskogen, Kalmar, Suécia.

A utilização do metano (CH4) presente no biogás gerado através da degradação anaeróbica de resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários como fonte de energia é uma tecnologia em expansão, principalmente nos países em desenvolvimento. Para assegurar um melhor aproveitamento do CH4 e a viabilidade econômica do projeto de exploração energética é necessário que estes empreendimentos avaliem sua capacidade de produzir este gás com o passar dos anos, mesmo após o encerramento da deposição de resíduos. O potencial de geração é comumente estimado a partir de modelos cinéticos de primeira ordem propostos por conceituadas instituições, entretanto, estudos recentes apontam alto grau de incerteza e diferenças relevantes entre os resultados obtidos com cada metodologia. Este trabalho tem por objetivo analisar a variação dos resultados das estimativas de emissão de metano dos modelos recomendados pela USEPA, Banco Mundial (Scholl Canyon) e IPCC utilizando tanto dados e informações disponibilizadas do aterro sanitário Moskogen, localizado em Kalmar, Suécia, que foi operado entre 1977 e 2008. Além de estimar a capacidade de geração de CH4, objetiva-se identificar qual o modelo cujas estimativas mais se aproximam dos dados de biogás efetivamente medidos e quanto gás ainda pode ser extraído do aterro. O estudo ainda avaliou como valores diferentes para os parâmetros principais dos modelos afetam a estimativa de geração final. O modelo IPCC mostrou-se o mais confiável dentre os analisados, estimando que o aterro Moskogen produza mais de 102 milhões de m de CH4 entre 1977 e 2100, sendo 39,384 milhões passíveis de extração de 2012 a 2100. Os demais modelos apresentaram premissas inadequadas com a realidade do aterro sanitário estudado. Contudo, mesmo com a superioridade do modelo proposto pelo IPCC, maiores estudos são necessários no local, que levantem outras informações de campo como a vazão passiva de gás pela camada de cobertura do aterro e uma melhor estimativa do percentual de material orgânico biodegradável presente em cada fração de resíduos depositada em Moskogen.

Influência de fatores climáticos na decomposição de resíduos culturais de aveia e trigo.

RESUMO: Os efeitos de fatores climáticos sobre a dinâmica da decomposição de resíduos culturais, apesar de importantes para a compreensão de processos como a formação da matéria orgânica, são pouco conhecidos e estudados, sendo raros os estudos, principalmente os de longa duração. O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos das temperaturas máxima e mínima, da quantidade de chuvas (precipitação) e da evaporação sobre a evolução da decomposição de resíduos de aveia e trigo, em semeadura direta e convencional, utilizando-se dados de um ensaio de longa duração (12 anos) conduzido no campo experimental da Embrapa Soja, em Londrina, PR. Enquanto as temperaturas mostraram não ser um fator limitante à decomposição dos resíduos, as maiores quantidades de chuvas foram diretamente relacionadas às maiores taxas de decomposição dos resíduos estudados, principalmente no sistema plantio convencional. ABSTRACT: Climatic effect studies on residue decomposition are scarce in spite of its importance to understand the formation of the soil organic matter. The infl uence of maximum and minimum temperatures, rain and evaporation was studied on oat and wheat residues with emphasis on decay levels, considering tillage and no-tillage practices, over 12 years, in a clayish soil at the experimental fi eld of Embrapa Soybean, Londrina-PR, Brazil. While temperatures showed no limitations on decomposition of residues studied, rainfall was directly associated with high levels of residue decay. Decomposition levels were greater for tillage systems in both crops.

Gestió de les dejeccions ramaderes d'una explotació avícola mitjançant compostatge

Estudi de la la problemàtica de la gestió de les dejeccions ramaderes presentada per una empresa dedicada a la integració avícola

Les Deixalles contra el crom

La nova alquímia consisteix a trobar un producte a les deixalles que sigui útil per transformar un residu contaminant en un altre d’innocu. D’alguna manera els científics busquen convertir el plom en or

Phosphorus sorption and availability in soils amended with animal manures and sewage sludge

Soils that receive large applications of animal wastes and sewage sludge are vulnerable to releasing environmentally significant concentrations of dissolved P available to subsurface flow owing to the gradual saturation of the soil's P sorption capacity. This study evaluated P sorption (calculated from Langmuir isotherms) and availability of P (as CaCl2-P and resin P) in soils incubated for 20 d with poultry litter, poultry manure, cattle slurry, municipal sewage sludge, or KH2PO4, added on a P-equivalent basis (100 mg P kg(-1)). All the P sources had a marked negative effect on P sorption and a positive effect on P availability in all soils. In the cattle slurry- and KH2PO4- treated soils, the decreases in P sorption maximum (19-66%) and binding energy (25-89%) were consistently larger than the corresponding decreases (7-41% and 11-30%) in poultry litter-, poultry manure-, and sewage sludge-treated soils. The effects of cattle slurry and KH2PO4 on P availability were, in most cases, larger than those of the other P sources. In the poultry litter, poultry manure, and sewage sludge treatments, the increase in soil solution P was inversely related (R-2 = 0.75) to the input of Ca from these relatively high Ca (13.5-42 g kg(-1)) sources. Correlation analyses implied that the magnitude of the changes in P sorption and availability was not related to the water-extractable P content of the P sources. Future research on the sustainable application of organic wastes to agricultural soils needs to consider the non-P- as well as P-containing components of the waste.

Modelling the economics of farm-based anaerobic digestion in a UK whole-farm context

Anaerobic digestion (AD) technologies convert organic wastes and crops into methane-rich biogas for heating, electricity generation and vehicle fuel. Farm-based AD has proliferated in some EU countries, driven by favourable policies promoting sustainable energy generation and GHG mitigation. Despite increased state support there are still few AD plants on UK farms leading to a lack of normative data on viability of AD in the whole-farm context. Farmers and lenders are therefore reluctant to fund AD projects and policy makers are hampered in their attempts to design policies that adequately support the industry. Existing AD studies and modelling tools do not adequately capture the farm context within which AD interacts. This paper demonstrates a whole-farm, optimisation modelling approach to assess the viability of AD in a more holistic way, accounting for such issues as: AD scale, synergies and conflicts with other farm enterprises, choice of feedstocks, digestate use and impact on farm Net Margin. This modelling approach demonstrates, for example, that: AD is complementary to dairy enterprises, but competes with arable enterprises for farm resources. Reduced nutrient purchases significantly improve Net Margin on arable farms, but AD scale is constrained by the capacity of farmland to absorb nutrients in AD digestate.

Catalytic hydrodechlorination of chlorobenzene over supported palladium catalyst in buffered medium

The catalytic hydrodechlorination (HDC) reaction, which is an attractive abatement process for chlorinated organic wastes, was studied over a magnetically recoverable supported Pd(0) catalyst. We investigated the most favorable reaction conditions under which to obtain the highest substrate conversion rates while preserving the catalyst properties and morphology. Sodium hydroxide, triethylamine and buffered solutions were used as proton scavengers in the HDC of chlorobenzene under mild conditions. It was observed that sodium hydroxide caused corrosion of the silica support, triethylamine in 2-propanol preserved the morphology of the catalyst which could be recycled for up to five successive H DC reactions, and aqueous buffer solutions preserved the catalyst morphology and the catalytic activity for up to four successive HDC reactions. The use of buffer solutions to neutralize the HCl formed during the HDC reaction is an interesting, less aggressive, alternative approach to HDC reactions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Avaliação do processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e a escassez de áreas para uma destinação final tecnicamente adequada, via implantação de aterros sanitários, faz com que tome importância a técnica de tratamento de resíduos sólidos orgânicos através das compostagem/vermicompostagem. Nesta pesquisa, foi realizada a avaliação destes processos, tendo sido observadas principalmente a influência da aeração e da umidade no desempenho destas técnicas de tratamento, em leiras de pequenos e grandes volumes. Nos experimentos, com leiras de pequenos volumes, realizados no IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) da UFRGS, utilizou-se resíduos sólidos de poda (resíduos verdes, com alta concentração de carbono) codispostos (misturados em peso) com resíduos vegetais da CEASA (Companhia Estadual de Abastecimento Sociedade Anônima) e lodos provenientes de estações de tratamento de esgotos sanitários. Nos experimentos, com leiras de grandes volumes, realizados na UTC – Unidade de Triagem e Compostagem de Porto Alegre, utilizou-se resíduos orgânicos domiciliares codispostos com os mesmos resíduos utilizados nos primeiros experimentos. Paralelamente aos experimentos de compostagem, avaliou-se os lixiviados produzidos nos sistemas. Na compostagem de grandes volumes, também foi observado o desempenho de banhados construídos de fluxo subsuperficial para o tratamento desses efluentes líquidos. com teores de resíduos verdes menores que 35 %, o que se justifica pela maior concentração de resíduos de característica facilmente biodegradável e de maior palatabilidade para os vermes. Em todos os experimentos de compostagem, verificou-se que o controle efetivo do processo pode ser realizado através da avaliação sistemática das temperatura e umidade das leiras. Evidenciou-se também que para regiões de clima similar ao de Porto Alegre, com elevadas precipitações principalmente no inverno, é necessário adotar dimensões adequadas ao sistema de compostagem “windrow” para áreas descobertas. Comprovou-se também a necessidade de manutenção da umidade na faixa entre 50% e 70 %, inclusive com reposição desta, mesmo na situação de inverno. A avaliação dos lixiviados da compostagem demonstrou que, com os substratos utilizados nos experimentos, as concentrações de DBO5, DQO e de outras variáveis são elevadas ao início do processo de decomposição, devido à solubilização dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes na matéria orgânica. Os lixiviados da compostagem possuem baixas concentrações de condutividade, DBO5, NH4 +, entre outros, quando comparados aos lixiviados de aterros sanitários. tratamento destes efluentes. Os resultados obtidos nos banhados construídos para baixas cargas hidráulicas (1cm/d) e concentrações de DBO5 do afluente abaixo de 150 mg/L apontaram uma eficiência média de remoção de 52,02%. No que se refere a nitrogênio (todas as formas), fósforo, metais, potencial redox e sólidos totais, as eficiências foram variáveis, com melhores resultados para nitrogênio amoniacal e fósforo. A compostagem pode ser considerada uma alternativa viável de tratamento de resíduos orgânicos, utilizando-se o processo “windrow” com revolvimento mecânico, mesmo em pátios descobertos em climas subtropicais. Neste caso, sugere-se que os lixiviados gerados nos primeiros dias de compostagem (30 dias aproximandamente) sejam recirculados e o excedente tratado em ETE. Pode-se, também, utilizar o sistema de banhados construídos como complementação, principalmente para a remoção de nitrogênio e fósforo.

Chemical properties of soils treated with biological sludge from gelatin industry

O impacto dos resíduos orgânicos agroindustriais no ambiente pode ser reduzido com o seu uso agrícola. do ponto de vista da fertilidade do solo, o que se deseja com a aplicação dos resíduos é aumentar o teor de matéria orgânica e fornecer nutrientes para as plantas. Neste trabalho, objetivou-se avaliar o efeito do lodo biológico de indústria de gelatina em atributos químicos de dois Argissolos Vermelho-Amarelos (PVA-arenoso e PVA-textura média) e de um Latossolo Vermelho (LV-argiloso). O experimento foi conduzido por 120 dias em laboratório, em delineamento inteiramente casualizado e esquema fatorial combinando os três solos e seis doses de lodo (0, 100, 200, 300, 400 e 500 m³ ha-1), com três repetições. A aplicação de até 500 m³ ha-1 de lodo diminui a acidez do solo e aumenta a CTC efetiva e a disponibilidade de N, Ca, Mg e P, sem ultrapassar o limite de tolerância para Na. O aumento do teor de bases, maior do que o da CTC efetiva, indica que a maior parte dos cátions adicionados pelo lodo permanece em solução e pode ser perdida por lixiviação.

Effect of different tannery sludge compost amendment rates on growth, biomass accumulation and yield responses of Capsicum plants

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

O uso da serragem no processo de minicompostagem

In this work used four cylindrical PVC (polyvinyl chloride) mini compost bins, they all had the same size and were identical, with 40 cm diameter and 75 cm length, they also were opened on both sides. Each mini compost bean received 35,5 kg of solid organic wastes, which were previously crushed and 6 kg of sawdust. It was evaluated during the composting process the C/N analyses, temperature measurement, humidity and pH. Results showed that the use of sawdust as a source of high carbon inputs on the mini compost beans and using low quantities of organic solid wastes reached temperatures as high as 65° C, keeping on the thermophilic phase for almost 6 days. After 18 days the environmental temperature was reached, the organic wastes were then laid to reach full maturity for 55 more days. The C/N ratio was initially around 30/1 and after 73 days it was around 12/1.

Clastogenicity of landfarming soil treated with sugar cane vinasse

The addition of nutrients and/or soil bulking agents is used in bioremediation to increase microbial activity in contaminated soils. For this purpose, some studies have assessed the effectiveness of vinasse in the bioremediation of soils contaminated with petroleum waste. The present study was aimed at investigating the clastogenic/aneugenic potential of landfarming soil from a petroleum refinery before and after addition of sugar cane vinasse using the Allium cepa bioassay. Our results show that the addition of sugar cane vinasse to landfarming soil potentiates the clastogenic effects of the latter probably due the release of metals that were previously adsorbed into the organic matter. These metals may have interacted synergistically with petroleum hydrocarbons present in the landfarming soil treated with sugar cane vinasse. We recommend further tests to monitor the effects of sugar cane vinasse on soils contaminated with organic wastes. © 2012 Springer Science+Business Media B.V.

Atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico degradado em resposta à aplicação de biossólidos

Sewage sludge, waste with high organic matter content and rapid decomposition, combined with sawdust, rich in carbon and slow decomposition, are suitable components for the study of degraded areas. In order to test the interactions of these residues in the recovery of a degraded soil in Selvíria - MS, four doses of sewage sludge (0, 8, 16 and 24 t ha -1, dry basis ) and four doses of sawdust particles (0, 8, 16 and 24 t ha-1, dry basis ) were tested in February 2009, in a completely randomized block design (4 × 4 + 1 factorial), with four replications. As indicators of the effects, the penetration resistance, gravimetric moisture and soil bulk density (0-0.10, 0.10-0.20; 0.20-0.40 m) were used. Significant effects were observed for the factors (sewage sludge and sawdust) and control treatment for penetration resistance in the soil depths studied, for gravimetric moisture in the intermediate layer and for the soil density in the surface and intermediate layers. Considering the type of soil and the short period of study (24 months), the use of organic wastes presented improvement in physical properties of soil in relation to control. However, it is necessary to study them for a longer period.