CADERNO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Agrarian Sciences Journal
Aceleração do Processo de Compostagem. Uma revisão
Rolan Roney Ressetti
1
*, Sandro Xavier de Campos
2
DOI: https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.20286
Resumo
A compostagem é uma das formas mais viáveis para o tratamento de resíduos orgânicos. Porém seu inconveniente é o
tempo, a demora que o processo convencional leva. Desta forma tem-se buscado maneiras de acelerar o processo de
compostagem. Existem processos que empregam aeração, aquecimento e agitação mecânica. Tais procedimentos tem
se revelado eficientes, porém necessitam de aparatos extras, o que encarece o processo. Devido aos maiores custos
envolvidos em tais procedimentos, os mesmos não serão levados em consideração neste estudo, visto que uma das
maiores vantagens da compostagem é justamente o seu baixo custo. São vários os procedimentos possíveis de acelerar
o processo de compostagem. Tais procedimentos podem ser divididos em: pré-tratamento, adição de co-substratos e
mudanças no processo. A utilização de biocarvão e de inóculos microbianos têm sido bastante eficientes na aceleração
do processo de compostagem. A celulase, apesar de ter sido citada como uma substância bastante viável para acelerar
o processo, ainda não foi utilizada em muitos estudos com esta finalidade.
Palavras-chave: Compostagem. Aceleração da Compostagem. Biocarvão. Inoculantes. Celulase.
Acceleration of the Composting Process. A review
Abstract
Composting is one of the most viable ways to treat organic waste. However, its inconvenience is the time, the delay
that the conventional process takes. In this way, ways have been sought to speed up the composting process. There are
processes that employ aeration, heating and mechanical agitation. Such procedures have proven to be efficient, but
require extra devices, which makes the process more expensive. Due to the higher costs involved in such procedures,
they will not be taken into account in this study, since one of the greatest advantages of composting is precisely its
low cost. There are several possible procedures to speed up the composting process. Such procedures can be divided
into: pre-treatment, addition of co-substrates and changes in the process. The use of biochar and microbial inoculants
have been very efficient in accelerating the composting process. Cellulase, despite having been cited as a very viable
substance to accelerate the process, has not been used in many studies for this purpose.
Keywords: Composting. Acceleration of Composting. Biochar. Inoculants. Cellulase.
1
Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa, PR. Brasil
https://orcid.org/0000-0003-0924-2017
2
Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa, PR. Brasil
https://orcid.org/0000-0002-7585-7573
*Autor para correspondência: rrressetti@hotmail.com
Recebido para publicação em 24 de abril de 2020. Aceito para publicação em 16 de julho de 2020
e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 2447-6218 / © 2009, Universidade Federal de Minas Gerais, Todos os direitos reservados.
Ressetti, R. R. et al.
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Introdução
Um dos grandes problemas enfrentados atual-
mente pela humanidade é a geração de resíduos. Den-
tre os resíduos sólidos urbanos cerca de 50 a 60% são
constituídos de resíduos orgânicos. Uma das alternativas
mais viáveis para estes resíduos é a sua biodecomposição,
gerando um composto para ser aplicado ao solo (Albrecht
et al., 2011; Bustamante et al., 2014; Jurado et al., 2014;
Külcü; Yaldiz, 2014; Reyes-Torres et al., 2018; Sundberg;
Navia, 2014; Wang et al., 2016).
Através deste processo de degradação microbio-
lógica ocorre a eliminação de patógenos, imobilização
de nutrientes que ficam disponíveis por mais tempo no
solo e a fixação de metais tóxicos (que têm seu efeito
neutralizado, ao menos temporariamente) gerando um
composto para ser empregado como adubo orgânico
(Briški et al., 2012; Cosic et al., 2013; Laschermes et al.,
2012; Mehta et al., 2014; Rashad; Saleh; Moselhy, 2010;
Reyes-Torres et al., 2018; Tandy et al., 2009; Wang et al.,
2016).
Por meio da compostagem, resíduos poluentes or-
gânicos são degradados pela atividade de diversos micror-
ganismos, promovendo a decomposição de substâncias
tóxicas (Briški et al., 2012; Cosic et al., 2013; Lashermes
et al., 2012). Desta forma podem ser tratados diversos
substratos residuais (como resíduos sólidos orgânicos,
resíduos agrícolas e agroindustriais, lodo de esgoto, lodo
de tratamento de resíduos industriais, fumo de cigarros
contrabandeados apreendidos, resíduos de tabaco, etc.)
transformando estes materiais poluentes e tóxicos em um
composto estabilizado, rico em substâncias húmicas, para
ser aplicado ao solo (Campos; Resseti; Zittel, 2014; Fialho
et al., 2010; Malakahmad et al., 2017; Piotrowska-Cyplik
et al., 2013; Zittel et al., 2018).
A Resolução nº 481 de 03 de outubro de 2017,
do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA,
define como compostagem o processo de decomposição
biológica controlada dos resíduos orgânicos, efetuado
por uma população diversificada de organismos, em
condições aeróbias e termofílicas, resultando em material
estabilizado, com propriedades e características comple-
tamente diferentes daqueles que lhe deram origem; sendo
denominado composto o produto estabilizado, oriundo
do processo de compostagem, podendo ser caracterizado
como fertilizante orgânico, condicionador de solo e outros
produtos de uso agrícola.
De acordo com esta Resolução as unidades de
compostagem devem atender a requisitos de prevenção
e controle ambiental como a adoção de medidas para
minimizar lixiviados, emissão de odores e geração de cho-
rume; proteção do solo por meio da impermeabilização;
instalação de sistemas de coleta, manejo e tratamento
dos líquidos lixiviados gerados; implantação de sistema
de recepção e armazenamento de resíduos orgânicos
in natura garantindo o controle de odores, de geração
de líquidos, de vetores e de incômodos à comunidade;
adoção de medidas de isolamento e sinalização da área;
controle dos resíduos a serem tratados e da destinação
final ambientalmente adequada dos resíduos gerados.
É vedada a adição dos seguintes resíduos: resíduos
perigosos, de acordo com a Legislação e Normas Técnicas
Aplicáveis; lodo de estações de tratamento de efluentes
de estabelecimentos de serviços de saúde, de portos e
aeroportos; lodos de estações de tratamento de esgoto
sanitário quando classificado como resíduo perigoso.
O processo de compostagem passa naturalmente
por um período de aquecimento denominado fase ter-
mofílica, onde os microrganismos termófilos degradam
gorduras, celulose, hemicelulose e lignina, ocorrendo
uma intensa degradação da matéria orgânica, com gran-
de aumento de temperatura e destruição de patógenos.
Esta Resolução também estabelece o período de tempo e
temperatura necessários para a higienização dos resíduos:
Para sistemas de compostagem abertos que atingem uma
temperatura de 55°C o período é de pelo menos 14 dias,
para sistemas abertos que chegam a 65°C é de 3 dias e
para sistemas fechados que atingem 60°C é de 3 dias.
A Instrução Normativa 25 de 23/07/2009,
da Secretaria de Defesa Agropecuária, do Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento, que trata dos
fertilizantes orgânicos simples, mistos, compostos, or-
ganominerais e biofertilizantes destinados à agricultura,
estabelece que todo fertilizante orgânico composto, obtido
pela separação da parte orgânica dos resíduos sólidos
domiciliares e sua compostagem, resultando em produto
de utilização segura na agricultura, deve apresentar as
seguintes especificações: Umidade máxima de 50%; pH
mínimo igual a 6,5; nitrogênio total mínimo de 0,5%;
carbono orgânico mínimo igual a 15%; relação C/N equi-
valente a no máximo 20.
Aceleração da compostagem
A compostagem é uma das formas mais viáveis
para o tratamento de resíduos orgânicos. Porém seu
inconveniente é o tempo, a demora que o processo con-
vencional leva. Desta forma tem-se buscado maneiras de
acelerar o processo de compostagem.
Tanto para a compostagem em leiras como em
reatores existem processos que empregam aeração, aque-
cimento e agitação mecânica. Tais procedimentos tem se
revelado eficientes, porém necessitam de aparatos extras
para realizarem a aeração, o aquecimento e a agitação
mecânica, o que encarece o processo (Jiang et al., 2015;
Kasinski; Wojnowska-Baryla, 2014; Onwosi et al., 2017;
Reyes-Torres et al., 2018).
Jiang et al. (2015) estudando a produção rápida
de fertilizante orgânico por fermentação aeróbia dinâmica
Ressetti, R. R. et al.
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a alta temperatura de resíduos alimentares, observaram
que manter a matriz de compostagem em colisão contínua
e atrito, sob uma temperatura relativamente alta, pode
acelerar significativamente o progresso da compostagem.
Utilizando um biorreator projetado de acordo com este
processo conseguiam obter um fertilizante orgânico em
apenas 96 horas.
Porém, devido aos maiores custos envolvidos
em tais procedimentos, os mesmos não serão levados em
consideração neste trabalho, o qual buscará se ocupar de
procedimentos que não utilizem mecanismos adicionais
que possam gerar o encarecimento do processo, visto que
uma das maiores vantagens da compostagem é justamente
o seu baixo custo (Albrecht et al., 2011; Bustamante et al.,
2014; Campos; Resseti; Zittel, 2014; Jurado et al., 2014;
Külcü; Yaldiz, 2014; Reyes-Torres et al., 2018; Sundberg;
Navia, 2014; Wang et al., 2016; Zittel et al., 2018).
Segundo Reyes-Torres et al. (2018), em sua revi-
são sistemática sobre compostagem, as estratégias mais
promissoras para melhorar o processo, as quais levaram
com sucesso à redução do tempo e conseguiram trans-
formar substâncias recalcitrantes em um produto final
de alta qualidade, foram:
•
pré-tratamento: tratamento inicial físico ou
químico, sendo mais comum o físico, visando a
redução do tamanho das partículas (trituração
e separação de frações dos resíduos);
•
adição de co-substratos: buscando alterações
energéticas (por exemplo, açúcar não refinado,
rocha fosfática, resíduos alimentares, cinzas volá-
teis), materiais de volume (por exemplo, biocar-
vão, aparas de madeira) ou inóculo microbiano
(por exemplo, consórcios fúngicos);
•
mudanças no processo: variações nos parâme-
tros operacionais (como aeração, temperatura
e compostagem bifásica), os quais, no entanto,
geram encarecimento do processo.
Pré-tratamento
Tratamento inicial para otimizar o processo de
compostagem, podendo ser físico ou químico, sendo
mais comum o físico visando a redução do tamanho
das partículas (trituração e separação de frações dos
resíduos) (Bernal; Alburquerque; Moral, 2009; Haug,
1993; Karnchanawong; Mongkontep; Praphunsri, 2017;
Onwosi et al., 2017; Reyes-Torres et al., 2018; Sundberg;
Jönsson, 2008; Zhou et al., 2014).
Segundo Reyes-Torres et al. (2018) partículas
pequenas tendem a criar uma massa que dificulta a for-
mação de poros e partículas grandes impedem o aumento
da temperatura da matéria prima, de forma que a degra-
dação se torna mais lenta (Bernal; Alburquerque; Moral,
2009; Onwosi et al., 2017; Zhou et al., 2014).
Zhang e Sun (2014) avaliaram os efeitos da
escolha de diferentes tamanhos de partículas (10, 15 e
25 mm de diâmetro) em seu estudo de co-compostagem
de resíduos verdes. Ao utilizarem partículas com 15 mm
constataram um aumento no conteúdo de nitrogênio
total no composto e uma redução na relação C/N em
comparação com o controle, provavelmente devido à
maior degradação da matéria orgânica e à manutenção
do teor de nitrogênio na mistura. Neste estudo os autores
destacaram a importância de selecionar um tamanho de
partícula adequado para a transformação de componen-
tes recalcitrantes, como a lignocelulose, uma vez que a
exposição do interior das partículas poderia ajudar na
degradação da celulose, reduzindo o tempo de processa-
mento. Assim sendo, é necessário fragmentar previamente
os resíduos, para homogeneizar e reduzir o volume do
material, aumentando a área de superfície, promovendo
a degradação das substâncias recalcitrantes e permitindo
a infiltração de água o que também reduz a evaporação a
partir da superfície. No entanto partículas muito pequenas
podem formar uma massa que dificulte a formação de
poros. Esta estratégia contribui simultaneamente para a
degradação da matéria orgânica e a redução do tempo
de processamento.
O pré-tratamento químico mais comum é a adição
de materiais alcalinos para correção de pH ácido para
melhorar o desenvolvimento microbiano (Haug, 1993;
Karnchanawong; Mongkontep; Praphunsri, 2017; Sun-
dberg; Jönsson, 2008).
De acordo com Sundberg e Jönsson (2008) o
pH do substrato e a produção de ácidos no início do
processo podem influenciar no aparecimento de certos
grupos microbianos que interferem na transformação da
matéria orgânica, sendo que a maior variabilidade de
espécies microbianas ocorre em pHs entre 5,5 e 8,0.
Karnchanawong, Mongkontep e Praphunsri
(2017) estudando o efeito do pré-tratamento de resí-
duos verdes por hidróxido de sódio e cinzas de biomassa
de usinas termoelétricas, no processo de compostagem,
constataram que a adição de 1 a 2% de NaOH e 6,2%
de cinzas pode melhorar a decomposição dos resíduos
verdes reduzindo os teores de lignina duas vezes mais
que o controle. Porém doses mais altas de material al-
calino podem aumentar a perda de nitrogênio devido à
volatilização da amônia em pH mais alto.
Na literatura também são citados outros tipos
de pré-tratamentos.
Kuryntseva, Galitskaya e Selivanovskaya (2016)
em seu estudo sobre mudanças nas propriedades de
resíduos orgânicos, durante seu tratamento biológico,
concluíram que o pré-tratamento anaeróbio da fração
orgânica dos resíduos sólidos urbanos constitui uma fer-
ramenta de aceleração efetiva para a compostagem, tanto
em relação à decomposição da matéria orgânica quanto
à diminuição da fitotoxicidade do composto obtido.
Ressetti, R. R. et al.
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Yu et al. (2019) pesquisando a aplicação de con-
gelamento e descongelamento sazonal para pré-tratamen-
to de matéria-prima a fim de acelerar a compostagem,
constataram que esta estratégia aumenta significativa-
mente a mineralização do carbono orgânico total, pro-
move a degradação da lignina e da celulose e a síntese
de substâncias húmicas. De acordo com os autores, o
pré-tratamento sazonal por congelamento e degelo é
uma estratégia ecológica (sem aditivos que podem ter
efeitos indesejados no meio ambiente) e econômica (sem
aditivos ou tratamentos caros, mas apenas utilizando a
baixa temperatura no inverno) para acelerar o processo
de compostagem de resíduos verdes em regiões frias.
Co-substratos
De acordo com Reyes-Torres et al. (2018) dife-
rentes estudos têm utilizado co-substratos para melhorar
a qualidade do produto final ou reduzir a duração do
processo de compostagem.
Em geral, a literatura sugere a adição de materiais
ou microrganismos para complementar as características
do material a ser compostado:
•
Materiais de volume: material (orgânico ou
inorgânico) usado para controlar a umidade,
aumentar a porosidade e o suporte estrutural e
melhorar a circulação do ar na mistura;
•
Materiais de emenda: material adicionado ao
substrato ou ao produto final para melhorar o
desenvolvimento do processo ou a qualidade
do produto; portanto, utilizado para melhorar
as características químicas dos materiais, como
deficiências em N, C ou algum outro elemento;
• Aditivos: mistura de diferentes tipos de micror-
ganismos (ou seja, inoculantes), nutrientes mine-
rais, formas facilmente disponíveis de C, enzimas
e compostos para equilibrar o pH; usados para
melhorar a atividade microbiana.
Xie et al. (2012) pesquisaram a adição de atapul-
gita modificada na redução da emissão de óxido nitroso
e amônia a partir de esterco de galinha compostado
aerobicamente. A atapulgita é um mineral de silicato
de magnésio e alumínio hidratado, com uma estrutura
cristalina de cadeia laminada, onde os cristais contêm
quantidades variáveis de Na
+
, Ca
2+
, Fe
3+
e Al
3+
e estão
presentes como agulhas, fibras ou aglomerados fibrosos.
Em sua pesquisa os autores constataram que a adição de
atapulgita, além de reduzir a emissão de óxido nitroso e
amônia, aumentou as concentrações de nitrato, promoveu
a degradação da matéria orgânica, aumentou os índices
de germinação das sementes e acelerou o processo de
compostagem.
Costa et al. (2017) pesquisando a compostagem
para o tratamento de resíduos agroindustriais de frangos
de corte, e seleção da fonte de carbono para otimizar
o processo e melhorar a qualidade do composto final,
constataram que dentre as fontes de carbono testadas,
os resíduos de algodão, aparas de árvores urbanas, ba-
gaço de cana ou capim Napier, são boas alternativas em
relação à otimização da área de compostagem. O uso
desses agentes de volume é viável e sustentável porque
eles estão disponíveis regionalmente e permitem que o
processo de compostagem termine em aproximadamente
três meses. Além de diminuírem o tempo de compostagem,
essas fontes de carbono, principalmente resíduos de fibra
de algodão, também permitem que os nutrientes perma-
neçam no composto final, evitando o impacto ambiental
(causado pelo seu descarte indevido) e agregando valor
agronômico e comercial.
Wang et al. (2017) em sua pesquisa sobre a
comparação de aditivos para a diminuição da emissão de
gases de efeito estufa e de amônia durante co-compos-
tagem de lodo de esgoto, constataram que a adição de
10% de zeólito, em massa, tamponou o pH, aumentou
consideravelmente a temperatura, melhorou a degradação
da matéria orgânica, diminuiu a emissão de amônia e de
gases do efeito estufa e reduziu o período de maturidade
em duas semanas. Os zeólitos são aluminosilicatos hidra-
tados que possuem uma estrutura aberta acomodando
uma grande variedade de cátions, como Na
+
, K
+
, Ca
2+
,
Mg
2+
, entre outros, os quais estão fracamente ligados à
estrutura, podendo ser substituídos por outros em solução.
Awasthi et al. (2018a) estudando o efeito da
mistura de aditivos em atividades enzimáticas, degra-
dação da matéria orgânica e humificação, durante a
co-compostagem de biossólidos, concluíram que a adi-
ção de 30% de zeólito mais 1% de calcário, aumenta
significativamente as atividades enzimáticas, melhora a
degradação e humificação da matéria orgânica, diminui
a biodisponibilidade de metais pesados e reduz o período
de compostagem em duas semanas.
Waqas et al. (2019), em seu estudo sobre o po-
tencial de zeólitos na otimização da compostagem de
resíduos alimentares, concluíram que a adição de zeólito
natural modificado a 15% do total de resíduos tamponou
o pH ácido, aumentou a degradação da matéria orgânica.
Além disso, de acordo com os autores, a adição de zeólitos
contribuiu positivamente para o conteúdo de umidade,
condutividade elétrica, matéria orgânica, carbono total,
nitrogênio mineral, índice de nitrificação e índice de
germinação. Neste estudo a estabilidade foi alcançada
após 60 dias, originando um composto de acordo com os
padrões internacionais recomendados por vários países.
Biocarvão
O biocarvão é um aditivo bastante citado na
literatura (Agyarko-Mintah et al., 2017; Akdeniz, 2019;
Du et al., 2019; Godlewska et al., 2017; Liu et al., 2017;
Liu, Wang, Lei, 2019; Sánchez-Monedero et al., 2018;
Vandecasteele et al., 2016; Waqas et al., 2018; Zhang et
Ressetti, R. R. et al.
5
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 01–12, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.20286
al., 2014; Zhou et al., 2019), merecendo um tópico à
parte.
O biocarvão ou biochar é um material rico em
carbono, obtido pela pirólise de biomassa em ambiente
com limitação de oxigênio, que pode melhorar a qualidade
do solo, devido ao aumento da microporosidade, à reserva
de carbono, à retenção de água e à sua capacidade ativa
de adsorção de cátions do solo e da água de irrigação,
sendo também utilizado como aditivo na compostagem
(Marmiroli et al., 2018; Reyes-Torres et al., 2018; Sán-
chez-Monedero et al., 2018; Vandecasteele et al., 2016;
Zhang et al., 2018).
Zhang et al. (2014) em sua pesquisa sobre o
uso de biocarvão na compostagem, para melhorar a hu-
mificação e a degradação do lodo de esgoto, chegaram
à conclusão de que o biocarvão acelerou a humificação
das lamas orgânicas, ampliou as taxas de absorção de
oxigênio durante a degradação aeróbica e aumentou as
concentrações de compostos semelhantes a ácidos fúlvicos
e húmicos no composto.
Vandecasteele et al. (2016) em seu estudo sobre
como a adição de biocarvão, antes e depois da compos-
tagem, afeta a qualidade do composto, as perdas de N e
a absorção de P, constataram que a adição de biocarvão
no início do processo diminui o tempo de compostagem,
promove a decomposição da matéria orgânica durante a
fase bio-oxidativa, reduz significativamente as perdas de
N, possibilita maiores concentrações de P prontamente
disponíveis e reduz a emissão de gases do efeito estufa.
Godlewska et al. (2017) em seu trabalho de
revisão sobre biocarvão para melhoria da compostagem
e redução de contaminantes, observaram que a adição
de biocarvão acelera o processo de compostagem, reduz
as perdas de nutrientes (Ca, Mg, N, etc.), aumenta a ni-
trificação, promove a formação de substâncias húmicas,
bem como a imobilização de metais pesados (reduzindo
sua biodisponibilidade), e diminui a emissão de gases do
efeito estufa.
Segundo os autores, a adição de biocarvão fa-
vorece a compostagem de diversas maneiras: Contribui
para manter uma umidade adequada, pois possui uma
alta capacidade de retenção de água, o que favorece a
proliferação de microrganismos, e com menor perda de
água haverá menor perda de nutrientes. Devido à sua
grande porosidade, promove uma maior oxigenação, o que
torna o processo mais eficiente, acelerando a degradação
da matéria orgânica através da estimulação da ativida-
de microbiana e enzimática, que por sua vez causa um
aumento de temperatura. Contribui para a obtenção de
um composto com maior teor de P, K, Ca e Mg, o que está
relacionado à sua superfície carregada negativamente
que atrai cátions K
+
, Ca
2+
e Mg
2+
através de interações
eletrostáticas, impedindo que os mesmo sejam lixiviados.
Promove o aumento do nitrogênio total, por proporcio-
nar um ambiente favorável às bactérias nitrificantes, e
a diminuição das perdas de nitrogênio devido à adsor-
ção de NH
4
+
e NH
3
volátil. Apresenta grande afinidade
com metais pesados, promovendo sua imobilização, de
modo que os mesmo não serão eliminados, mas terão
sua mobilidade significativamente reduzida, diminuindo
o risco de sua migração para o meio ambiente. Absorve
poluentes orgânicos dos mais variados tipos, o que reduz
sua concentração biodisponível e, além disso, estimula a
proliferação de microrganismos potencialmente capazes
de degradá-los. Diminui emissão de CO
2
, devido à sua
sorção, e estimula o desenvolvimento de microrganismos
metanotróficos, reduzindo a emissão de CH
4
.
Agyarko-Mintah et al. (2017) em sua pesquisa
sobre a utilização do biocarvão para reduzir a emissão
de amônia e melhorar a retenção de nitrogênio, na com-
postagem de restos de frango, provenientes da indústria
avícola, concluíram que a adição de biocarvão pode ser
considerada uma estratégia eficaz para reduzir as perdas
de N na compostagem e melhorar o valor nutricional do
produto acabado.
Liu et al. (2017) em seu trabalho sobre o papel
do biocarvão de bambu, durante a compostagem aeró-
bica de esterco de frango, chegaram à conclusão de que
a adição de biocarvão aumenta a porosidade, melhora a
permeabilidade ao ar assegurando um ambiente aeróbico,
reduz as emissões de NH
3
, CH
4
e demais gases do efeito
estufa e facilita o crescimento de vários microrganismos
que promovem a degradação da matéria orgânica e a
maturação, acelerando o processo.
Sanchez-Monedero et al. (2018) estudando o
sobre o papel do biocarvão como aditivo na composta-
gem de resíduos orgânicos, constataram que o uso de
biocarvão proporciona condições favoráveis que incluem
grande porosidade, aumento da área superficial e da ca-
pacidade de troca catiônica, maior desenvolvimento das
comunidades microbianas, maior retenção de nutrientes,
redução na emissão de gases do efeito estufa e imobili-
zação de metais pesados. Concluindo que o biocarvão é
um substrato ideal para reduzir o tempo do processo de
compostagem e aumentar a qualidade do composto.
Segundo Waqas et al. (2018) em seu estudo sobre
a otimização da compostagem de resíduos alimentares, a
adição de biocarvão, numa taxa de 15 % em peso, causou
um rápido aumento da temperatura, alta decomposição
da matéria orgânica, aumentou o pH do composto e
favoreceu a nitrificação.
Akdeniz (2019) em sua revisão sistemática sobre
o uso do biocarvão na compostagem de resíduos animais,
constatou que a sua aplicação numa taxa de 5 a 10% pode
diminuir o pH do material de compostagem, impedir a
formação de lixiviados, reduzir as emissões de amônia,
metano e óxido nitroso e estender a fase termofílica,
otimizando o processo.
Ressetti, R. R. et al.
6
Cad. Ciênc. Agrá., v. 12, p. 01–12, https://doi.org/10.35699/2447-6218.2020.20286
De acordo com este autor a adição de biocarvão
influi de várias maneiras na comunidade microbiana. O
biocarvão constitui um excelente habitat para os microrga-
nismos, servindo como fonte de nutrientes, apresentando
uma alta capacidade de retenção de água e porosidade,
grande área de superfície e absorção de carbono orgânico
dissolvido. Também propicia condições ambientais que
estimulam o desenvolvimento microbiano, facilitando
a aeração da mistura, não apenas como um agente de
volume, mas também devido aos microporos presentes
em sua estrutura, que melhoram a micro aeração. A maior
proliferação de microrganismos irá influir de modo posi-
tivo na temperatura, na degradação e mineralização da
matéria orgânica, na diminuição das emissões de gases
de efeito estufa e no conteúdo de nutrientes do produto
final. Porém a utilização de quantidades superiores a 10%
de biocarvão pode causar perda de água e dissipação de
calor, o que seria prejudicial ao processo.
Liu, Wang e Lei (2019) em sua pesquisa sobre
o impacto positivo do biocarvão no equilíbrio térmico
durante a compostagem de esterco suíno a temperatura
ambiente relativamente baixa, constataram que o bio-
carvão prolonga significativamente a duração do estágio
termofílico e portanto tem potencial para desempenhar
um papel positivo na melhoria da compostagem aeróbica
a baixa temperatura.
Zhou et al. (2019) estudando a influência do
biocarvão na sucessão de comunidades microbianas e
nas suas funções metabólicas, durante a compostagem de
palha de arroz com esterco de porco, constataram que a
adição de biocarvão melhorou a maturidade e fertilida-
de do composto, bem como regulou significativamente
a estrutura e as funções da comunidade microbiana,
acelerando o processo.
Du et al. (2019) pesquisando os efeitos do bio-
carvão na atividade e na estrutura da comunidade mi-
crobiana, durante a compostagem de lodo de esgoto,
concluíram que o biocarvão, nas dosagens de 10% e
20%, promove a atividade de enzimas (desidrogenase,
aril-sulfatase, protease, celulase, β-glicosidase e peroxi-
dase) e das comunidades bacterianas, reduzindo o tempo
de compostagem.
Inoculantes
Dentre os aditivos, os inoculantes também são
citados em muitos estudos (Abdel-Rahman et al., 2016;
Awasthi et al., 2015; Awasthi et al., 2018b; Barrena et al.,
2006; Hemati; Aliasgharzad; Khakvar, 2018; Karnchana-
wong; Nissaikla, 2014; Kato; Miura, 2008; Krusir et al.,
2019; Li et al., 2017; Maji et al., 2015; Mat Saad et al.,
2013; Nakasaki et al., 1996; Nakasaki; Araya; Mimoto,
2013; Nakasaki; Hirai, 2017; Pan; Dam; Sen, 2012; Saf-
fari et al., 2017; Sharma et al., 2014; Song et al., 2018a,
2018b; Tran; Mimoto; Nakasaki, 2015; Voběrková et al.,
2017; Wang et al., 2015; Wei et al., 2019; Xi et al., 2012;
Yang et al., 2018; Yeoh et al., 2011; Zhao et al., 2016;
Zhao et al., .2017), portanto também são tratados num
tópico em separado.
Os inoculantes são micorganismos adicionados
ao material a ser compostado com o objetivo de acelerar
o processo (Awasthi et al., 2018b; Heidarzadeh; Amani;
Javadian, 2019; Hemati; Aliasgharzad; Khakvar, 2018;
Krusir et al., 2019; Song et al., 2018a, 2018b; Wei et al.,
2019; Yang et al., 2018).
Nakasaki et al. (1996) em sua pesquisa sobre o
uso do Bacillus Licheniformis HA1 para acelerar a com-
postagem de resíduos orgânicos, observaram que sua
utilização evitou a queda de pH no estágio inicial e,
assim, estimulou a proliferação de outros microrganis-
mos termófilos, que contribuíram para o aumento da
decomposição da matéria orgânica na fase termofílica,
diminuindo o tempo do processo.
Barrena et al. (2006) pesquisaram o efeito da
inoculação na compostagem da fração orgânica de resí-
duos sólidos municipais. Os efeitos do inóculo comercial
(MicroGest 10X, Brookside Agra LC) foram estudados
seguindo os parâmetros de rotina do processo de com-
postagem (temperatura, teor de oxigênio e umidade) e
testes biologicos, como o índice respirométrico e o grau
de maturidade. A unidade de bactérias totais utilizadas
foi de 4 × 109 Unidades de Formação de Colônias (UFC)
g
-1
. A conclusão foi de que o MicroGest 10X é um inóculo
eficaz para acelerar a compostagem, aprimorando a ati-
vidade biológica no estágio termofílico e, entre as doses
de inóculo testadas, 106 UFC g
-1
por leira, é o ideal em
termos de economia do tratamento e redução do tempo
de compostagem, em aproximadamente 50%.
Kato e Miura (2008), em seu estudo sobre o
efeito de um composto amadurecido, como agente de
volume e inoculação na comunidade microbiana e na
maturidade do composto de esterco bovino, constataram
que a utilização de um composto obtido anteriormente,
como agente de volume e inoculação para a produção
subsequente de um novo composto, acelerou a sucessão
da comunidade microbiana e ajudou a manter a sua
diversidade durante o processo, reduzindo o período de
compostagem.
Yeoh et al. (2011) em sua pesquisa sobre os
efeitos da aceleração do inóculo microbiano na composta-
gem de resíduos orgânicos de fábricas de óleo de palma,
constataram que a utilização de um inóculo microbiano
composto por Agromonas, Aspergillus, Azotobacter, Bacillus,
Cellulomonas, Chaetomium, Clostridium, Coprinus, Micro-
bispora, Penicillium, Pseudomonas, Thermoactinomyces,
Trichoderma e Trichurus reduziu a tempo de compostagem
para 5 semanas, em vez de 9 semanas para o composto
sem inoculação.
Pan, Dam e Sen (2012), estudaram a compos-
tagem de resíduos orgânicos comuns, usando como ino-
culantes vários microorganismos dos gêneros Bacilli e
Ressetti, R. R. et al.
7
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Pseudomonas, os quais foram selecionados com base em
seus potenciais hidrolíticos. Dos substratos testados, a
palha de trigo foi o material mais adequado para com-
postagem em larga escala, a qual, com a utilização do
consórcio bacteriano, deu origem a um composto estável
em 75 dias.
Xi et al. (2012) estudaram o efeito dos métodos
de inoculação na eficiência de compostagem de resíduos
sólidos municipais. Foi testada a inoculação no estágio
inicial, em dois estágios e em vários estágios. Neste estudo
foi constatado que a inoculação melhorou a degradação
de compostos alifáticos, proteínas e polissacarídeos, au-
mentou o peso molecular e o grau de humificação dos
compostos, contribuindo significativamente no progresso e
eficiência da compostagem. Dentre os métodos estudados,
foi a inoculação em várias etapas que deu melhores resul-
tados. Neste processo os microrganismos desodorizantes
são inoculados no estágio inicial, quando a temperatura
ainda não aumentou, as bactérias de decomposição da
celulose são inoculadas no período de resfriamento, quan-
do a temperatura está abaixo de 55°C, e por último, os
microrganismos decompositores da lignina, inoculados
no estágio de cura, quando a temperatura está abaixo
de 40°C.
Mat Saad et al. (2013) em seu trabalho sobre com-
postagem de resíduos mistos de quintal e de alimentos,
utilizaram dois tipos de microrganismos efetivos (EM)
para aceleração do processo de compostagem; Takakura
EM e Fruit Waste EM. A pesquisa, que levou 7 semanas de
compostagem, tinha como objetivo encontrar o melhor
EM para acelerar o processo. No final verificou-se que
o Takakura EM foi mais eficiente, porque exigiu menos
tempo e produz um composto de melhor qualidade.
Nakasaki, Araya e Mimoto (2013) estudaram
os efeitos da inoculação de Pichia kudriavzevii RB1 em
processos de compostagem e concluíram que a mesma
acelera a degradação dos ácidos orgânicos presentes
no material bruto, aumenta o pH, o que resulta numa
proliferação mais intensa das bactérias mesofílicas e
termofílicas, acelerando o processo de compostagem em
pelo menos dois dias.
Sharma et al. (2014) realizaram um estudo para
acelerar o processo de compostagem de palha de arroz
utilizando um consórcio eficiente de microrganismos e
um inoculante composto. O consórcio eficiente de mi-
crorganismos (EM) empregado era constituído pelos
microrganismos Candida tropicalis (Y6), Phanerochaete
chrysosporium (VV18), Streptomyces globisporous (C3) e
Lactobacillus sp. e o inoculante composto (CI) era formado
por Aspergillus nidulans (ITCC 2011), Trichoderma viride
(ITCC 2211), Phanerochaete chrysosporium (NCIM1073)
e A. awamori (F-18). A conclusão final foi de que a ino-
culação combinada de EM e CI pode acelerar o processo
de compostagem resultando em um composto maduro
dentro de 60 dias.
Karnchanawong e Nissaikla (2014), em sua pes-
quisa sobre os efeitos da inoculação microbiana na com-
postagem de resíduos orgânicos domésticos, compararam
a utilização de dois inoculantes populares comercialmente
disponíveis na Tailândia com o emprego de composto
maduro. A conclusão final foi de que os inoculantes co-
merciais para facilitar a compostagem do lixo orgânico
doméstico podem ser substituídos por composto maduro,
o qual produz os mesmos efeitos.
Maji et al. (2015) estudaram o efeito de uma
nova cepa fúngica de Trichoderma atroviride para ace-
lerar processos de compostagem e vermicompostagem,
para a produção de composto e vermicomposto ricos em
ácidos húmicos. Suas conclusões foram de que o uso de
cepas fúngicas selecionadas tem potencial para produzir
composto e vermicomposto qualitativamente superiores,
com alto teor de ácidos húmicos (35-62% a mais em re-
lação ao padrão), além de reduzir o tempo de 110 para
90 dias.
Awasthi et al. (2015) estudando a co-compos-
tagem de fração orgânica de resíduos sólidos urbanos,
misturados a diferentes resíduos de volume com a carac-
terização de parâmetros físico-químicos e da dinâmica en-
zimática microbiana, concluíram que a adição de resíduos
aumenta a atividade enzimática e a taxa de compostagem,
e que a inoculação do consórcio microbiano com agente
de volume, reduz o período do processo. A utilização
do consórcio microbiano (Phanerochaete chrysosporium,
Trichoderma viride e Pseudomonas aeruginosa) reduziu o
período de compostagem em quatro semanas.
Tran, Mimoto e Nakasaki (2015) estudando como
a inoculação de bactéria láctica acelera degradação de
matéria orgânica durante compostagem, constataram que
a adição de Pediococcus acidilactici TM14 na matéria-prima
do composto, aumenta o crescimento de fungos com a
capacidade de degradar os ácidos orgânicos. Estes fun-
gos modificam o ambiente e facilitam o crescimento dos
fungos termofílicos, acelerando a compostagem através
de um novo mecanismo.
Wang et al. (2015) pesquisaram o efeito de inocu-
lantes na compostagem de resíduos de Sophora flavescens
(planta medicial chinesa), avaliados com base em vários
parâmetros físicos, químicos e biológicos, bem como em
análises de infravermelho. Comparado ao composto de
controle sem inoculantes, o composto com inoculantes
(Bacillus subtilis estirpe G-13 e Chaetomium thermophilum
cepa GF-1) teve duração termofílica significativamente
maior e maior taxa de degradação de celulose, hemicelu-
lose e lignina, acelerando de forma acentuada o processo
e aumentando o grau de maturidade do composto.
Zhao et al. (2016) pesquisando o efeito de mé-
todos de inoculação de actinobactérias na degradação
da celulose durante a compostagem, observaram que a
inoculação de actinobactérias incluindo Streptomyces sp.
Ressetti, R. R. et al.
8
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e Micromonospora sp. acelera consideravelmente a degra-
dação da matéria orgânica, especialmente as celuloses.
Abdel-Rahman et al. (2016) em seu estudo sobre
a aplicação biotecnológica de bactérias termotolerantes
de decomposição da celulose na compostagem de palha
de arroz, constataram que a inoculação (com Bacillus
licheniformis 1-1v e Bacillus sonorensis 7-1v) reduziu o
tempo de compostagem em 40-43% (de 89-96 dias para
51-58 dias). Também constataram um maior decréscimo
no carbono orgânico total e na razão C/N, bem como uma
melhora na qualidade do composto por um aumento no
conteúdo total de N, P e K.
Voběrková et al. (2017) em seu trabalho sobre
o efeito da inoculação, com fungos da podridão-branca
e consórcio fúngico, na eficiência da compostagem de
resíduos sólidos urbanos, constataram que a inoculação
usando fungos lignocelulolíticos pode ser uma estratégia
útil para melhorar as propriedades do composto final e
também acelerar a degradação dos resíduos.
Zhao et al. (2017) ao pesquisarem o efeito da ino-
culação de actinomicetos termotolerantes, na degradação
da celulose e na formação de substâncias húmicas duran-
te a compostagem, observaram que a inoculação pode
acelerar a degradação da celulose e alterar a estrutura
da comunidade actinomicética, particularmente quando
inoculada no estágio termofílico, e que, a inoculação
no momento adequado, pode melhorar a relação entre
os actinomicetos exógenos e a formação de substâncias
húmicas.
Saffari et al. (2017) pesquisando o isolamento e
identificação de bactérias celulolíticas efetivas, no proces-
so de compostagem de diferentes fontes, constataram que
a eficiência da compostagem pode ser aumentada pelo
uso de inoculantes. A eficiência da inoculação é afetada
por vários fatores, como a competição com outros mi-
crorganismos. A inoculação com oito cepas celulolíticas
aumentou a população microbiana benéfica e melhorou
a qualidade da produção útil de enzimas, acelerando a
conversão de matéria orgânica em adubo maduro. As
bactérias Gram-positivas melhoraram as propriedades
celulolíticas e aceleraram o processo de compostagem
em comparação com as bactérias Gram-negativas.
Nakasaki e Hirai (2017) estudando uma estratégia
de controle de temperatura, para melhorar a atividade
da levedura inoculada em matéria-prima para acelerar a
compostagem, concluíram que a inoculação da levedura
Pichia kudriavzevii RB1, que degrada os ácidos orgânicos,
pode ser utilizada para acelerar o processo, mantendo
a temperatura a 40°C por um determinado período de
tempo após a inoculação.
Li et al. (2017) em sua pesquisa sobre as in-
fluências de inoculantes de lodo municipal e resíduos
sólidos na estabilidade do composto, maturidade e ati-
vidade enzimática durante a compostagem de esterco
de galinha, constataram que a atividade enzimática é
um índice importante para avaliar de forma abrangente
a estabilidade e a maturidade durante o processo. Os
microrganismos provenientes de lodo funcionam melhor
em termos de acelerar a estabilização e a maturação do
composto. Os inóculos microbianos estenderam o tempo
da fase termofílica e aumentaram significativamente a
atividade da catalase, da urease e da celulase, acelerando
a compostagem.
Yang et al. (2018) pesquisando sobre os efeitos da
adição de inóculo microbiano composto na diversidade da
comunidade microbiana e a atividade enzimática durante
co-compostagem, concluíram que a adição do composto
microbiano (Ralstoinia sp., Penicillium sp., Penicillium
aurantiogiseum e Acremonium alternatum) diminuiu a
duração do processo de compostagem e melhorou a taxa
de maturação, melhorando a qualidade do composto e a
eficiência da compostagem.
Awasthi et al. (2018b) em seu estudo sobre a
avaliação da dinâmica microbiana durante a compostagem
de resíduos alimentares, observaram que a inoculação,
empregando um consórcio de bactérias proteolíticas ae-
róbias, amilolíticas, celulolíticas, degradantes de óleo e
aeróbicas totais, aumentou a eficiência da compostagem
e reduziu o período de maturidade.
Song et al. (2018a) pesquisando o impacto do
consórcio microbiano anti-acidificação, no metabolismo
de carboidratos de micróbios-chave, durante a composta-
gem de resíduos alimentares, concluíram que o consórcio
microbiano anti-acidificação acelera a degradação de
carboidratos, melhora a eficiência da compostagem e
aumenta significativamente os tipos de enzimas que ca-
talisam a degradação de lignina, celulose e hemicelulose.
Song et al. (2018b) estudando o efeito da inocu-
lação, com um consórcio microbiano que degrada ácidos
orgânicos, na eficiência da compostagem de restos de
alimentos, concluíram que a utilização deste consórcio
microbiano atua sinergicamente na degradação dos ácidos
orgânicos, aumentando a eficiência da compostagem e
encurtando o período de tempo.
Hemati, Aliasgharzad e Khakvar (2018) em seu
estudo sobre a avaliação in vitro da atividade lignocelu-
lolítica de bactérias termofílicas, isoladas de diferentes
compostos de solos do Irã, chegaram à conclusão de que
micróbios termofílicos que possuem atividade lignoce-
lulolítica, podem facilitar o processo de compostagem.
Desta forma Paenibacillus validus, Paenibacillus koreensis,
Paenibacillus thailandensis, Paenibacillus cellulositrophicus,
Paenibacillus lautus e Bacillus nealsonii, podem ser utili-
zados como aceleradores do processo de compostagem.
Krusir et al. (2019) em seu estudo sobre o papel
da microbiocenose do solo na compostagem da fração
orgânica do resíduo sólido municipal, pesquisaram a
utilização de um aditivo microbiológico extraído do solo,
Ressetti, R. R. et al.
9
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concluindo que o mesmo acelera o processo em 3,3 vezes
durante o regime termofílico e em 2,1 vezes durante o
período mesofílico.
Wei et al. (2019) estudando o melhor desem-
penho da degradação de lignocelulose, durante a com-
postagem de palha de diversas fontes, com inoculação
de actinomicetos, regulando as principais atividades
enzimáticas, observaram que a inoculação de actinomi-
cetos termofílicos pode aumentar significativamente a
degradação das frações lignocelulósicas recalcitrantes
(celulose, hemicelulose e lignina) e as atividades das
enzimas-chave degradadoras de lignocelulose.
Celulase
A celulase, apesar de ter sido citada na literatura
como uma substância bastante viável para acelerar o
processo de compostagem, ainda não foi utilizada em
muitos estudos com esta finalidade. Porém, devido à sua
potencial aplicação nesta área (Liu et al., 2018; Marco
et al., 2017; Reyes-Torres et al., 2018; Tuomela et al.,
2000), foi tratada neste tópico separadamente.
Celulases são enzimas responsáveis pela de-
gradação da celulose, principal composto presente nas
células vegetais. A celulose é um polissacarídeo formado
por várias unidades de β-glicose unidas entre si através
de ligações β-1,4-glicosídicas. As celulases realizam a
quebra das ligações químicas existentes entre as unidades
de glicose que formam a celulose (Akintola et al., 2019;
Marco et al., 1017; Saini et al., 2016).
De acordo com Reyes-Torres et al. (2018) a apli-
cação de celulase na mistura de compostagem é uma
forma inovadora de melhorar a degradação da celulose
e promover a formação de substâncias húmicas, que é
um dos principais requisitos para um produto final de
alta qualidade
Marco et al. (2017), em seu trabalho sobre a
purificação e caracterização de uma celulase alcalina
termoestável, produzida por Bacillus licheniformis 380,
isolado de um composto, concluíram que a mesma pode
ter potencial aplicação em biotecnologia, acelerando a
degradação da matéria orgânica, degradando resíduos
celulósicos durante a fase de degradação primária, forne-
cendo também uma base para estudos sobre a otimização
da compostagem.
Liu et al. (2018) avaliaram os efeitos da celulase
e de um inóculo microbiano no processo de composta-
gem de resíduos verdes. Segundo eles a adição de ambos
poderia acelerar o processo e melhorar a qualidade do
produto final em termos de promover as temperaturas
termofílicas, reduzir a relação C/N e aumentar o índice
de germinação no composto.
Conclusões
São vários os procedimentos possíveis para ace-
lerar o processo de compostagem. Existem processos que
empregam aeração, aquecimento e agitação mecânica.
Tais procedimentos tem se revelado eficientes, porém
necessitam de aparatos extras, o que encarece o processo.
As estratégias empregadas para acelerar o pro-
cesso de compostagem podem ser divididas em: pré-trata-
mento, adição de co-substratos e mudanças no processo.
Os co-substratos podem ser divididos em: mate-
riais de volume, materiais de emenda e aditivos.
Dentre os aditivos destacam-se o biocarvão ou
biochar (material rico em carbono, obtido pela pirólise
de biomassa em ambiente com limitação de oxigênio) e
os inoculantes (micorganismos).
A celulase (enzima degradadora da celulose),
apesar de ter sido citada como uma substância bastante
viável para acelerar o processo, ainda não foi utilizada
em muitos estudos com esta finalidade.
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