RESUMO Como alternativa, para destinação de cadáveres de suínos e aves, no Brasil, estão sendo implantados nas unidades produtivas Reatores Cilindros Rotativos (RCRs) para compostagem acelerada dos cadáveres. O objetivo do presente estudo foi verificar a influência da frequência de aeração na emissão de gases (C-CO2, C-CH4, N-NH3 e N-N2O) em compostagem de cadáveres suínos e frangos em RCR. Foram utilizados RCR, com volume de 3.6 m3 (50% de volume útil). Os intervalos estudados entre os períodos de aeração, o qual era 24 de minutos, foram de 4 tempos (tratamentos): T1 (1 hora); T2 (2 horas); T3 (3 horas) e T4 (4 horas). A emissão de gases foi monitorada continuamente utilizando equipamento fotoacústico (INNOVA 1412). A temperatura foi monitorada com uso de ibuttons misturados a biomassa. Foram propostos modelos matemáticos que representassem a emissão de C-CO2 e N-NH3 em função da temperatura observada na biomassa. Foi verificado que a temperatura da biomassa é afetada pelos tratamentos, quanto maior a frequência, menor será o período na fase termofílica (>50 °C). As emissões totais dos gases avaliados não apresentaram diferença (p>0.05) entre os tratamentos. Os modelos que melhor representaram a emissão de C-CO2 e N-NH3 foram não lineares, R2=0.75 e 0.78, respectivamente. Por fim, contata-se que seja utilizado no mínimo duas horas de intervalo entre os períodos de 24 minutos de aeração, para garantir um melhor intervalo de tempo de repouso da biomassa na fase termofílica e eliminação de possíveis contaminantes patogênicos.

ABSTRACT Rotary drum reactors (RDRs) for accelerated carcass composting are being installed in animal production units as an alternative for the disposal of pig and poultry carcasses in Brazil. The aim of the present study was to investigate the influence of aeration frequency on gas emissions (CO2-C, CH4-C, NH3-N and N2O-N) during composting of pig and poultry carcasses in RDRs. RDRs with a volume of 3.6 m3 (50% useful volume) were used. Aeration time was 24 minutes. Four intervals between aeration periods were tested (treatments) as follows: 1 hour (T1), 2 hours (T2), 3 hours (T3) and 4 hours (T4). Gas emissions were continuously monitored using a photoacoustic gas monitor (INNOVA 1412). Temperature was monitored using iButtons mixed with the biomass. Mathematical models of CO2-C and NH3-N emissions relative to the observed biomass temperature were proposed. Biomass temperature was affected by the treatments. The highest aeration frequency had the shortest thermophilic phase (>50 °C). No significant differences in total gas emissions were observed between treatments (p>0.05). CO2-C and NH3-N emissions were better fitted by non-linear models (R2=0.75 and R2=0.78, respectively). A minimum 2-hour interval should be adopted between aeration periods of 24 minutes to guarantee a longer thermophilic phase and elimination of possible pathogenic contaminants.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma linha de base do fator de emissão de metano para o manejo de dejetos suínos, ao se considerar a prática atual de armazenamento de dejetos sólidos em dois depósitos abertos paralelos, no Sul do Brasil. As emissões de metano (CH4) foram medidas continuamente em três tanques de PVC de 3 m3, durante 180 dias, no verão. Como o conteúdo de sólidos voláteis dos dejetos esgotou-se em aproximadamente 130 dias, calculou-se o fator de emissão de CH4 dos dejetos como B0 = 0,48 m3 kg-1 VS. Embora este valor seja superior ao B0 estimado pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para a América Latina (0,29 m3 kg-1 VS), ele está de acordo com o B0 estimado para países desenvolvidos (0,45 e 0,48 m3 kg-1 VS, para EUA e UE, respectivamente). O gráfico de emissão acumulada de C-CH4 x tempo ajustou-se a um modelo cinético sigmoidal (r2= 0,998), que apresentou boa correlação quando testado com dados coletados de um depósito de dejetos em condições de campo, no inverno. Isto sugere que o modelo reproduz a cinética de emissão do CH4 na região. Pela aplicação das regras revisadas da lei estadual (tempo de retenção de 50 dias, em substituição a 120 dias), as estimativas pela equação sigmoidal mostram que é possível reduzir em mais de 80% a emissão de gás metano.

Abstract: The objective of this work was to contribute to the establishment of a baseline for the methane emission factor for the management of swine manure, considering the current practice of raw manure storage in two open deposits in parallel, in Southern Brazil. Methane (CH4) emissions were continuously measured in three PVC tanks of 3 m3, during 180 days, in the summer. As the content of volatile solids of pig slurry ran out in approximately 130 days, the CH4 emission factor was calculated as B0= 0.48 m3kg-1VS. Although this value is higher than the B0 estimated by Intergovernmental Panel on Climate Change for Latin America (0.29 m3 kg-1 VS), it is in agreement with the B0 estimated for developed countries (0.45 and 0.48 m3 kg-1 VS, for the US and EU, respectively). The graphic of accumulated CH4-C emission x time fitted a sigmoidal, kinetic model (r2= 0.998) that showed a good correlation when tested with the emission data collected from a slurry deposit, under field conditions, in winter. This suggests that the model reproduces the CH4 emission kinetics in the region. By applying the reviewed state law rules (retention time of 50 instead of 120 days), estimates by the sigmoidal equation show that it is possible to reduce in more than 80% methane gas emission.

As avaliações das emissões de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) do solo são fundamentais para a determinação do potencial de práticas agrícolas em mitigar o aquecimento global. Este estudo avaliou a espectroscopia fotoacústica (EFA) para a determinação dos fluxos de gases de efeito estufa (GEE) do solo em comparação com o método padrão de cromatografia gasosa (CG). Dois experimentos de longa duração com diferentes sistemas de preparo do solo e rotação de culturas sobre um Argissolo foram avaliados usando câmaras estáticas. As medidas das concentrações de CO2 e N2O realizadas por EFA mostraram boa correlação e linearidade (R2=0,98 e 0,94; respectivamente) com os resultados de CG. Entretanto, as medidas de CH4 foram significativamente afetadas pela umidade da amostra de ar que interferiu na detecção do CH4 por EFA. A superestimativa das concentrações de CO2 e N2O nas amostras analisadas por EFA (14,6 e 18,7%; respectivamente) também foram relacionadas com o conteúdo de umidade da amostra. Os fluxos de CO2 e N2O mostraram boa correlação entre os métodos (R2=0,96 e 0,95; respectivamente), apesar da superestimativa dos fluxos determinados por EFA ter sido de 18,6 e 13,6% em relação aos resultados obtidos por CG, respectivamente. A EFA mostrou boa sensibilidade e foi capaz de detectar fluxos de CO2 e N2O tão baixos quanto 332mg CO2 m-2 h-1 and 21µg N2O m-2 h-1. A calibração detalhada do analisador fotoacústico para reduzir a interferência da umidade das amostras nas medidas das concentrações de CO2, CH4 e N2O deve ser realizada a fim de evitar superestimativa ou erro na determinação dos fluxos de GEE do solo.

Assessments of soil carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and nitrous oxide (N2O) emissions are critical for determination of the agricultural practices' potential to mitigate global warming. This study evaluated the photoacoustic spectroscopy (PAS) for the assessment of soil greenhouse gases (GHG) fluxes in comparison to the standard gas chromatography (GC) method. Two long-term experiments with different tillage and cropping systems over a Paleudult were evaluated using static chambers. PAS measurements of CO2 and N2O concentrations showed good relationship and linearity (R2=0.98 and 0.94, respectively) with GC results. However, CH4 measurements were significantly affected by air sample moisture which interfered on CH4 detection by PAS. Overestimation of CO2 and N2O concentrations in air samples determined by PAS (14.6 and 18.7%, respectively) were also related to sampling moisture. CO2 and N2O fluxes showed good agreement between methods (R2=0.96 and 0.95, respectively), though PAS overestimated fluxes by 18.6 and 13.6% in relation to GC results, respectively. PAS showed good sensitivity and was able to detect CO2 and N2O fluxes as low as 332mg CO2 m-2 h-1 and 21µg N2O m-2 h-1. PAS analyzer should be detailed calibrated to reduce humidity interference on CO2, CH4 and N2O concentrations measurements avoiding overestimation or erroneous determination of soil GHG fluxes.

Este trabalho teve como objetivo estudar a biomassa do plâncton encontrado em um sistema de tratamento de dejetos suínos, formado por uma série de lagoas. Foram monitoradas 1 lagoa de alta taxa (LAT), 2 lagoas de maturação (LM1, LM2) (sistema A) e 1 lagoa de aguapés (LAG) (sistema B), durante 32 semanas, por meio de variáveis físico-químicas tais como pH, temperatura, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, compostos nitrogenados e fósforo total. Igualmente, foram feitas identificações da biomassa planctônica, a nível de gênero, e calculados índices ecológicos que permitem descrever o seu desenvolvimento dentro das lagoas. O sistema de tratamento para dejetos suínos apresentou boa eficiência na remoção de matéria orgânica (DQOs) e nutrientes (nitrogênio, amônia, nitrato, nitrito e fósforo). Os resultados mostraram baixa riqueza de espécies, a qual esteve associada à população mono-específica de Chlorella sp. A densidade dos protozoários foi inversamente proporcional à densidade das clorofíceas na LAT (que apresentou altas concentrações de DQO, nitratos e nitritos e SS) e na LAG (com baixas concentrações de DQO solúvel e OD). Constatou-se que a maior diversidade de espécies ocorreu nas últimas lagoas da série (LM2 e LAG), onde havia baixa concentração de nutrientes (compostos nitrogenados e fósforo total). As clorofíceas apresentaram a maior densidade relativa (> 97%). O índice de Jaccard atingiu 100% somente quando Chlorella sp e, às vezes, diatomáceas foram encontradas na entrada e na saída do sistema (A ou B). A produtividade da biomassa algal foi em torno de 10 gSST/m²/dia na LAT, 8 gSST/m²/dia na LAG e inferior nas outras lagoas. O coeficiente de variação (CV) das clorofíceas variou entre 0 e 1,5 nas lagoas LAT e LAG, porém manteve-se constante em 0,9 até a 10ª semana na LM1 e em torno de 0,5 durante todo o período experimental na LM2; para a clorofila a, este coeficiente apresentou-se muito variável em todas as lagoas.

This study aimed at analyzing the plankton biomass found in a piggery waste treatment system, composed of a high rate algal pond (HRAP), two maturation ponds (MP1, MP2) (System A) and a water hyacinth pond (WHP) (System B). The ponds were disposed in series and the study was performed for 32 weeks. The physicochemical variables monitored were: pH, temperature, dissolved oxygen, soluble chemical oxygen demand, nitrogen compounds and total phosphorus. The plankton biomass was identified at genus level and the ecology index was calculated so as to describe its development in the ponds. Results showed lower specific richness, which was associated to the mono-specific Chlorella sp population. The protozoa density was conversely proportional to the green algae density. The higher species diversity occurred in the WHP and MP2. The green algae presented high relative density (>97 %). The Jaccard index reached 100% if Chlorella sp and sometimes diatoms were found in the system's inlet and outlet. The productivity of algal biomass was lower than 10 gTSS/m²/d in the maturation ponds, which was maintained in the HRAP. The green algae coefficient of variation (CV) varied from 0 to 1.5 in the HRAP and WHP, but was constant at 0.9 to the 10th week in MP1 and around 0.5 during all the experimental period for MP2. For the chlorophyll a, this coefficient varied in all the ponds.