Uso de macrófitas lemnáceas (Landoltia punctata) no polimento e valorização do efluente de suinocultura e na fixação de carbono

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010A suinocultura é uma das atividades mais impactantes ao meio ambiente no Estado de Santa Catarina devido ao potencial poluidor de seus dejetos. Além da contaminação direta de corpos d#água superficiais e subterrâneos, causando diversos problemas ecológicos, a decomposição destes dejetos gera uma grande quantidade de gases de efeito estufa (GEE) que atingem a atmosfera contribuindo para o fenômeno de mudanças climáticas. Levando-se em consideração as condições econômicas dos produtores rurais do Estado é de extrema importância que novas tecnologias, eficientes e de baixo custo, estejam disponíveis para contribuir com a redução dos impactos ambientais causados por essa atividade. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de macrófitas lemnáceas como uma tecnologia para o tratamento e valorização dos efluentes líquidos e gasosos da suinocultura. Estas plantas, além de apresentarem bons resultados para a redução de parâmetros de poluição, principalmente nutrientes (N e P), também produzem uma biomassa de elevado valor nutricional. Assim, foram desenvolvidos dois experimentos. O primeiro estudo foi desenvolvido em escala real, onde avaliou-se a eficiência de duas lagoas em série, com macrófitas lemnáceas da espécie Landoltia punctata, no tratamento do efluente de suinocultura, após o tratamento em um biodigestor. Também observou-se a produção de biomassa de lemnas e seu teor de proteína bruta (PB) para fins de valorização na alimentação animal. Para o segundo estudo, realizado em escala de bancada, testaram-se os efeitos de elevadas concentrações de CO2 (1500, 6000 e 100.000ppm) na fixação de carbono pelas lemnas, tendo em vista a redução de GEE, e na absorção de nitrogênio e fósforo. Após um ano de monitoramento as lagoas de lemnas apresentaram excelentes resultados no polimento do efluente, para os parâmetros avaliados, com as seguintes eficiências de remoção: NTK= 98%, N-NH3= 99%, Pt= 94%, DQO= 96%, DBO5= 95%, ST = 92%, E. coli = 2 log. Quanto à biomassa de lemnas constatou-se uma produtividade de 180g/m2/dia de matéria fresca, ou 68t/ha/ano, com um teor de proteína médio de 35%, totalizando 24tPB/ha/ano. Para a avaliação das concentrações de CO2 conclui-se que sob 100.000ppm as plantas apresentaram o maior crescimento, removendo mais CO2 e nutrientes. A taxa de fixação de carbono foi 7,15gC/m2/dia, ou cerca de 25tC/ha/ano, já as taxas de remoção de NO3 e PO4 foram 1,6 e 0,15mg/L/h respectivamente. Deste modo conclui-se que as lagoas de lemnas podem contribuir para a sustentabilidade de estabelecimentos suinícolas, através da redução dos impactos ambientais causados por seus efluentes líquidos e gasosos, além de agregar valor ao tratamento pela produção de biomassa protéica.Due to the swine waste pollution potential, the pig farming is considered one of the most impactful activities for the environment, at Santa Catarina State, Brazil. Besides several ecological problems caused by the direct contamination of surface water bodies and groundwater, the swine waste decomposition generates large quantities of greenhouse gases (GHG) that reach the atmosphere contributing to the global warming and climatic changes. Considering the economic conditions of swine producers within the state, is of utmost importance that new, efficient and low cost technologies may be available to contribute for the reduction of environmental impacts caused by this activity. So, this study aimed to evaluate the potential of duckweed as a technology for the treatment and recovery of liquid and gaseous effluents from pig farming. These macrophytes besides good results in reducing pollution parameters, specially nutrients (N and P), also produce biomass, with a high nutritional value. Two experiments were developed during the study. The first at real scale evaluated the efficiency of two serial ponds, with Landoltia punctata duckweed species, for the swine waste treatment after a pre-treatment using an anaerobic digester. Two experiments were developed during the study. The biomass production and crude protein (CP) content from duckweed were also observed for valorization at animal feed. For the second study, a pilot scale experiment, the effects of high CO2 concentrations (1500, 6000 and 100.000ppm) were tested in the carbon fixation, in view of GHG emissions reduction and absorption of nitrogen and phosphorus. After one year of monitoring, the duckweeds ponds had excellent results in effluent polishing for the evaluated parameters, with the respective efficiencies: TKN = 98%, NH3-N = 99%, Ptotal= 94%, COD = 96%, BOD5 = 95%, TS =92%, E.coli = 2 log. As for the duckweed biomass, an original matter productivity of 180g·m-2·day was observed (or 68ton·ha-1·year), with an average protein content of 35%, totalizing 24tCP·m-2·year. For the CO2 concentration evaluation, it is concluded that plants under 100.000ppm showed the highest growth by removing more CO2 and nutrients. The carbon fixation rate was 7.15gC·m-2·day (about 25 tonC·ha-1·year), and the NO3- and PO43- removal rates were 1,6 and 0,15mg·L-1·h respectively. Thus it is concluded that duckweed ponds may contribute to the sustainability of pig farms in Santa Catarina, through reducing environmental impacts caused by its liquid and gaseous effluents, moreover adding value to treatment by the protein biomass production