The acidification of pig slurry affecting ammonia and greenhouse gas emission emissions in automated composting process

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorComposting of pig slurry (DLS) is an important strategy to mitigate the environmental damage of intensive pig farms. Despite being a promising strategy, one of the problems from composting is still the losses of nitrogen (N) by volatilization of ammonia (NH3). Acidification of DLS before to addition to the piles, reducing the pH and thus, the piles, may be a possibility to circumvent this problem. However, little is known about the effect of acidification of DLS, not only on emissions of (NH3) as with respect to emissions of greenhouse gases (GEE) (CO2, CH4 e N2O) during the process, especially in automated systems where the addition of manure and mixing of piles are frequent. This study was conducted with the objective of evaluating the effect of acidification of pig slurry on ammonia and greenhouse gases emissions during an automated composting process. The study was conducted at the Federal University of Santa Maria, RS, during 154 days in compost piles containing the mixture of wood shavings and sawdust as substrate, with weekly additions of DLS, followed by two revolving piles during the first 106 days. Between 107 and 154 days were made only weekly turnings piles. Two treatments were tested, one with manure acidification with H3PO4 to pH around 6.0 and another without acidification. The evaluation of emissions of NH3 was carried out in semi-open static chambers, while the GEE was performed in static chambers. The pH of DLS was reduced on average 0.87 units with acidification compared to the original values and the average value of all applications was 5.84. In compost piles, the pH decreased from 8.11 to 6.72 on average during all period of the experiment. The concentrations of NH4+ at the end of the experiment were, on an average of two evaluated layers, 102.98 mg kg-1 in the pile without acidification and 398.81 mg kg-1 in the pile with acidification, while the levels of NO3- were 13.37 mg kg-1 in the pile without acidification and 1371.04 mg kg-1 in the pile with acidification. The cumulative emission of NH3 in the treatment with acidification was 32.6 g m-2, 70% lower than the treatment without acidification (107.8 g m-2). Acidification of DLS also reduced the cumulative CO2 emissions to the atmosphere of 91.65 kg m-2 to 69.05 kg m-2 (25%) and the CH4 of 639.97 g m-2 to 227.13 g m-2 (65%). On the other hand, acidification of DLS at the time of addition to the substrate increased the cumulative emission of N2O by 30.4 g N-N2O m-2 (130%) at 154 days of composting.A compostagem de dejetos líquidos de suínos (DLS) é uma importante estratégia para mitigar o passivo ambiental da suinocultura intensiva. Apesar de ser uma estratégia promissora, um dos problemas decorrentes da compostagem são, ainda, as perdas de nitrogênio (N) por volatilização de amônia (NH3). A acidificação dos DLS previamente a adição às pilhas, reduzindo seu pH e, consequentemente, das pilhas, pode ser uma possibilidade para contornar esse problema. Todavia, pouco se conhece sobre o efeito da acidificação dos DLS, não somente sobre as emissões de NH3 como no que tange às emissões de gases de efeito estufa (GEE) (CO2, CH4 e N2O) durante o processo, sobretudo, em sistemas automatizados, onde a adição de dejetos e o revolvimento das pilhas são frequentes. Esse trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar o efeito da acidificação de dejetos líquidos de suínos sobre as emissões de amônia e gases de efeito estufa durante um processo de compostagem automatizada. O trabalho foi conduzido na Universidade Federal de Santa Maria, RS, durante 154 dias, em pilhas de compostagem contendo a mistura de maravalha e serragem como substrato, com adições semanais de DLS, seguidas de dois revolvimentos das pilhas durante os primeiros 106 dias. No período entre 107 e 154 dias foram efetuados apenas revolvimentos semanais das pilhas. Foram testados dois tratamentos, sendo um com acidificação dos dejetos com H3PO4 até pH próximo a 6,0 e outro sem acidificação. A avaliação das emissões de NH3 foi realizada em câmaras estáticas semi-abertas, enquanto a de GEE foi realizada em câmaras estáticas. O pH dos DLS foi reduzido em média 0,87 unidades com a acidificação em relação aos valores originais, sendo o valor médio de todas as aplicações de 5,84. Nas pilhas de compostagem, o pH reduziu de 8,11 para 6,72 na média de todo período de condução do experimento. Os teores de NH4+ ao final do experimento foram, na média das duas camadas avaliadas, de 102,98 mg kg-1 na pilha sem acidificação e 398,81 mg kg-1 na pilha com acidificação, enquanto os teores de NO3- foram de 13,37 mg kg-1 na pilha sem acidificação e 1371,04 mg kg-1 na pilha com acidificação. A emissão acumulada de NH3 no tratamento com acidificação foi de 32,6 g m-2, 70% inferior ao tratamento sem acidificação (107,8 g m-2). A acidificação dos DLS reduziu, também, as emissões acumuladas de CO2 para a atmosfera de 91,65 kg m-2 para 69,05 kg m-2 (25%) e CH4 de 639,97 g m-2 para 227,13 g m-2 (65%). Por outro lado, a acidificação dos DLS no momento da sua adição ao substrato aumentou a emissão acumulada de N2O em 30,4 g N-N2O m-2 (130%) em 154 dias de compostagem