A compostagem é praticada desde a História antiga, porém de forma empírica. gregos, romanos, e povos orientais já sabiam que resíduos orgânicos podiam ser retornados ao solo, contribuindo para sua fertilidade (FERNANDES; SILVA, 1999).
Segundo, Fernandes e Silva (1999) e Cooperband (2004), o processo de compostagem passou a ser pesquisado e cientificamente realizado de forma sistematizada somente a partir de 1920, com Albert Howard na Índia. O cientista alterou o modo antigo da técnica de compostagem para processos controlados, definindo bases cientificas e incluindo a recirculação do chorume como parte do processo.
Naquela época, Albert Howard realizou o primeiro grande avanço na história da compostagem moderna em parceria com outros colaboradores. Juntos desenvolveram os procedimentos de compostagem e um método que ficou conhecido como “processo Indore” por causa da localidade em que foi posto em prática.
Diaz e Bertoldi (2007) e Addison (2000) complementam que os primeiros esforços para aplicação de compostagem na gestão de resíduos começam a ser documentados na Índia em 1933, e que Albert Howard, é considerado o fundador do movimento da agricultura orgânica, conhecido atualmente como o “Pai do método orgânico”.
Conforme Diaz e Bertoldi (2007), o processo Indore inicialmente usava apenas estrume animal e mais tarde passou a ser empilhado em camadas alternadas com materiais facilmente biodegradáveis como fezes humanas, lixo, e folhas em terreno aberto. Inicialmente o processo de compostagem durava cerca de 6 meses ou mais e o material era revolvido para aeração por duas vezes neste período. O lixiviado do material em compostagem era coletado e novamente introduzido para controlar a umidade das pilhas. Este artificio fazia com que o processo de compostagem ocorresse em meio aeróbio durante um curto período de tempo e depois na maior parte do tempo em meio anaeróbio, trazendo problemas operacionais e mau cheiro.
Ainda de acordo com os autores, o processo Indore foi modificado por outros pesquisadores e pelo próprio Albert Howard e utilizado pelo Ministério da Agricultura da Índia em 1949. Durante este período de aplicação e desenvolvimento do processo de compostagem, o Conselho Indiano de Agricultura em Bangalore melhorou o processo Indore e nomeou-o “processo Bagalore”. Uma modificação importante ao método Indore foi o uso de revolvimento da massa de resíduos com maior frequência com objetivo de manter o processo em meio aeróbio, favorecendo assim, a degradação mais rápida e a redução do período de compostagem (DIAZ; BERTOLDI, 2007).
A compostagem, segundo Fernandes e Silva (1999), Paz et. al. (2003), Budzialk
processo de bioxidação aeróbica exotérmica de um substrato orgânico heterogêneo, no estado sólido em que os compostos orgânicos sofreram mineralização e processos de neo- síntese, assumindo natureza coloidal, denominado composto.
Neste sentido, a matéria orgânica é utilizada por microrganismos termófilos ou mesófilos aeróbios, resultando na produção de CO2, H2O, substâncias minerais e matéria orgânica estável. A higienização ou eliminação dos microrganismos patogênicos presentes no lodo está diretamente ligada à elevação de temperatura durante a oxidação e o tempo de exposição.
Assim, de acordo com Torres de Carvalho (2002) e Fels et. al. (2014), como resultado deste processo de bioxidação, observa-se a produção de um composto de fácil manipulação, isento de microrganismos patogênicos, estabilizado e higienizado, de coloração escura e odor não agressivo e aspecto agradável, rico em matéria orgânica umidificada com grande aptidão agronômica, fornecendo nutrientes às plantas e atuando como condicionador de solos.
Entretanto, o processo de compostagem inicia-se com a oxidação da matéria orgânica facilmente degradável. Esta primeira fase é caracterizada pela decomposição. A segunda fase, é caracterizada pela estabilização, inclui não apenas a mineralização de moléculas lentamente biodegradáveis, como também processos mais complexos, tais como a humidificação de compostos ligno-celulósico.
Como o lodo de esgoto sanitário é constituído essencialmente por mateira orgânica, a Figura 1 apresenta o esquema simplificado para que ocorra a compostagem do mesmo.
Figura 1. Esquema simplificado de compostagem de lodo de esgoto sanitário
Fonte: (FERNANDES; SILVA, 2008)
Fernandes e Silva (2008), relatam que à medida que a compostagem se inicia, a população de microrganismos vai aumentando. No início do processo, há um grande crescimento de microrganismos mesofílicos. Com o aumento da temperatura resultante da atividade microbiológica na biodegradação, a população de microrganismos mesófilos diminui, enquanto a população de microrganismos termófilos aumenta.
Por serem extremamente ativos, os microrganismos termófilos provocam uma maior degradação da matéria orgânica, que consequentemente acaba elevando a temperatura o que elimina os organismos patogênicos.
Conforme Haug (2000), a técnica de compostagem envolve um processo aeróbio controlado de tratamento de resíduos orgânicos, que passam por etapas sucessivas de transformação sob a ação de diversos grupos de microrganismos. O resultado é um processo bioquímico altamente complexo, envolvendo duas fases distintas, a termofílica e a mesofílica, que são as etapas de cura e maturação respectivamente. Em Kiehl (2012), o processo de cura representado pela fase termofílica pode ser dividido em duas fases, a fitotóxica e a semicura.
Insam e Bertoldi (2007) explicam que na fase fitotóxica ocorre a liberação temporária de fitotoxinas (metabólitos intermediários, amônia, ácidos minerais, etc.), liberação de calor, vapor de água e gás carbônico, compreendendo temperaturas entre 25º a 40º C. A fase de semicura corresponde a bioestabilização com temperaturas entre 50° e 55º C, que ocorre após 10 a 20 dias, caracterizada pela neutralização da fitotoxidade.
Ainda conforme salientam Fernandes e Silva (2008), quando o substrato orgânico for sua maior parte transformada, a temperatura diminui e a população de microrganismos da fase termófilica se restringe, consequentemente a atividade microbiológica global se reduz de maneira significativa e os microrganismos da fase mesofílica se instalam novamente. Nessa fase, a maioria das moléculas facilmente biodegradáveis já foi transformada, o composto apresenta odor característico e já tem o início o processo de humidificação, característica típica da segunda etapa, denominado maturação.
Em síntese, como apresentado, o processo de compostagem envolve duas fases bem distintas a fase termofílica e a mesofílica, onde ocorrem três subfases respectivamente cura (fitotóxica e semicura) e a maturação. A Figura 2, ilustra as fases da compostagem durante o processo de degradação da matéria orgânica.
Figura 2. Verificação das temperaturas em função das fases da compostagem durante o processo de degradação da matéria orgânica
Fonte: (D´ALMEIDA; VILHENA, 2000)