Jun 13, 2023
Avaliando o potencial de mitigação das mudanças climáticas proveniente da compostagem de resíduos alimentares
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7608 (2023) Citar este artigo 3285 Acessos 54 Altmetric Metrics detalhes O desperdício de alimentos é um constituinte orgânico dominante em aterros sanitários e um grande
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7608 (2023) Citar este artigo
3285 Acessos
54 Altmétrico
Detalhes das métricas
O desperdício de alimentos é um constituinte orgânico dominante dos aterros sanitários e uma grande fonte global de gases de efeito estufa. A compostagem de resíduos alimentares apresenta uma oportunidade potencial para a redução de emissões, mas faltam dados sobre a pilha inteira, as emissões à escala comercial e os factores biogeoquímicos associados. Usamos uma abordagem de balanço de massa micrometeorológico não invasivo, otimizada para pilhas tridimensionais de compostagem em escala comercial para medir continuamente as emissões de metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e dióxido de carbono (CO2) durante a compostagem de resíduos alimentares. As medições de fluxo de gases de efeito estufa foram complementadas com sensores contínuos de oxigênio (O2) e temperatura e amostragem intensiva para processos biogeoquímicos. Os fatores de emissão (FE) variaram de 6,6 a 8,8 kg CH4–C/Mg de desperdício de alimentos úmidos e foram impulsionados principalmente por eventos de baixa redox e irrigação. A compostagem resultou em baixas emissões de N2O (0,01 kg N2O–N/Mg de resíduos de alimentos úmidos). O valor global de FE (CH4 + N2O) para compostagem de resíduos alimentares foi de 926 kgCO2e/Mg de resíduos alimentares secos. As emissões de compostagem foram 38-84% inferiores aos fluxos equivalentes de aterro, com uma potencial poupança líquida mínima de 1,4 MMT CO2e para a Califórnia até ao ano 2025. Os nossos resultados sugerem que a compostagem de resíduos alimentares pode ajudar a mitigar as emissões. O aumento da rotação durante a fase termofílica e menos irrigação em geral poderiam reduzir ainda mais as emissões.
Estima-se que mais de um terço da produção alimentar mundial entre no fluxo de resíduos, onde contribui para as emissões de gases com efeito de estufa (GEE)1,2. As emissões médias de GEE ao longo do ciclo de vida provenientes da perda e desperdício de alimentos (PDA) são estimadas em 124 g CO2e per capita a nível mundial e 315 g CO2e per capita em países de rendimento elevado3. Nos EUA, o PDA varia entre 73 e 152 MMT/ano ou 223 a 468 kg per capita anualmente4 (MMT = milhões de toneladas métricas). As formas mais importantes de gestão de PDA no país são aterros (56%), combustão controlada (12%), co-digestão/digestão anaeróbica (8%) e tratamento de esgoto/água (6%), com a compostagem representando apenas cerca de 4,1. %5. Os resíduos alimentares têm a maior fração de carbono orgânico decomponível (C) quando comparados com outros resíduos orgânicos (madeira, papel e aparas de jardim), conduzindo à maior taxa constante de produção de GEE em aterros (2708 kg CO2e/t seca)6. Os aterros sanitários são a terceira maior fonte de emissões de CH4 no inventário de GEE dos EUA, devido principalmente à decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos ricos em C7,8,9,10. Estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV) sugerem que poderiam ser alcançadas poupanças consideráveis de GEE se os resíduos orgânicos fossem geridos através de compostagem aeróbica ou digestão anaeróbica, em vez de estratégias de gestão convencionais11.
A compostagem é uma forma de decomposição controlada da matéria orgânica. As práticas típicas de compostagem aeróbica em escala comercial incluem pilhas estáticas em vasos, leiras e aeração forçada12. Nos EUA, a compostagem é geralmente realizada em leiras e pilhas estáticas em instalações ao ar livre13. A decomposição da matéria orgânica em leiras e pilhas estáticas passa por quatro fases discretas e termicamente definidas durante a compostagem. A decomposição da fase inicial é caracterizada como mesofílica (25–40 °C) com a conversão do material mais facilmente degradável em dióxido de carbono (CO2) e produtos microbianos. O aumento da atividade microbiana e das temperaturas associadas leva a uma fase termofílica (40 a 65 °C). Altas taxas de atividade microbiana durante esta fase podem resultar na depleção de oxigênio (O2) e na prevalência de processos microbianos anaeróbicos, como a metanogênese14,15. As pilhas são reviradas mecanicamente regularmente durante o processo de compostagem para limitar o desenvolvimento de anaerobiose. À medida que a quantidade de material facilmente degradável diminui e a formação de material orgânico mais recalcitrante aumenta, a decomposição diminui e as temperaturas começam a esfriar durante a segunda fase mesófila. A fase final da compostagem é denominada maturação e é caracterizada pelo declínio da biomassa bacteriana e aumento de fungos à medida que as temperaturas retornam aos níveis ambientais14.