A ciência da compostagem

Se uma pilha de composto começa a cheirar mal, pode ser um sinal de que algo está errado. As  cascas de banana  que coloca no caixote do lixo acabarão por se decompor naturalmente, assim como todos os resíduos orgânicos, graças a microrganismos úteis no ambiente que se alimentam dos detritos em decomposição.

 

Compostagem é um processo para acelerar a decomposição natural de material orgânico, fornecendo as condições ideais para que os organismos que se alimentam de detritos prosperem, de acordo com o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA). O produto final deste processo de decomposição concentrado é o solo rico em nutrientes que pode ajudar as culturas, plantas de jardim e árvores a crescer.

 

O processo de compostagem

Os microrganismos são vitais para o processo de compostagem e são encontrados em todo o ambiente , disse Matthew Warsham, coordenador de sustentabilidade e energia da Universidade de Dayton, em Ohio

A chave para uma compostagem eficaz é criar um ambiente ideal para o crescimento dos microrganismos, calor, nutrientes, humidade e muito oxigênio.

 

De acordo com a Cornell University , há três etapas principais no ciclo de compostagem em que diferentes tipos de microrganismos se desenvolvem.

 

O primeiro estágio é tipicamente de apenas alguns dias, durante o qual microrganismos mesofílicos, ou microrganismos que crescem em temperaturas de 20 a 45 graus Celsius, começam decompor os compostos biodegradáveis. O calor é um subproduto natural desse processo inicial e as temperaturas aumentam rapidamente para mais de 40 ° C (104 graus F).

 

Os microrganismos mesofílicos são substituídos por microrganismos termofílicos (microrganismos que crescem no aumento das temperaturas) durante o segundo estágio, que pode durar de alguns dias a vários meses. Os micróbios termofílicos trabalham para decompor os materiais orgânicos . As temperaturas mais altas são mais propícias a decompor proteínas, gorduras e carboidratos complexos.

 

Além disso, durante o segundo estágio, as temperaturas continuam subindo e, se nãohouver cuidado, a pilha de compostagem pode ficar tão quente que pode acabar matando todos os microrganismos úteis . Técnicas como arejamento e reviravoltas ajudam a manter temperaturas abaixo de 65 ° C, bem como fornecem oxigênio adicional e novas fontes para os microrganismos termofílicos se decomporem.

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O terceiro estágio, que normalmente dura vários meses, começa quando os microrganismos termofílicos usam o suprimento disponível dos compostos. Nesse estágio, as temperaturas começam a cair o suficiente para que microrganismos mesófilos entrem em e transformem  a matéria orgânica restante em húmus utilizável.

 

Os organismos que ajudam

Existem duas classes principais de microrganismos de compostagem, conhecidos como aeróbios e anaeróbios.

 

Os aeróbios são bactérias que requerem níveis de oxigênio de pelo menos 5% para sobreviver e são os microrganismos de compostagem mais importantes e eficientes, de acordo com a Universidade de Illinois . Os aeróbios consomem o lixo orgânico e excretam produtos químicos como nitrogênio, fósforo e magnésio, que são nutrientes que as plantas precisam para prosperar.

 

Os microrganismos anaeróbicos são bactérias que não necessitam de oxigênio. Eles também não processam o lixo orgânico tão eficientemente quanto as bactérias aeróbicas. Os anaeorbs produzem substâncias químicas que ocasionalmente são tóxicas para as plantas, e fazem com que as pilhas de compostagem cheirem mal porque liberam sulfeto de hidrogênio, que cheira a ovos podres.

 

Cerca de 80% a 90% de todos os microrganismos encontrados nas pilhas de compostagem são bactérias, de acordo com a Cornell University. A percentagem restante de microrganismos são espécies de fungos , incluindo bolores e leveduras.

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Se houver muito carbono na pilha de compostagem, a decomposição ocorre numa taxa muito mais lenta, pois é gerado menos calor. Os microrganismos não são capazes de crescer e se reproduzir tão prontamente e, portanto, não são capazes de decompor o carbono tão rapidamente. Por outro lado, um excesso de nitrogênio pode levar a um cheiro desagradável de amônia e pode aumentar a acidez da pilha de composto, que pode ser tóxica para algumas espécies de microrganismos.

 

A umidade adequada também é vital para a saúde dos microrganismos que ajudam no processo de compostagem. Um teor de umidade entre 40 e 60 por cento fornece umidade suficiente para evitar que os microrganismos se tornem inativos, mas não o suficiente para que o oxigênio seja forçado a sair da pilha.

 

A quantidade de oxigênio dentro da pilha de composto também é importante, pois um déficit de oxigênio leva a microrganismos anaeróbicos ganhem terreno, e isso pode levar a um monte de composto fedorento. O oxigênio pode ser adicionado à pilha de compostagem, mexendo ou virando a pilha.

 

O que compostar:

 

Frutas e vegetais

Cascas de ovo

Borras de café e filtros

Sacos de chá

Cascas de nozes

Jornal picado, papel e papelão

Guarnições de jardim, incluindo grama, folhas, galhos e galhos

Plantas de casa

Feno e palha

Serragem

Lascas de madeira

Panos de algodão e lã

Secador e aspirador de fiapos

Cabelo e pele

Cinzas da Lareira

 

O que não compostar:

Certos tipos de folhas e galhos de árvores, como a nogueira preta, pois liberam substâncias que podem ser prejudiciais às plantas

Carvão ou cinza de carvão, pois podem conter substâncias nocivas às plantas

Laticínios, ovos, gorduras e óleos e  carne ou ossos de peixe e sucatas , devido a problemas potenciais de odor que atraem pragas, como roedores e moscas

Plantas doentes ou infestadas de insetos, como a doença ou insetos podem sobreviver e ser repassados ​​para outras plantas

Resíduos de animais domésticos (incluindo fezes de cães e gatos e de gatos usados), pois podem conter parasitas, bactérias ou vírus nocivos

Guarnições de jardim tratadas com pesticidas químicos; como os pesticidas podem matar organismos compostores

As empresas de compostagem comercial também recolhem produtos como recipientes de papel para alimentos e louças e talheres compostáveis que são especificamente rotulados BPI Certified Compostable.

Laticínios, ovos, produtos cárneos e gorduras normalmente não são recomendados para a pilha de compostagem, mas existem muitas instalações de compostagem comerciais maiores que são adequadas para lidar com os odores e patógenos que possam existir nesses produtos.

Compostagem ajuda a acelerar o processo de decomposição natural de materiais orgânicos.

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Se você não tem acesso a um sitio de compostagem comercial, começar em casa é tão fácil quanto montar uma pilha no canto do seu quintal. Muitas lojas vendem caixas de compostagem de vários tipos e tamanhos para acomodar á necessidade de cada casa.

 

Fonte//LivesCiense

Porque muitos graneleiros afundam.

Navios cargueiros afundam todo ano por causa da liquefação de sua carga.

Porque isto acontece?

Para quem trabalha em navios cargueiros, talvez seja menos perigoso transportar resíduos tóxicos ou explosivos do que cargas granuladas, como minério triturado.

Isto porque tais cargas são responsáveis pela perda de numerosos navios todos os anos. Em média, dez graneleiros afundaram por cada ano durante a última década.

Por quê?

Segundo Susan Gourvenec, professora de engenharia geotécnica da Universidade de Southampton (Reino Unido), cargas sólidas a granel, definidas como materiais granulares carregados diretamente no porão de um navio,podem repentinamente passar de um estado sólido para um estado líquido, um processo conhecido como liquefação.

Em 2015, o graneleiro Bulk Jupiter, um navio de 56 mil toneladas, afundou rapidamente a cerca de 300 km a sudoeste do Vietname, tendo apenas um dos 19 membros de sua tripulação sobrevivido.

Isso provocou advertências da Organização Marítima Internacional sobre a possível liquefação da bauxite, uma mistura natural de óxidos de alumínio e uma carga sólida relativamente nova.

Mais recentemente, em março de 2017, o gigantesco navio de carga Stellar Daisy também afundou subitamente enquanto transportava 260 mil toneladas de minério de ferro do Brasil para a China.

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Dos 24 tripulantes, 22 continuam desaparecidos. Uma das hipóteses apontadas para a possível causa do naufrágio é a liquefação do minério transportado, resultante de humidade excessiva.

Como ocorre a liquefação?

As cargas sólidas a granel são tipicamente materiais “bifásicos”, pois contêm água entre as partículas sólidas. Quando as partículas podem se tocar, o atrito entre elas faz o material agir como sólido (mesmo que haja líquido presente).

Quando a pressão da água sobe, as forças entre partículas reduzem-se e a resistência do material diminui. Quando a fricção é reduzida a zero, o material age como um líquido (mesmo que partículas sólidas ainda estejam presentes)

Uma carga sólida a granel aparentemente estável no cais pode se liquefazer se as pressões na água entre as partículas se acumularem enquanto elas são carregadas no navio. Isto é ainda mais provável se a carga for colocada no porão do navio com uma correia transportadora, o que é uma prática comum que pode envolver uma queda de altura significativa. A vibração e o movimento do navio e do mar durante a viagem também podem aumentar a pressão da água e levar à liquefação da carga.

Quando uma carga sólida a granel se liquefaz, ela pode se deslocar dentro do porão de um navio, tornando a embarcação instável. Uma carga liquefeita pode mudar completamente para um dos lados do navio, por exemplo. Se recuperar sua força e voltar a um estado sólido, permanecerá na posição deslocada, fazendo com que a embarcação incline. A carga pode então liquefazer novamente e mudar ainda mais, aumentando esse ângulo inclinado. A qualquer momento, a água pode entrar no casco do navio e este se tornar instável demais para recuperar o seu equilíbrio.

O problema

Muito se sabe sobre a física da liquefação de materiais granulares. No entanto, apesar da nossa compreensão deste fenômeno e das diretrizes em vigor para evitar que aconteça, a Organização Marítima Internacional tem códigos que regem a quantidade de humidade permitida em granéis sólidos , mesmo assim osnavios continuam afundando e levando sua tripulação consigo.

 

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Por que isso ainda acontece?

A resposta técnica, de acordo com Gourvenec, é que as orientações existentes sobre armazenamento e transporte de cargas sólidas a granel são simplistas demais. O potencial de liquefação depende não apenas da quantidade de humidade presente em uma carga a granel, mas também de outras características do material, como a distribuição do tamanho das partículas, a relação entre o volume de partículas sólidas e a densidade relativa da carga, bem como o método de carregamento e os movimentos do navio durante a viagem.

Motivos comerciais também desempenham um papel. Por exemplo, a pressão para carregar as embarcações rapidamente leva a um serviço mais vigoroso que pode aumentar a pressão da água nas cargas. Além disso, a “necessidade” de entregar a mesma tonelagem de material que foi carregado pode desencorajar a tripulação do navio a drenar cargas durante a viagem.

Como resolver

Para resolver esses problemas, a indústria naval precisa entender melhor o comportamento material das cargas sólidas a granel que estão sendo transportadas e criar testes apropriados para evitar liquefação.

De acordo com Gourvenec, novas tecnologias poderiam ajudar, como sensores no porão de um navio que monitorem a pressão da água na carga. Ou a superfície da carga poderia ser monitorada com lasers, para identificar quaisquer alterações em sua posição.

O desafio é desenvolver uma tecnologia rápida de instalar, barata e robusta o suficiente para sobreviver ao carregamento e descarregamento da carga.

O ideal seria combinar dados sobre a pressão da água e o movimento da carga com dados sobre o clima e os movimentos do navio para produzir um alerta em tempo real sobre se a carga está prestes a se liquefazer ou não.

 

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Com esta informação , a tripulação poderia então agir para evitar, por exemplo, que a pressão da água subisse muito ao drená-la dos porões de carga, ou poderia mudar o rumo do navio para evitar mau tempo a fim de reduzir os movimentos do navio. Se nada disso fosse possível, ao menos a tripulação teria uma hipótese de evacuar o navio.

 

Desta forma, poderíamos superar o fenômeno de liquefação e garantir que menos navios e tripulações fossem perdidos no mar.

Fonte//Hypescience