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AVALIAÇÃO DA BIODEGRADAÇÃO DE LODO DE INDÚSTRIA
CÍTRICA NO SOLO ATRAVÉS DO ENSAIO DE RESPIROMETRIA
Bruno Coraucci Filho(1)
Engenheiro Civil, formado pela Faculdade de Engenharia de Limeira
(UNICAMP), mestre em Engenharia Civil pela Escola Estadual de São
Carlos (USP), doutor em Hidráulica e Saneamento pela escola Politécnica
FOTO
de São Paulo (USP), professor Assistente no Departamento de
Saneamento e Ambiente, Faculdade de Engenharia Civil (FEC),
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
Antonio Roberto Siviero
Biólogo, formado pela Faculdade de Ciências Biológicas de Araras, mestre
em Ciências Biológicas - Área de Microbiologia, pela Universidade Estadual Paulista
(UNESP), doutorando na Área de Microbiologia Aplicada, Instituto de Biociências,
Universidade Estadual Paulista (UNESP) Campus de Rio Claro, professor Msc, Colégio
Técnico de Limeira - COTIL - (UNICAMP).
Luciana Carla Ferreira de Souza
Tecnóloga em Saneamento pelo Centro Superior de Educação Tecnológica - CESET,
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
Anjaina Fernandes de Albuquerque
Tecnóloga em Saneamento pelo Centro Superior de Educação Tecnológica - CESETmestranda na área de Saneamento e Recursos Hídricos, Faculdade de Engenharia Civil,
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
Endereço(1): Cidade Universitária “Zeferino Vaz” - Distrito de Barão Geraldo - Campinas, SP
- CP: 6021 - CEP: 13083-970 - Brasil - Tel.: (019) 239-7813 - Fax: (019) 239-4823.
RESUMO
Comparou-se o desempenho do respirômetro padrão de Bartha e de dois outros modelos
alternativos de 560 e 800 mL, utilizando-se lodo digerido de indústria cítrica com taxas de
aplicação de 0,0 tds/ha, 2,5 tds/ha e 5,0 tds/ha (toneladas de sólidos secos por hectare) em um
solo tipo “franco arenoso” (USDA), para verificar a melhor relação taxa aplicada/ tempo de
degradação do lodo, determinando-se o conjunto de melhor desempenho. Os respirômetros
alternativos foram montados segundo NUVOLARI (1996), e os respirômetros padrão de
Bartha de acordo com o projeto de Norma ABNT 01:603.06-607 (1993). Observou-se que o
tempo de biodegradação do lodo ocorreu quase que totalmente no período de 20 dias. Em
relação a produção de CO 2 conseqüente da biodegradação do lodo, verificou-se que o
respirômetro com volume de 800 mL apresentou boa reprodutibilidade, baixo custo e leituras
mais espaçadas no tempo sem riscos de avaliação da biodegradação, quando comparado ao
modelo padrão de Bartha para as taxas aplicadas.
PALAVRAS -CHAVE: Disposição de Lodo, Respirometria, Biodegradação no Solo.
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INTRODUÇÃO
O crescimento populacional das cidades, tende a agravar o problema de disposição dos lodos
de esgotos oriundos das ETE’s municipais. As quantidades geradas são grandes e as áreas nem
sempre disponíveis e adequadas. Então, torna -se necessário conhecer as quantidades e as
características do lodo gerado, para se decidir sobre sua disposição final.
O lodo de águas residuárias é resultante da remoção dos sedimentáveis (lodo primário) e dos
flocos biológicos (lodo secundário). Trata-se de um líquido mais concentrado em resíduos
sólidos que o esgoto bruto. No processo de tratamento, o mesmo passa por diferentes fases
como condicionamento químico e desidratação, digestão aeróbia e anaeróbia, espessamento
para que haja a estabilização da matéria orgânica e a diminuição dos volumes. O lodo em sua
constituição apresenta, matéria orgânica em diferentes estágios de degradação e tem sido
aplicado no solo com a finalidade de tratamento e/ou disposição, apresentando resultados
satisfatórios. Os solos, quando recebem matéria orgânica têm suas características alteradas e,
em termos agronômicos, há uma melhoria, sob vários aspectos. Segundo MATTHEWS
(1992), deve -se, no entanto, tomar algumas precauções nesse tipo de utilização uma vez que
um balanço deve ser mantido entre dois pontos de vista extremos; um deles é considerar que o
lodo é sempre um resíduo perigoso e que deve ser simplesmente disposto ou destruído; outro é
que o lodo é sempre um recurso utilizável, particularmente na agricultura, e que esse recurso
deve ser sempre utilizado. A determinação das quantidades e das características do lodo é
primordial para uma tomada de decisão nesse sentido.
No Brasil a maioria das cidades ainda não possuem sistemas de tratamento de esgotos mas,
futuramente terão de fazê-lo. O aproveitamento do lodo pode se tornar viável, em muitos casos
pode ser feito com a finalidade de melhoria de solos agrícolas; recuperação de áreas
degradadas; aplicação em parques, jardins, florestas, etc.
A presença de matéria orgânica melhora a estrutura do solo, interferindo favoravelmente na sua
capacidade de aeração, de drenagem, de retenção de água, de resistência à erosão e na
capacidade de troca catiônica. No entanto, o lançamento de lodo não pode ser feito
indiscriminadamente. Existem alguns problemas relacionados com a presença excessiva de
metais tóxicos, de nutrientes solúveis (principalmente nitratos que podem contaminar lençóis
freáticos) e a presença de patogênicos no lodo de esgotos municipais, que devem ser levados
em consideração, pois estão diretamente relacionados com taxas de aplicação de lodo ao solo
e com o tipo de cultura agrícola a ser utilizada. Entre outros estão os cuidados a serem
ressaltados, como os problemas de custo referentes ao volume de transporte de lodo no estado
líquido; a possibilidade de contaminação do lençol freático nos locais de aplicação; o problema
com os metais pesados e também os microrganismos patogênicos.
Para lançamento do lodo no solo foram recentemente definidas normas, na Europa e nos EUA,
elaboradas com base em pesquisas realizadas durante décadas. No Brasil, para que se possa
levar em consideração as peculiaridades relacionadas com os tipos de lodo, de solo, de clima, e
principalmente com a realidade econômica do país, é necessário que se estude formas de
aproveitamento e de lançamento no solo (NUVOLARI, 1996) e defina critérios para a sua
disposição e conseqüente definição de Norma Brasileira.
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Um dos aspectos relacionados com o lançamento de lodo no solo é a capacidade que este
apresenta em degradar a matéria orgânica. A velocidade com que essa degradação ocorre
depende das condições físicas, químicas e biológicas do solo e das quantidades de lodo
aplicadas.
O ensaio de respirometria baseia-se na medição do CO2 gerado no processo de degradação
de resíduos orgânicos no solo. Tem sido utilizado para estudar a interação entre os diversos
fatores intervenientes no processo de degradação de resíduos orgânicos no solo.
Sabe-se que a geração de CO2 aumenta com o incremento da taxa de aplicação. No entanto,
para os lodos que apresentam uma certa concentração de metais ou outros contaminantes, a
incubação a taxas crescentes pode, a partir de determinados valores, começar a interferir,
inibindo ou matando os microrganismos e diminuindo assim a geração de CO 2. Nesse caso,
através do ensaio de respirometria, pode-se também determinar a eventual toxicidade do lodo
aos microrganismos do solo.
OBJETIVO
Comparar o desempenho do respirômetro padrão de Bartha com dois outros modelos
alternativos, utilizando-se lodo digerido de indústria cítrica em um solo tipo “franco
arenoso”(USDA), e verificar a melhor relação taxa aplicada/tempo de degradação do lodo,
determinando-se o conjunto de melhor desempenho.
METODOLOGIA
A pesquisa foi desenvolvida segundo o Projeto de Norma ABNT - 01: 603.06-007 (1993),
com algumas inclusões e adaptações. Foram realizados alguns ensaios de caracterização do
solo e também do lodo, utilizados nessa pesquisa.
O lodo líquido digerido utilizado nos respirômetros é gerado no processo de tratamento
biológico das águas residuárias da indústria cítrica, e foi obtido na Estação de Tratamento de
Esgoto da indústria Citrosuco Paulista S/A, localizada no município de Limeira - SP. O solo
utilizado foi classificado como do tipo “franco-arenoso”(USDA) e coletado na área
experimental da Indústria Citrosuco Paulista S/A. O lodo foi caracterizado em seus parâmetros
físico-químicos de acordo com Standard Methods for Examination of Water and Wastewater
(1995) e Boletim Técnico - Métodos de análise química e mineralógica e física de solos (1986),
apresentando valor de pH de 6,55; sólidos totais de 85,65 mg/L, teor de matéria orgânica de
6,986% e umidade de 14,35%.
Para a avaliação da velocidade de degradação e eficiência do conjunto, foram montados 27
respirômetros sendo: 9 (nove) de Bartha (padrão); 9 (nove) alternativos com volume de 560
mL e 9 (nove) alternativos com volume de 800 mL; montados em triplicata de acordo com o
projeto de Norma ABNT 01.603.06-007 (1993). A Figura 1 ilustra os três modelos de
respirômetros utilizados no experimento. As taxas de aplicação de lodo utilizadas nos
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respirômetros foram baseadas em termos do conteúdo em toneladas de sólidos secos por
hectare (tds/ha), e distribuídas nos seguintes valores: taxa 0,0tds/ha (solo-controle); 2,5tds/ha e
5,0tds/ha. A avaliação dos resultados baseada pela quantidade de CO2 produzido nos
respirômetros num determinado período de tempo.
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CONCLUSÕES
Os resultados obtidos referentes aos respirômetros padrão de Bartha e aos alternativos com
volume de 560 mL e 800 mL tiveram algumas particularidades em relação a produção de CO2
.As Figuras 2, 3 e 4 apresentam o valor médio da produção de CO2 para cada leitura, nos
respectivos respirômetros durante o período de incubação.
O respirômetro de Bartha na taxa de aplicação de lodo de 2,5 tds/ha apresentou uma produção
total, média de três respirômetros, de 21,5 mg de CO2/50g de solo. Para a taxa de 5,0 tds/ha
apresentou 37,50 mg de CO2/50g de solo e o controle 12,36 mg de CO 2/50g de solo.
Observou-se que o tempo de biodegradação do lodo, ocorreu quase que totalmente no
período de 20 dias .
Nos respirômetros alternativos com volumes de 560 mL, para a taxa de aplicação de lodo de
2,5 tds/ha a produção total de CO2, média de três respirômetros, foi de 14,36 mg de CO2/50g
de solo, para taxa de 5,0 tds/ha foi de 26,96 mg de CO2/50g de solo. Para o solo controle a
produção de CO2 foi de 7,06 mg de CO2/50g de solo. Para as duas taxas aplicadas, o tempo
de degradação de 20 dias foi suficiente, igualando-se ao respirômetro de Bartha. Observou-se
que a produção de CO 2 no respirômetro alternativo na taxa de 2,5 tds/ha e 5,0 tds/ha foram
respectivamente de 2,1 mg de CO2/50g de solo e de 5,3 mg de CO2/50g de solo, ambas
menor que o CO 2 produzido no respirômetro de Bartha.
Nos respirômetros alternativos com volumes de 800 mL, para a taxa de aplicação de lodo de
2,5 tds/ha apresentou produção total de CO 2 de 16,6 mg de CO2/50g de solo, para a de 5
tds/ha de 34,3 mg de CO 2/50g de solo, e para o solo controle a produção foi de 7,3 mg de
CO 2/50g de solo. Comparando a taxa de 2,5 tds/ha com a mesma taxa aplicada no
respirômetro de Bartha, a produção de CO2 foi menor e da ordem de 0,1 mg de CO2/50g de
solo e observou-se um aumento na produção de CO 2 para taxa de 5,0 tds/ha da ordem de 1,8
mg de CO2/50g de solo.
Comparando os respirômetros alternativos com volume de 560 mL e o de volume de 800 mL,
observou-se um aumento na produção de CO2 neste último para uma mesma taxa aplicada. Na
taxa de 2,5 tds/ha este valor foi de 2,0 mg de CO 2/50g de solo e na de 5 tds/ha foi de 7,1 mg
de CO2/50g de solo. Os dados obtidos nos permite afirmar a viabilidade do emprego de
respirômetros alternativos com volume de 800 mL, devido a sua boa reprodutibilidade e baixo
custo quando comparado ao modelo padrão de Bartha para as taxas aplicadas. Tendo como
vantagem adicional realizar leituras mais espaçadas no tempo sem riscos de avaliação da
degradação.
Os resultados demonstram que a da biodegradação do lodo digerido de indústria cítrica em
solo tipo “franco-arenoso” se estabelece num tempo aproximado de 20 dias. Este lodo
apresentou velocidade de degradação semelhante a um lodo gerado numa estação de
tratamento de esgoto doméstico, para a taxa de aplicação de 5,0 tds/ha, utilizado por
NUVOLARI (1996), aplicando-se a mesma metodologia.
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FIGURA 1 - Modelo do respirômetro Padrão de Bartha e dos respirômetros
alternativos de 560 mL e 800 mL, respectivamente.
NUVOLARI (1996)
CETESB (1990)
LEGENDA
A -Tampa da cânula (vedação PARA _FILM);
B - Cânula (? int. 1 a 2mm);
C - Vedação com rolha de Borracha;
D - Braço lateral (? =40mm; H=100mm);
E - Solução de KOH - 0,4N;
F - Amostra de solo ou mistura lodo-solo (50g);
G - Frasco Erlenmeyer (250 mL);
H - Válvula;
I - Camada suporte (lã de vidro ou algodão);
J - Filtro de ascarita ou cal sodada (? =15mm e H=40mm);
A - Frasco de vidro (560 ou 800 mL) com tampa metálica;
B - Cânula (? int. 1 a 2mm);
C - Bequer de 20 mL para colocação da solução de KOH;
D - Vedação com rolha de borracha;
E - Mangueira de borracha (? 6mm;)
F - Tubo de vidro (? 6mm);
G - Amostras de solo ou da mistura solo-lodo (50g);
H - Presilhas de Mohr (para seccionamento do fluxo de
ar);
I - Camada suporte;
J - Filtro de ascarita ou de cal sodada (tubo de vidro ?
6mm, comp. 0,25m)
K - Tampa da cânula (vedação com papel PARA-FILM).
FIGURA 2 - Valor Médio da geração de CO2 durante o período, para cada leitura
realizada no respirômetro padrão de Bartha.
7
6
Solo Controle
5
2,5 tds/ha
5,0 tds/ha
4
3
2
1
0
0
1
2
4
7
9
11
15
17
21
24
31
38
Tempo de Incubação (dias)
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FIGURA 3 - Valor médio da geração de CO2 durante o período, para cada leitura
realizada no respirômetro alternativo de 560 mL.
7
6
Solo Controle
5
2,5 tds/ha
5,0 tds/ha
4
3
2
1
0
0
1
2
4
7
9
11
15
17
21
24
31
38
Tempo de Incubação (dias)
FIGURA 4 - Média da geração de CO 2 durante o período, para cada leitura realizada
no respirômetro alternativo de 800 mL.
6
5
Solo Controle
2,5 tds/ha
5,0 tds/ha
4
3
2
1
0
0
1
2
4
7
9
11
15
17
21
24
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Tempo de Incubação (dias)
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Teores: umidade, sólidos voláteis, carbono e Matéria orgânica. XXV COMBEA Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola e I Congresso Latino Americano de
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