III SYMPOSIUM ON AGRICULTURAL AND AGROINDUSTRIAL WASTE MANAGEMENT
MARCH 12-14, 2013-SAO PEDRO, SP, BRAZIL
DECOMPOSIÇÃO DE LODO DE ESGOTO E COMPOSTO DE LODO DE ESGOTO
E PODA DE ÁRVORE EM NITOSSOLO ÁLICO
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Sarah Mello Leite Moretti ; Edna Ivani Bertoncini ; Cassio Hamilton Abreu Junior
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Centro de Energia Nuclear na Agricultura/CENA/USP, Piracicaba-SP-Brasil, [email protected]; Agência
Paulista de Tecnologia dos Agronegócios, Pólo Centro Sul/APTA, Piracicaba-SP-Brasil,
[email protected]
RESUMO: O uso agrícola de lodo de esgoto e derivados no estado de São Paulo, além de
atender as exigências das legislações federais, também devem atender a legislação
paulista, e apresentar no mínimo 30% de degradação do C-total no período de 80 dias. Para
observar as taxas de degradação de um lodo de esgoto e de um composto produzido a
partir do mesmo lodo juntamente com poda de árvore de cidade triturada, realizaram-se dois
testes de respirometria, de acordo com metodologia modificada de CETESB, 1999. As
doses dos resíduos foram adicionadas em frascos contendo 500 g de solo coletado na
profundidade 0-0,20 m, de um Nitossolo Háplico álico, textura argilosa. No ensaio I para o
lodo de esgoto e composto, foram calculadas as doses para fornecer porcentagens da
necessidade em nitrogênio da cultura da cana de açúcar, em Mg ha-1: L1:21,2; L2:42,4;
C1:69,4; C2:138,9 ; C3:277,8. O ensaio II foi realizado apenas para o lodo de esgoto,
utilizando-se doses 5; 10; 15 e 20 vezes maiores que aquelas recomendadas no ensaio I:
L3:120; L4:240; L5:360; L6:480. O C-CO2 liberado foi quantificado por meio da medida de
condutividade elétrica. O lodo de esgoto apresentou menores taxas de degradação em
relação ao composto orgânico, mas a velocidade de decomposição do composto foi menor,
provavelmente, devido a presença de substâncias húmicas. Taxa de degradação próxima a
exigida pela legislação do estado de São Paulo foi atingida somente para a dose de lodo de
esgoto que foi 20 vezes superior a dose exigida pela cultura.
Palavras-chave: lodo sanitário, compostagem, respirometria
DECOMPOSITION OF SEWAGE SLUDGE AND SEWAGE SLUDGE COMPOST
WITH TREE PRUNING IN HAPLUDOX ALIC
ABSTRACT: Sewage sludge and sewage sludge compost can be used as fertilizer in
agricultural soil. However, in São Paulo state, in addition to requirements of the National
Environmental Agency and Agriculture Ministry, the decomposition rate of these wastes must
be at least 30% of total carbon, in a period of 80 days. In order to check the fraction of
degradation of sewage sludge and compost produced with the same sewage sludge and
pruning tree crushed, was performed a test according to the method of respirometry Bartha
(CETESB, 1999), modified. In bottles containing 500 g of Hapludox alic, clayey, collected
from 0-0.20 m layer, were added doses of wastes. In test I the doses of sewage sludge and
compost doses were calculated to supply the nitrogen need for sugarcane crop, in Mg ha-1:
L1: 21.2; L2: 42.4; C1: 69.4; C2: 138.9, C3: 277.8. In test II, only for the sewage sludge was
used doses of 5, 10, 15 and 20 times higher those used in test I. CO2 released from
decomposition process was measured by electrical conductivity. Sewage sludge had lower
degradation rates when compared to sewage sludge compost in all tested doses. However,
the decomposition velocity of organic compost was smaller than that of the sewage sludge,
probably, due, the presence of humic substances produced in composting process. Only, in
dose 20 times higher than that required by sugarcane, the rate of decomposition was close
to 30%, as suggested by São Paulo State legislation.
Keywords: sanitary sludge, composting, respirometry.
INTRODUÇÃO
No Brasil, o lodo de esgoto produzido na Estação de Tratamento de Esgoto de Franca
ETE-Sabesp/Franca foi pioneiramente utilizado na cultura do café, a partir do ano de 1999.
Porém, a partir de 2006, o uso de lodos sanitários foi restringido pela Resolução CONAMA
no 375 (BRASIL, 2006) no que concerne aos limites máximos permitidos de metais pesados
e patógenos, além da proibição do seu uso em hortaliças, raízes e tubérculos, como uma
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medida preventiva de saúde pública. Assim, a maioria dos lodos de esgotos produzidos no
Brasil não se enquadra na categoria passível de uso agrícola, necessitando de póstratamento para tal uso e a compostagem de lodos sanitários é indicada como um dos
processos redutores de vetores pela resolução no 380 (CONAMA, 2006).
O manejo inadequado desses resíduos orgânicos adicionados ao solo, como resíduos
com relação C/N muito alta ou muito baixa, podem proporcionar perdas do nitrogênio ou do
carbono do solo. Em função disso, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental –
CETESB, definiu para o estado de São Paulo, um mínimo de 30% de degradação do Corgânico de lodos biológicos no prazo de 80 dias, a fim de evitar o acúmulo de material
orgânico recalcitrante no solo (CETESB, 1999). Contudo, cabe ressaltar que há resíduos
que apresentam taxas de degradação do C-orgânico maior que 100%, representando a
decomposição, inclusive, da matéria orgânica nativa do solo, condição desfavorável em
solos sob condições tropicais, pobres em matéria orgânica.
As taxas de degradação encontradas, para lodos de esgoto adicionados ao solo, estão
na faixa de 20 a 60% do carbono orgânico total (Andrade et al., 2006), sendo que para
compostos orgânicos esses valores tendem a ser menores que 20%, em função da
humificação do material orgânico. Dessa forma, é importante conhecer as características do
material orgânico a ser utilizado, bem como o tipo de compostos orgânicos que o constituem
a fim de evitar danos e proporcionar melhorias ao sistema agrícola.
MATERIAL E MÉTODOS
O método utilizado para a realização do teste de respirometria foi o método de
Bartha (CETESB, 1999), modificado, que se baseia na captura, em solução padronizada de
hidróxido de sódio, do CO2 liberado pela atividade microbiana durante o processo de
decomposição do material orgânico presente no resíduo.
O lodo de esgoto utilizado foi proveniente da Estação e Tratamento de Esgoto da
cidade de Franca, ETE/SABESP-Franca, responsável pelo tratamento de esgoto doméstico
por processos aeróbios, anaeróbios e deságue em filtro prensa com adição de polímeros. O
mesmo lodo foi utilizado para a obtenção do composto orgânico por processo de
compostagem com resíduos de poda de árvore de cidade triturados que foi conduzido por
um período de 120 dias, em pilhas com revolvimento mecânico.
Em frascos foram adicionados 500 g de terra coletada de área de Nitossolo Háplico
álico, textura argilosa da profundidade de 0,20 m, irrigado até atingir 70% da sua capacidade
de campo, em seguida foram adicionadas as doses de resíduos.
Foram conduzidos dois ensaios com doses diversas de resíduos. No ensaio I as doses
foram calculadas para fornecer porcentagens da necessidade em nitrogênio de 100 kg ha-1
para a cultura da cana de açúcar, considerando para o lodo de esgoto a fração de 20% de
mineralização do N-total (CONAMA, 2006) e assumindo-se que mais 30% do N-total do lodo
de esgoto estariam prontamente disponíveis, isto é nas formas N-NO3- e N-NH4+. Sendo
assim, as doses de lodo de esgoto para o fornecimento de 100% e 200% da necessidade
em N da cultura da cana de açúcar foram em Mg ha-1: L1: 21,2; L2: 42,4. Para o composto
orgânico as doses foram calculadas para fornecer 50%, 100% e 200% da necessidade em N
da cultura, considerando a fração de 10 % de mineralização do N-total (CONAMA, 2006),
sendo em Mg ha-1 iguais a: C1: 69,4; C2: 138,9; C3: 277,8.
No ensaio II foram utilizadas doses 5, 10, 15 e 20 vezes maiores que aquela
recomendada para uso agrícola do lodo de esgoto para a cultura da cana, simulando
sucessivas aplicações do resíduo, nas doses em Mg ha-1 de : L3: 120; L4: 360 e L5: 480. Os
frascos contendo em seu interior pote com solução de NaOH 0,5 mol L-1, foram incubados a
25 2o C, até paralisação total da produção de CO2 em 03 determinações consecutivas. O
experimento foi conduzido com 03 três repetições, e diariamente foi quantificado o CO2
liberado por meio de medida da condutividade elétrica da solução de NaOH (Rodella &
Saboya (1999).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A estabilização das leituras no teste I de respirometria, para o lodo de esgoto, ocorreu
aos 213 dias. A evolução de CO2 foi crescente de acordo com as doses aplicadas, e a
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máxima taxa de decomposição foi de 9,7% do C-orgânico adicionado, para a dose 200%
(42,4 Mg ha-1) de lodo (Figura 1a). Este resultado é semelhante aquele observado por
Boeira & Ligo (2006), em teste feito com dois lodos de esgoto digeridos anaerobicamente
em que a fração de degradação do carbono orgânico desses resíduos orgânicos, aumentou
com as doses aplicadas. No segundo ensaio, a mesma tendência foi observada, isto é, as
taxas de decomposição do lodo de esgoto se elevaram com o aumento das doses
aplicadas, e a decomposição se estabilizou aos 135 dias (Figura 1b), sendo que a maior
fração de degradação obtida, foi para a maior dose aplicada de 480 Mg ha-1 que foi igual a
25%, taxa esta vinte vezes maior que a taxa recomendada para a cultura da cana.
Taxas de decomposição de lodo de esgoto em solos, na faixa de 20 a 60% do carbono
orgânico total adicionado têm sido encontradas na literatura (Andrade et al., 2006). As
baixas taxas de degradação de lodos de esgotos em solos quando comparado a outros
resíduos orgânicos, deve-se ao fato do material ser tratado de modo aeróbio e anaeróbio,
com degradação dos materiais facilmente decomponíveis, restando compostos orgânicos
mais recalcitrantes a decomposição.
Para o composto orgânico, a estabilização das leituras iniciou aos 241 dias, tempo
maior que para o lodo de esgoto nos ensaios I e II. Evidenciando que a velocidade de
degradação do composto orgânico é menor do que a velocidade de degradação do lodo de
esgoto. Contudo, para o composto orgânico foi observado uma maior fração de degradação
que o lodo de esgoto quando se considera o mesmo tempo de realização do teste. A menor
fração de degradação do composto de lodo de esgoto aos 213 dias foi igual a 11,5% para a
dose de 50% (69,4 Mg ha-1) da necessidade de N da cultura da cana, maior que a fração de
9,7% obtida com a dose de 200% (42,4 Mg ha-1) da necessidade da cultura da cana com o
lodo de esgoto.
Aos 241 dias a maior fração de degradação do composto orgânico foi observada para
a dose de 138,9 Mg ha-1, que seria a dose utilizada para fornecer 100% da necessidade em
N para a cultura da cana de açúcar. A maior taxa de decomposição observada com a
aplicação de composto poderia ser explicada pela melhoria nas propriedades químicas e
físico-químicas do lodo de esgoto quando submetido ao processo de compostagem, assim
como na redução de contaminantes disponíveis que poderiam prejudicar processos de
decomposição microbiana (Fontaine et. al, 2003).
Cabe ressaltar que o solo utilizado no ensaio foi retirado da camada 0-0,20 m de
Nitossolo Háplico, textura argilosa, e que a decomposição de resíduos orgânicos em solos
argilosos é lenta devido à associação estável da matéria orgânica com minerais de carga
variável como a caulinita, gibbsita, óxidos de ferro, e a fração silte que a protegem do seu
rápido decaimento (Bertoncini et al., 2008).
Logo, os resíduos orgânicos estudados se adequados a legislação ambiental quanto à
caracterização química e microbiológica proporcionariam ao solo um aumento no estoque
de carbono e liberação gradual de nutrientes para a planta. O composto orgânico torna-se
uma alternativa para o uso agrícola do lodo de esgoto, pois promove melhorias químicas e
físicas ao resíduo, além de sua esterilização.
Contudo, fica evidente neste estudo, que a taxa de degradação desse tipo de material
orgânico está abaixo do estabelecido pela legislação do estado de São Paulo de 30%
(CETESB, 1999). Assim, para que o uso agrícola desse resíduo se torne uma realidade é
necessária à realização de estudos aprofundados que comprovem que tais taxas e que
essas não trazem prejuízos agrícolas ou ambientais ao sistema solo-água-planta, mas
representam a presença de substâncias orgânicas de degradação mais lenta, que podem
ser representadas pelas substâncias húmicas no caso do composto orgânico, que
contribuíram com o aporte de matéria orgânica, almejado em solos sob condições tropicais.
CONCLUSÕES
- O lodo de esgoto apresentou menores taxas de degradação que o composto de lodo de
esgoto, refletindo a melhoria da caracterização do resíduo compostado e melhoria na
qualidade do solo.
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- O composto orgânico apresentou menor velocidade de degradação que o lodo de
esgoto, provavelmente pela presença de maior quantidade de substâncias húmicas.
- Taxas de degradação próximas às sugeridas pela legislação paulista foram obtidas
somente com a dose de lodo vinte vezes maior a dose agrícola recomendada, indicando
necessidade de atualização da legislação para resíduos provenientes de tratamentos como
a digestão anaeróbia e compostagem, que melhoram sua qualidade.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq pelo financiamento da pesquisa, Processo Número 575025/2008-5. À CAPES pelo
financiamento da bolsa de mestrado. À SABESP/Franca pelo apoio logístico no processo de
compostagem.
REFERÊNCIAS
Andrade, C. A.; Oliveira, C.; Cerri C. C (2006). Cinética de degradação da matéria orgânica de
biossólidos após aplicação no solo e relação com a composição química inicial. Bragantia, v.65, n.4,
p.659-668.
Bertoncini, E. I.; D’Orazio, V.; Senesi, N.; Mattiazzo, M. E. (2008). Effects of sewage sludge
amendment on the properties of two brazilian oxisols and their humic acids. bioresour. technol., 99:
4972–4979.
Boeira, R. C.; Ligo, M. A. (2007). Decomposição de lodos de esgoto em latossolo. Revista Brasileira
de Agroecologia, v. 2, n. 1, p. 208-211.
CETESB – Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental (1999). Norma P 4.230 - Aplicação
de biossólidos em áreas agrícolas: critérios para projeto e operação (Manual Técnico). São Paulo.
35p.
CONAMA. Conselho Nacional de Meio Ambiente (2006). Resolução n° 375, de 39 de agosto de 2006.
Brasília, Ministério do Meio Ambiente.
CONAMA. Conselho Nacional de Meio Ambiente (2006). Resolução n° 380, de 31 de outubro de
2006. Brasília, Ministério do Meio Ambiente.
Fontaine, S.; André, M,; Luc, A. (2003). The priming effect of organic matter: a question of microbial
competition? Soil Biology and Biochemistry, 35: 837-843.
Rodella, A. A.; Saboya, L. V. (1999). Calibration for condutimetric determination of carbon dioxide. Soil
Biology and Biochemistry, v.31, p.2059-2060.
Figura 1a. Ensaio I
Figura 1b. Ensaio II
Figura 1. Evolução de C-CO2 em função das doses de lodo de esgoto aplicadas.
Figura 2. Evolução do C-CO2 em função das doses de composto de lodo de esgoto
aplicadas em solo argiloso.