UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA - EEL/USP
JULIANA CRISTINA ALVES CABRAL
PROPOSTA PARA TRANSFORMAÇÃO DO LODO GERADO EM ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS PARA RECICLAGEM E USO
AGRÍCOLA
LORENA
2012
JULIANA CRISTINA ALVES CABRAL
Proposta para transformação do lodo gerado em estação de
tratamento de efluentes industriais para reciclagem e uso agrícola
Projeto de monografia apresentado à
Escola de Engenharia de Lorena da
Universidade de São Paulo como
requisito parcial para obtenção do
título de Engenheiro Químico.
Área de Concentração: Engenharia
Ambiental
Orientador: Prof. Dr. Francisco José
Moreira Chaves
LORENA
2012
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer
meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que
citada a fonte.
Catalogação da Publicação
Serviço de Documentação Engenharia Química
Faculdade de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo
RESUMO
CABRAL, J.C.A. Proposta para transformação do lodo gerado em estação de
tratamento de efluentes industriais para reciclagem e uso agrícola. 2012.
Monografia de Conclusão de Curso – Faculdade de Engenharia de LorenaUniversidade de São Paulo, Lorena, 2012.
Esta pesquisa buscou avaliar a utilização do lodo proveniente do tratamento de
efluentes industriais para a reciclagem como fertilizante classe “B” ou
condicionador de solo, segundo o Ministério da Agricultura Pecuária e
Abastecimento (MAPA). No trabalho foi discutido os principais destinos do lodo
assim como as principais legislações e normas deste. O método empregado foi a
compostagem, com um resíduo estruturante, neste caso podas de gramas e
serragem de madeira. Desta forma foi possível atingir valores máximos de metais,
patogênicos e mínimos de substratos para a reciclagem deste resíduo no
Ministério da Agricultura e Pecuária (MAPA), seguindo a Política Nacional de
Resíduos Sólidos de 2010 que propõe o uso de um resíduo para a reciclagem do
mesmo para usar como insumo, neste caso agrícola. Os valores encontrados de
metais, patonogênicos e substratos demonstram que a compostagem foi eficaz
atingindo todos os valores permitidos na legislação. E ainda foi demonstrado que
segundo a NBR 10.004 de 2004 o lodo é um resíduo Classe II A – não inerte.
Palavras-Chave: Lodo de esgoto, uso agrícola, corretivo de solo, biossólido,
fertilizante classe B.
ABSTRACT
Cabral, J.C.A. Proposal for processing the sludge from industrial wastewater
treatment for recycling and agricultural use. 2012. Monografia de Conclusão
de Curso – Faculdade de Engenharia de Lorena- Universidade de São Paulo,
Lorena, 2012.
This study aimed to evaluate the use of sludge from the treatment of industrial
wastewater for recycling as a Class “B” fertilizer or soil conditioner, according to
the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (MAPA). In this work, the main
destinations for the sludge have been discussed as well as the main laws and
regulations involved in this. The employed method was composting with a
structural residue, which in this case were pruning grasses and wood sawdust.
This method led to maximum values of metals and pathogens and minimum
values of recyclable substrates of this waste at the Ministry of Agriculture and
Livestock (MAPA), following the National Solid Waste Policy from 2010 that
proposes the recycling of wastes in order to be used as inputs, which in this case
is an agricultural input. Metal, pathogen and substrate values demonstrate that
composting was effective, achieving all allowed values by the law. Moreover, it has
been demonstrated that, according to NBR 10.004 from 2004, sludge is a II A
Class waste – not inert.
Keywords: Sewage sludge, agricultural use, biosolids, soil conditioner, biosolid,
fertilizer Class B.
SUMÁRIO
SUMÁRIO ............................................................................................................... 6
SUMÁRIO EXECUTIVO ........................................................................................ 10
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 13
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 15
2.1.
TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO EM DIVERSOS PAÍSES .................... 15
2.2.
DISPOSIÇÃO DO LODO DE ESGOTO .................................................................. 17
2.2.1. Incineração................................................................................................. 18
2.2.2. Disposição oceânica ................................................................................... 19
2.2.3. Disposição superficial.................................................................................. 19
2.2.4. Aterro sanitário ............................................................................................ 19
2.2.5. Uso agrícola ................................................................................................ 20
2.3.
LEGISLAÇÃO ESPECÍFICA PARA A DESTINAÇÃO DO LODO .................... 22
2.4.
NUTRIENTES ................................................................................................. 27
2.4.1. Macronutrientes .......................................................................................... 28
2.4.2. Nutrientes secundários................................................................................ 28
2.5.
METAIS PESADOS .......................................................................................... 29
2.6.
TOXICIDADE E CARÁTER CANCERÍGENO DO LODO ............................................. 30
2.7.
PATONOGÊNICOS .......................................................................................... 31
2.8.
COMPOSTAGEM ............................................................................................ 32
2.8.1 O Processo de Compostagem ..................................................................... 33
2.8.2. Estabilização do material ............................................................................ 37
2.8.3. Redução ou eliminação de organismos indesejáveis .................................. 37
2.8.4. Redução ou eliminação de substâncias tóxicas .......................................... 38
2.8.5. Disponibilidade ou concentração de nutrientes ........................................... 38
2.8.6. Melhoria na capacidade de condicionamento do solo ................................. 39
2.8.7. Condições Recomendadas para a Compostagem ...................................... 39
a) Temperatura ..................................................................................................... 39
b) Valor pH ............................................................................................................ 40
c) Umidade ............................................................................................................ 41
d) Tamanho dos fragmentos ................................................................................. 41
e) Relação Carbono/Nitrogênio (C:N) ................................................................... 41
f) Resíduos estruturantes ...................................................................................... 42
2.8.8. Dimensões das pilhas ................................................................................. 43
2.8.9. Duração da compostagem .......................................................................... 44
2.8.10. Sistema de leiras revolvidas ...................................................................... 44
2.9.
2.10.
VERMICOMPOSTAGEM ................................................................................... 45
USO SE OLIGOQUETAS COMO BIOINDICADORES ............................................ 46
3. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................. 48
3.1.
Formação das leiras ................................................................................... 48
3.2.
Temperatura ............................................................................................... 49
3.3.
Umidade ..................................................................................................... 49
3.4.
Oxigênio para os microorganismos ............................................................ 50
3.5.
Amostragem ............................................................................................... 50
3.6.
A Norma ABNT NBR ABNT 10.004 ............................................................ 51
3.7.
Substratos/Metais Pesados/Microbiológico ................................................ 51
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................ 52
5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........................................................... 65
5.1 Conclusões…………………………………………………………………….……..65
5.2 Recomendações………………………………...…………………………….…….66
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 67
ANEXO A - Fluxograma para o destino do lodo de esgoto....................................83
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Tabela
dos
resíduos
estruturantes
mais
utilizados
na
compostagem...................................................................................43
Tabela 2- Limites de Contaminantes admitidos na Instrução Normativa n°
27.....................................................................................................55
Tabela 3- Limites de Metais Pesados admitidos na Instrução Normativa n°
27....................................................................................................55
Tabela 4- Resultado do biossólido para lixiviado na NBR 10.004 de
2004................................................................................................57
Tabela 5- Resultado do biossólido para solubilizado na NBR 10.004 de
2004................................................................................................60
Tabela 6- Macronutrientes e especificações dos fertilizantes na Instrução
Normativa n° 25..............................................................................61
Tabela 7- Macronutrientes
secundários
e
Micronutrientes
na
Instrução
Normativa n° 25..............................................................................62
LISTA DE FIGURAS
Figura 1-
Taxa de utilização do lodo de esgoto para fins sustentáveis nos
EUA....................................................................................................16
Figura 2-
Curva padrão da variação da temperatura durante o processo de
compostagem....................................................................................34
Figura 3-
Variações
típicas
de
alguns
parâmetros
durante
a
compostagem...................................................................................35
Figura 4-
Lodo
da
Geomembrana
(Geotube)
e
Lodo
do
Leito
de
Secagem..........................................................................................48
Figura 5-
Leira montada com lodo e resíduos estruturantes...........................49
Figura 6-
Peneiração das amostras.................................................................50
Figura 7-
Amostras embaladas para os laboratórios.......................................51
Figura 8-
Temperatura diária da leira..............................................................52
Figura 9-
Umidade semanal da leira...............................................................53
Figura 10-
Presença de fungos nas leiras (manchas brancas).........................54
10
SUMÁRIO EXECUTIVO
Os problemas dos efluentes industriais são parcialmente resolvidos em
todo o mundo, pois o tratamento deste gera lodo que pode chegar até 50% do
custo de uma Estação de Tratamento de Efluentes. O destino deste lodo gera
grande polêmica, porque atualmente o maior destino é aterro sanitário, mas este
pode ser reciclado e reutilizado como fertilizante agrícola classe “B” ou como
condicionador de solo, como é proposto pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e
Abastecimento (MAPA).
Para a consolidação da proposta deste trabalho houve a necessidade de
desenvolvimento de uma pesquisa, utilizando o método da compostagem, que
tinha como principais objetivos:

Demonstrar que o lodo de esgoto industrial pode ser utilizado
como fertilizante classe “B” e/ou condicionador de solo;

Identificar a legislação brasileira do uso do lodo de esgoto;

Avaliar o método da compostagem como redutor de agentes
patogênicos;

Analisar os parâmetros da ABNT 10.004 de 2004 e ainda os
parâmetros exigidos pelo MAPA em suas Instruções Normativas (IN);

Discutir o potencial carcinogênico do lodo de esgoto para a
saúde humana.
Para que fosse possível atingir os objetivos, todo o trabalho foi estruturado
de maneira lógica e racional, onde são abordados os experimentos e ainda as
novas tendências para o destino adequado do lodo de esgoto.
1. Revisão Bibliográfica
Esta seção trata, com maior detalhamento, sobre o uso do lodo de esgoto
em diversos países e ainda quais são os atuais descartes destes. Também são
realizadas
considerações
quanto
à
legislação
brasileira,
destacando
principalmente a evolução do MAPA ao longo dos anos e quando este registrou o
lodo industrial.
Após se constatar uma diretriz para a transformação deste rejeito ou
resíduo de origem industrial como fertilizante e/ou condicionador de solo é
discutido
seu
poder
agrícola,
baseando-se
principalmente
em
seus
macronutrientes e micronutrientes. Cabendo que também são considerados e
11
abordados os aspectos dos metais pesados, e a concentração limite preconizada
pela legislação ambiental destes, isto é de extrema importância porque se trata de
um lodo industrial.
Outro aspecto em pauta neste trabalho e revisto neste capítulo é relativo ao
poder carcinogênico do lodo industrial. São discutidos pontos de vista científicos
de autores, que consideram o quanto este resíduo ou lodo pode e deve ser
reciclado sem trazer riscos para a saúde humana.
2. Material e Método
Nesta seção é discutido, com base na revisão bibliográfica realizada, como
seriam construídas as leiras de compostagem e quanto de cada componente
seria compostado. Ainda é detalhado como são realizadas as amostragens e
como seria o monitoramento para verificar se o projeto estava conforme
planejado.
3. Resultado e Discussão
Nesta seção é apresentada uma discussão sobre os principais resultados
obtidos do projeto para a transformação do lodo proveniente de estação de
tratamento de efluentes industriais para o uso como fertilizante ou condicionador
de solo. Esta seção apresenta, constata e registra os subsídios necessários para
a elaboração das conclusões finais sobre a proposta apresentada no trabalho.
4. Conclusões e Recomendações
Esta seção finaliza o trabalho proposto, com a apresentação das principais
conclusões que foram obtidas pelo desenvolvimento das atividades específicas
planejadas e que em síntese são:

O lodo proveniente de estações de tratamento de efluentes
industriais pode ser regularizado e legalizado para o uso agrícola, sendo
denotado como condicionador de solo e não podendo ser enquadrado como
fertilizante Classe “B” pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
(MAPA);

O método da compostagem eleva a temperatura das leiras, sendo
que os parâmetros temperatura, umidade, pH e oxigênio devem ser monitorados
diariamente;

Que, especificamente, o lodo gerado na Central de Tratamento da
Gesco pode ser classifico como Classe II A - Não Inerte, conforme NBR ABNT
10.004:2004. E, segundo a Resolução CONAMA nº 375 (2006), como Classe A;
12

E pela literatura, estudada e discutida, que o lodo proveniente de
efluentes industriais pode não apresentar potencial cancerígeno, podendo ser,
caso a caso, utilizado para fins agrícolas, sem causar riscos à saúde pública. E
ainda, que a quantidade de metais pesados presentes (que conferem
periculosidade), neste resíduo pesquisado é baixa, com similaridade aos resíduos
gerados em estações de tratamentos de efluentes domésticos.
13
1. INTRODUÇÃO
Quando se realiza o processo de tratamento de efluentes industriais,
resolve-se apenas parte de um problema ambiental na indústria, i s s o porque,
no tratamento são gerados produtos finais, como o efluente tratado, que é o
objetivo principal do tratamento, o lodo, este sendo gerado no processo físicoquímico, onde se tem a utilização de produtos químicos auxiliares, e na fase
biológica,
onde
grande
parte
é
carga
orgânica,
além
dos
gases,
predominantemente o CO2 no processo por lodo ativado. O efluente tratado deve
atender a padrões legais de qualidade para ser lançado ao meio ambiente e,
dependendo do processo utilizado, os gases gerados são reaproveitados ou
tratados e lançados à atmosfera. Já a destinação do lodo ainda é um grande
desafio para as indústrias, pois ainda existe um preconceito por parte dos
órgãos decisores com este tipo de lodo.
Atualmente o lodo de esgoto proveniente do tratamento de efluentes
industriais é destinado a aterro sanitário, porém este gera odores desagradáveis
além do chorume, que é de difícil tratamento duvido à recalcitrância. Além
destes problemas apresentados a quantidade de aterros disponíveis está
ficando escassa, e a própria população que habita em áreas ao redor já está
contra este tipo de prática. Devido a difícil destinação deste resíduo este pode
chegar a 60% do custo de uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE).
A presença de componentes ou substâncias indesejáveis é inevitável,
como os microrganismos patogênicos, metais pesados e outros poluentes
orgânicos. Estes fatores podem provocar impactos ambientais negativos, tanto
para o ser humano, quanto para o meio ambiente, que, possivelmente,
reduziriam os benefícios gerados com o tratamento de efluente.
Por sua vez, o lodo é apontado como um excelente adubo orgânico e
pode representar um insumo de grande valor para a agricultura, por
apresentar na sua composição elementos fundamentais para o crescimento
das
plantas,
como
macronutrientes
e
micronutrientes,
atuando
como
condicionador de solo e/ou fertilizante agrícola. Assim, entre as principais
opções de disposição do lodo no ambiente é indicada, sempre que possível,
a sua reciclagem na agricultura, quando este apresentar características
adequadas em atendimento aos padrões estabelecidos pela legislação
vigente. Então, antes apontado como um problema, o lodo agora passa a ser
14
um insumo com potencial de contribuir para uma agricultura sustentável.
Diante dessas considerações, fica evidente a necessidade de se estudar
técnicas e processos que visem à def inição de um mé todo se guro para o
destino deste “resíduo”. Para isto, foi adotado o método de compostagem, que é
a biodegradação por microorganismos onde estes transformam lodo que possui
alta complexidade química em um adubo seguro e estável. Foram pesquisadas
na literatura as melhores maneiras aplicação deste processo, pois como se trata
de um mecanismo bioquímico complexo, as variáveis como Temperatura,
Umidade e Valor pH (ideal para os microorganismos), são críticas para a
garantia de desempenho do sistema.
Para a consolidação da proposta deste trabalho houve a necessidade de
desenvolvimento de uma pesquisa, utilizando o método da compostagem, que
tinha como principais objetivos:

Demonstrar que o lodo de esgoto industrial pode ser utilizado como
fertilizante classe “B” e/ou condicionador de solo;

Identificar a legislação brasileira do uso do lodo de esgoto;

Avaliar o método da compostagem como redutor de agentes
patogênicos;

Analisar os parâmetros da ABNT 10.004 de 2004 e ainda os
parâmetros exigidos pelo MAPA em suas Instruções Normativas (IN);

Discutir o potencial carcinogênico do lodo de esgoto para a saúde
humana.
Para que fosse possível atingir os objetivos, todo o trabalho foi estruturado
de maneira lógica e racional, onde são abordados os experimentos e ainda as
novas tendências para o destino adequado do lodo de esgoto.
15
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1.
TRATAMENTO E DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO EM DIVERSOS PAÍSES
No tratamento de efluentes é gerado, pelas indústrias ou pelo esgoto
sanitário, o lodo por meio de diferentes sistemas como processos físicos,
químicos e biológicos, visando à remoção de substâncias indesejáveis,
viabilizando
o
lançamento
do
efluente
no
corpo
receptor,
atendo
às
concentrações de poluentes estabelecidas pela legislação vigente.
Na maioria das vezes, o gerenciamento do lodo é compreendido de
atividades com elevado grau de complexidade e também de alto custo. Apesar
do lodo, corresponder a apenas de 1% a 2% do volume de esgoto tratado, pode
chegar a atingir cerca de 60% do total gasto com a operação de sistemas de
tratamento de esgoto. Kroiss e Zessner (2007) revelam que, na Áustria, o
tratamento e a disposição do lodo gerado em ETE atingem, aproximadamente,
50% dos custos do tratamento das águas residuárias, o que corresponde a
10% das tarifas pagas pelo serviço de saneamento. O mesmo percentual de
50% também é apresentado por Leblanc, Matthews e Richard (2008) que
ocorreu nas cidades de Ontário e Greater Moncton, no Canadá.
Na Europa, estima-se que em 2005 tenham sido produzidos 9 milhões
t/ano de lodo, e a expectativa é que, em 2015, esse valor tenha um incremento
de 50% (MULLER et. al., 2007). Entre os países da União Européia, estima-se
que 45% do lodo produzido foram aplicados na agricultura (UN-HABITAT,
2008).
Nos Estado Unidos, no ano de 2004, o país gerava mais de 7 milhões
de toneladas em massa seca de lodo (LEBLANC; MATTHEWS; RICHARD,
2008), sendo que 55% foram destinadas para áreas agrícolas, de silvicultura,
e restauração de solo. A Figura 1 mostra a porcentagem de uso benéfico do
lodo nos EUA (UN-HABITAT, 2008).
16
Figura 1: Taxa de utilização do lodo de esgoto para fins sustentáveis nos EUA
(adaptado de UN-HABITAT, 2008).
Ainda nos EUA, no estado da Califórnia a produção de lodo foi cerca de
77.400 de t/seca em 2007; 91% do lodo produzido é direcionado para culturas
de milho, sorgo, trigo e alfafa. No Colorado, 78,2% das 21.670 t/ secas de lodo
gerado em 2007 foi destinado para cultivos de milho, trigo, aveia, girassóis,
sorgo e forrageira. Devido ao clima semiárido, Colorado depende da água da
chuva e de degelo. O uso do lodo como fertilizante em épocas de chuva permite
o incremento das plantações (UN-HABITAT, 2008).
Em contraste, na África, o acesso ao saneamento é limitado, variando de
menos de 16% em Burkina Faso a 90 % em áreas urbanas de Senegal
(SPINOSA, 2011).
Na China, embora o uso do lodo e da compostagem seja antigo, apenas
agora existem planos de gestão e manejo devido ao aumento das estações de
tratamento. Em 2009, 1993 estações tratavam de 105.600.000 t/d de esgoto, e
destas menos de 25% das estações estavam equipadas para tratar do lodo
gerado, sendo que menos de 10% tinham eficiência no tratamento. No
entanto, o governo chinês vem investindo na melhoria do tratamento e
considerando o uso sustentável do lodo (XU, 2011). Embora a disposição em
aterro seja mais comum, a falta de espaço e o alto custo da operação têm
tornado o uso agrícola mais interessante.
17
Na América Latina alguns países têm se destacado na gestão do lodo.
Devido à maior cobertura de rede de esgoto nesses países, fez-se necessário
lidar de maneira adequada com o resíduo gerado, dentre eles destacam-se
México e Brasil (JIMÉNEZ, 2011).
No Brasil, em 2008, 55,2% dos municípios tinham coleta de esgoto e
menos de 1/3 (28,5%) tratavam o esgoto coletado. A região sudeste tem a
maior proporção de coleta e tratamento de esgoto (48,4%) contrastando com a
região Norte (7,6%) (IBGE, 2008). O potencial de utilização do lodo gerado na
agricultura é considerável uma vez que o agronegócio é uma atividade
econômica importante para o país, contribuindo com aproximadamente 30% do
PIB (ANA, 2006).
No estado de São Paulo, a ETE Franca foi a primeira a reciclar lodo na
agricultura, em 1998, na cultura de café. Entre 1999 a 2007 foram elaborados 80
projetos para o uso na agricultura, beneficiando 12 municípios, porém pouco se
diz ao respeito do uso de lodo industrial. A quantidade de lodo gerado nesse
período foi de 87.285 toneladas, destinados ao cultivo de café, milho, citros e
cana-de-açúcar. Outras estações de tratamento que destinam parte do lodo
gerado para agricultura são e m Jundiaí, Lavapés, São José dos Campos e
Presidente Prudente.
Os principais cultivos que recebem esse insumo são de
cana-de-açúcar, rosas de corte e pinhão manso (OLIVEIRA e col., 2010).
2.2.
DISPOSIÇÃO DO LODO DE ESGOTO
Diversas opções têm sido propostas para a disposição final de tal resíduo.
No Brasil, podem ser citadas as aplicações em plantações florestais, reuso
industrial com produção de agregado leve, fabricação de tijolos e cerâmica,
conversão em óleo combustível, recuperação de áreas degradadas e,
principalmente, uso agrícola (FERREIRA et al., 1999; TSUTIYA, 2001).
Segundo Andreoli et al. (2001) mais de 90% de todo lodo produzido no
mundo tem sua disposição final por meio de dois processos principais que são a
disposição em aterros sanitários e o uso agrícola. Outros métodos conhecidos
são a de disposição oceânica, a disposição superficial e a incineração.
Outras formas de disposição do lodo, até agora pouco utilizadas, mas
altamente promissoras, incluem as alternativas de reuso industrial na fabricação
18
de agregado leve para construção civil, fabricação de tijolos e telhas cerâmicas,
produção de cimentos e componentes de mistura asfáltica (AL SAYED;
MADANY; BUALI, 1995; AZIZ; KOE, 1990; LIEW, 2004; LUO; LIN, 2007;
SCHWABE; LEÃO; CAVALCANTI, 2001; TARUYA; OKUNO; KANAYA, 2001;
TERATANI; OKUNO; KOUNO, 2001). E, ainda, o coprocessamento do lodo,
em composição com palha de arroz para produção de energia por intermédio
da digestão anaeróbia que vem sendo usada no Japão (KOMATSU et al.,
2007).
Ainda pode ser usado
no
crescimento e
produção
de enzimas
específicas, em especial as proteases alcalinas, muito usadas na produção de
detergentes, tendo em vista o fato do lodo possuir concentrações de carbono,
nitrogênio, fósforo e outros nutrientes (DROUIN, 2007). Dickinson e Rutherford
(2006) e Song
et
potencialidade
do
al.
(2007)
lodo
desenvolveram
estudos
que
mostram a
como inoculante para a remediação de solo
contaminado com óleo diesel. Há também tratamentos que são considerados
como processos de disposição final, podendo-se destacar a conversão do lodo
em óleo combustível, a pirólise e a oxidação úmida (TSUTIYA, 2002).
As principais destinações do lodo de esgoto são:
2.2.1. Incineração
Este método utiliza a decomposição térmica via oxidação, tornando o
resíduo menos volumoso, menos toxico, ou convertendo-o em gases ou resíduos
incombustíveis. Os sólidos voláteis do lodo são queimados na presença de
oxigênio, transformando em dióxido de carbono e água. É uma alternativa
utilizada nos Estados Unidos, Europa e Japão, porém no Canadá esta ocorrendo
um processo de desativação dos incineradores, visto que a população tem se
manifestado contra esta técnica, incentivando processos mais ecológicos
(BETTIOL et al., 2000).
Na USEPA (1999) é apresentado que, com a incineração, o volume
original de biossólido é reduzido aproximadamente até 20%, representando uma
grande vantagem da técnica. Segundo a mesma fonte, algumas regiões dos
Estados Unidos usam os incineradores como unidades reservas quando outras
opções de gerenciamento não podem ser executadas. Era considerada, até
pouco tempo, uma técnica em que o beneficiamento do material não
19
representava nenhuma condição de reaproveitamento. No entanto, nesse caso,
os componentes do lodo não são reaproveitados diretamente, mas, de acordo
com Spinoza (2007), o Japão já utiliza as cinzas como ingredientes para a
indústria de cimento Portland e outros processos de solidificação termal. Porém,
o autor destaca que o incremento crescente nos custos de energia se tem
mostrado como um fator limitante na continuidade do processo.
2.2.2. Disposição oceânica
Esta disposição representa cerca de 6% dos biossólidos produzidos nos
Estados Unidos e na Europa, sendo que atualmente vem sendo substituída pelo
uso agrícola. A pratica foi proibida nos Estados Unidos e desde o ano de 1992
não é mais utilizada (BETTIOL et al., 2000). Segundo Tsutiya (2001)
provavelmente no futuro bem próximo não haverá mais a disposição oceânica de
lodos.
2.2.3. Disposição superficial
Esta técnica ocorre através do espalhamento do lodo em grandes áreas,
com ou sem a incorporação, para que ocorra sua oxidação, porém existem
problemas ambientais relacionados ao odor, presença de vetores, à lixiviação e a
contaminação do lençol freático com elementos traço e nutrientes. Também
necessita de grandes áreas com características determinadas localizadas em
locais de fácil acesso próximas a centros urbanos (ANDREOLI et al., 1997).
Tsutiya (2001) confirma que um sistema mal projetado trará problemas em
contaminação de águas superficiais e subterrâneas, ar, podendo tornar o solo
impróprio para usos futuros.
2.2.4. Aterro sanitário
A disposição do lodo em aterro sanitário vem se tornando inviável sob os
aspectos técnico e operacional. Isso porque essa alternativa não é sustentável
em longo prazo, devido à saturação da capacidade dos aterros, à forte rejeição
por parte da população do entorno, ao custo relativamente elevado das áreas
existentes para sua implantação e às dificuldades de encontrar áreas que
atendam às necessidades técnicas. Grecca (1994) destaca ainda os problemas
advindos da lixiviação de líquidos percolados, a emissão de gases, a vida útil
20
limitada e a dificuldade cada vez maior em encontrar locais apropriados para
sua instalação em regiões metropolitanas. Além disso, de acordo com Saabye,
Krüger e Schwinning (1994), a disposição em aterro requer tecnologia de
adequação ambiental cada vez mais sofisticada, o que confere alto custo para
cada tonelada de resíduo a ser disposto.
No caso de um aterro ser mal projetado acarretará em poluição do ar,
através da exalação de odores, fumaça, gases tóxicos ou material particulado;
poluição das águas subterrâneas pela infiltração de líquidos percolados
(BETTIOL et al., 2000).
De acordo com o Primeiro Inventario Brasileiro de Emissões Antrópicas de
Gases de efeito Estufa no Brasil, elaborado pela Cetesb, as duas maiores fontes
de produção de metano são os aterros sanitários e o tratamento anaeróbio de
esgotos e águas sanitárias (DIAS, 2009). O metano está entre os gases que mais
contribui para o aquecimento global, assim sendo responsável junto a outros
gases pelo efeito estufa. A emissão do metano pode durar por até 40 anos após
o fechamento do aterro sanitário (TEIXEIRA, 2009). Além da produção do gás
metano, o processo de anaerobiose decorrente da decomposição da matéria
orgânica sem o oxigênio, comum nos aterros sanitários acaba gerando vários
outros poluentes (INACIO & MILLER, 2009).
Na Austrália, não é permitida a disposição de resíduos sólidos com teores
de matéria orgânica superiores a 5%, em aterros sanitários (PARRANVICINI et
al., 2007). Em Québec, o governo estabeleceu uma política que favorece a
recuperação de resíduos municipais; em face disso, instituiu a adoção da green
tax referente ao valor de 10$ por tonelada de resíduo municipal, tal como o
biossólido, se for aterrado ou incinerado (HÉRBERT, 2007). Também, na
Suécia essa forma de disposição final foi proibida desde janeiro de 2005
(LINDBERG et al., 2007).
2.2.5. Uso agrícola
A aplicação de lodo em solo agrícola, em decorrência da riqueza de
matéria orgânica e nutrientes dessa matriz, tem sido a maneira mais difundida de
disposição em diversos países do mundo, pois é um caminho mais
economicamente viável além de ser mais sustentável, pois transforma um resíduo
em um produto de comercial. Estima-se que nos EUA 54% do lodo de esgoto
21
produzido são aplicados em solo agrícola, enquanto no Reino Unido 64%, França
e Irlanda 62%, Dinamarca 55%, Luxemburgo 47%, República Checa 45%,
Bulgária 40%, Bélgica e Itália 32%, Alemanha 30%, Hungria 26%, Polônia 14%,
Áustria e Finlândia 12%. Segundo Alméri (2010) no Brasil apenas 3% do lodo
gerado é aplicado na agricultura.
Os trabalhos científicos examinados demonstraram os efeitos benéficos do
lodo nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, dentre os quais se
destacam: elevação do pH; redução da acidez potencial; aumento da
disponibilidade de macronutrientes; redução da erosão; aumento dos teores de
matéria orgânica, redução dos efeitos adversos à saúde causados pela
incineração, diminui a dependência de fertilizantes químicos, e melhora as
condições para o balanço do CO2 pelo incremento da matéria orgânica no solo
(SIMONETE et al., 2003; NASCIMENTO et al., 2004). Além disso, a matéria
orgânica contida nos biossólidos pode aumentar o conteúdo de húmus, que
melhora a capacidade de armazenamento e de infiltração da água no solo,
aumentando a resistência dos agregados e reduzindo a erosão (BETTIOL e
CAMARGO, 2000).
Quanto aos aspectos químicos, a aplicação de lodo ao solo tem propiciado
elevação dos teores de fósforo (SILVA et al., 2002), de carbono orgânico
(CAVALLARO et al., 1993), da fração humina da matéria orgânica (MELO et al.,
1997), do pH, da condutividade elétrica e da capacidade de troca de cátions
(OLIVEIRA et al., 2002).
Segundo Soares (2005), os solos brasileiros, na sua maioria, são
ácidos, apresentam baixos teores de nutrientes e baixos níveis de matéria
orgânica que tendem a diminuir ainda mais em razão da intensiva exploração
agrícola. Nesse sentido, novas práticas que contribuem com a melhoria das
características do solo vêm sendo difundidas, como o uso do lodo, possibilitando,
assim, a recuperação da fertilidade dos solos tropicais.
O lodo de esgoto tem apresentado bons resultados como fertilizante para
diversas culturas, dentre elas soja e trigo (BROWN et al., 1997), milho (SILVA et
al., 1997), feijão e girassol (DESCHAMPS & FAVARETTO, 1997), sendo,
portanto, um fertilizante potencial em diversas condições de solo e clima. Barros
et al. (2002) verificaram ocorrência de aumento dos teores de nitrogênio em
plantas, que foram proporcionais ao aumento das doses de lodo de esgoto
22
adicionadas, enquanto Silva et al. (2002) comprovaram que o biossólido utilizado
obteve eficiência 25 % superior à do superfosfato triplo como fonte de fósforo
para o milho.
Vem sendo observado ao redor do mundo o temor causado pelos picos
extremos alcançados pelos preços dos fertilizantes em 2009 (FIXEN, 2009),
estimulando diversas ações, como o desenvolvimento e a implementação de
boas práticas para o uso eficiente de fertilizantes. Essas discussões visam
atualizar e fomentar a utilização correta de nutrientes aplicados nos cultivos
agrícolas, tanto por razões econômicas e ambientais, em curto prazo, quanto por
razões de gerenciamento da exploração de nutrientes obtidos de fontes não
renováveis, como no caso dos fertilizantes fosfatados.
2.3.
LEGISLAÇÃO ESPECÍFICA PARA A DESTINAÇÃO DO LODO
Diante do aumento da produção de lodo gerado em ETE e sua crescente
utilização em áreas agrícolas, ficou evidente a necessidade de criar legislações
específicas para enquadrar, organizar, regulamentar e orientar o uso agrícola
do lodo e de seus produtos derivados, garantindo a segurança ambiental e
sanitária do seu gerenciamento. Com isso, estabelecer critérios para o uso
agronômico do lodo, visando à adequação ambiental das áreas com potencial
para aplicação do material e à seleção das culturas que serão exploradas,
possibilita uma melhor aceitação e uma boa rentabilidade aos produtores
rurais, garantindo, assim, a sustentabilidade dessa alternativa ao longo do
tempo.
No Estado do Paraná, as pesquisas com lodo começaram a serem
desenvolvidas em 1989 e, em 1993, foi iniciado um programa multidisciplinar
com o objetivo de gerar tecnologias e critérios seguros para o uso do lodo
como fertilizante. O programa contou com a participação de várias instituições
de ensino e pesquisa, prefeitura, além de órgãos financiadores para o
desenvolvimento das pesquisas, que serviram de base para a publicação do
Manual técnico para a utilização agrícola do lodo de esgoto no Paraná.
Em 2004, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, conforme a norma
ABNT NBR 10.004, estabeleceu uma classificação para resíduos sólidos que os
enquadra em duas classes: como Classe I aqueles considerados perigosos e
23
Classe II os considerados não perigosos. Para esta segunda classificação os
resíduos são divididos em não inertes (II-A) e inertes (II-B). O lodo de esgoto é
classificado como resíduo sólido, Classe IIA – não inertes. Na definição de
resíduos sólidos apresentada na NBR 10.004, estão incluídos, entre outros
materiais, os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e os
gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição. Posto isto,
devem ser gerenciados conforme exigências dos órgãos reguladores específicos
para esse tipo de material.
Em 29 de agosto de 2006, o Conselho Nacional do Meio Ambiente
(CONAMA), publicou a Resolução nº 375, que “define critérios e procedimentos
para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de
esgoto sanitário e seus produtos derivados, e dá outras providências” (CONAMA,
2006), que por sua vez, não abrange o lodo proveniente de uma estação de
tratamento de efluentes e processos industriais. É vetada, inclusive, a utilização
de:
•
material proveniente de estação de tratamento de efluentes de
instalações hospitalares, de portos e de aeroportos;
•
resíduos de gradeamento;
•
resíduos de desarenador;
•
material lipídico sobrenadante de decantadores primários, de
caixas de
•
gordura e de reatores anaeróbios;
lodos provenientes de sistema de tratamento individual, coletados
por veículos, antes de seu tratamento em uma estação de tratamento
de esgoto;
•
lodo de esgoto não estabilizado;
•
lodos classificados como perigosos de acordo com as normas
brasileiras vigentes.
Em 02 de agosto de 2010 foi sancionada a Lei no 12.305, que institui a
Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Dentro desta nova Lei destaca-se
o “Tratamento de Efluentes Industriais”, que vai desde a solução de problemas
como o lançamento de efluentes recalcitrantes sem tratamento em rios como a
destinação do lodo gerado nestas ETEs. Nesta nova Lei se conceitua resíduo
sólido como:
24
“material, substância, objeto ou bem descartado resultante
de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação
final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado
a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como
gases
contidos
em
recipientes
e
líquidos
cujas
particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede
pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para
isso soluções técnicas ou e cono mica men te in viáveis
e m fa ce da me lho r te cno log ia d isponí ve l” (BRASIL,
2010).
Com a instituição da PNRS, o gerenciamento de resíduos sólidos nas
ETEs deve atentar aos princípios, objetivos, instrumentos, diretrizes, metas e
ações instituídas pela lei, com vistas à gestão integrada e ao gerenciamento
ambientalmente adequado dos resíduos sólidos. Nesse sentido, o gerenciamento
de resíduos deve seguir a seguinte ordem de prioridade: “não geração, redução,
reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final
ambientalmente adequada dos rejeitos” (BRASIL, 2010). A PNRS denomina
rejeitos
como
possibilidades
os
“resíduos
sólidos,
depois
de
esgotadas
todas
as
de tratamento e recuperação por processos tecnológicos
disponíveis e economicamente viáveis, não apresentem outra possibilidade
que não a disposição final ambientalmente adequada” (BRASIL, 2010).
Já o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento criou Instruções
Normativas sobre a utilização do lodo de esgoto na agricultura. Nas publicações
de Instruções Normativas e Decretos, apresentam alguns aspectos e limites
caso se pretenda registrar o lodo de esgoto como produto para utilização na
agricultura:
No Decreto nº 86.955, de 18 de fevereiro de 1.982 fica definido a inspeção
e fiscalização da produção e do comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes,
estimulantes ou biofertilizantes destinados à agricultura.
O referido decreto ainda define fertilizantes como:
fertilizante simples, fertilizante misto, fertilizante orgânico,
fertilizante
organo-mineral,
fertilizante
composto;
e
inoculantes (substância que contenha microorganismos com
atuação favorável ao desenvolvimento vegetal).
25
O Decreto nº 86.955 fica revogado pelo Decreto nº 4.954, de 14 de Janeiro
de 2004, que dispõe sobre a inspeção e fiscalização da produção e do comércio
de fertilizantes, corretivos, inoculantes ou biofertilizantes destinados à agricultura.
Este decreto define fertilizantes como:
Fertilizante
mineral,
mononutriente,
fertilizante
fertilizante
binário,
orgânico,
fertilizante
fertilizante
ternário,
fertilizante com outros macronutrientes, fertilizante com
micronutrientes, fertilizante mineral simples, fertilizante
mineral misto, fertilizante mineral complexo, fertilizante
orgânico simples, fertilizante orgânico misto, fertilizante
orgânico composto, fertilizante organomineral; e inoculantes
se divide em suporte e pureza do inoculante.
A Instrução Normativa (IN) nº 10, de 06 de M a i o de 2004, aprova as
disposições sobre a classificação e os registros de estabelecimentos e produtos,
as exigências e critérios para embalagem, rotulagem, propagando e para
prestação de serviço, bem como os procedimentos a serem adotados na
inspeção e fiscalização da produção, importação, exportação e comércio de
fertilizantes, corretivos, inoculantes e biofertilizantes, destinados à agricultura.
A Instrução Normativa nº 5, de 23 de Fevereiro de 2007, aprova as
definições e normas sobre as especificações e as garantias, as tolerâncias, o
registro, a embalagem e a rotulagem dos fertilizantes minerais, destinados à
agricultura, conforme anexos (de I a VI), ficando revogada a Instrução Normativa
SARC nº 10, de 28 de outubro de 2004.
A Instrução Normativa nº 15, de 22 de Dezembro de 2004, aprova as
definições e normas sobre as especificações e as garantias, as tolerâncias, o
registro, a embalagem e a rotulagem dos fertilizantes orgânicos simples, mistos,
compostos, organominerais e biofertilizantes destinados à agricultura, conforme
os anexos desta instrução.
A Instrução Normativa nº 23, de 31 de Agosto de 2005, aprova as
definições e normas sobre as especificações e as garantias, as tolerâncias, o
registro, a embalagem e a rotulagem dos fertilizantes orgânicos simples, mistos,
compostos, organominerais e biofertilizantes destinados à agricultura.
Ficando revogada a Instrução Normativa SARC nº 15, de 22 de dezembro
de 2004. Nesta Instrução ainda se diz a respeito do lodo de esgoto no qual será
26
exposto na Instrução Normativa n° 25.
A Instrução Normativa nº 25, de 23 de Julho de 2009, aprova as normas
sobre as especificações e as garantias, as tolerâncias, o registro, a embalagem e
a
rotulagem
dos
fertilizantes
orgânicos
simples,
mistos,
compostos,
organominerais e biofertilizantes destinados à agricultura, conforme os anexos
desta presente instrução.
Nesta Instrução se definem os fertilizantes orgânicos simples, mistos,
compostos e organominerais quanto à matéria prima utilizando, podendo ser da
classe A, B, C e D. O fertilizante Classe "B" é o que em sua produção, utiliza
matéria-prima oriunda de processamento da atividade industrial ou da
agroindústria, onde metais pesados tóxicos, elementos ou compostos orgânicos
sintéticos potencialmente tóxicos são utilizados no processo, resultando em
produto de utilização segura na agricultura. Quanto ao lodo de esgoto de origem
sanitária é considerado como Classe “D”.
O lodo de esgoto, que pode ser usado na forma de sólido, deverá ser
classificado de acordo com o Capítulo III da IN, como granulado, pó, farelado e
farelado grosso; no caso de estar na forma fluida, terá de apresentar
informações, tais como densidade, percentagens mássicas (peso e nutrientes
por peso de produto) e massa por volume (gramas por litro). Os fertilizantes
sólidos
terão,
ainda,
que
apresentar
a
forma
e
a
solubilidade
dos
macronutrientes primários (N-P-K) indicadas como percentagem mássica.
São
também
apresentados
detalhes
sobre
os
macronutrientes
secundários e micronutrientes (cálcio, magnésio, enxofre, boro, cloro, cobalto,
cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel, silício, zinco) dos produtos na forma
sólida ou líquida, inclusive com percentuais mínimos que deverão ser garantidos
para que o material seja usado como fertilizante. Ainda especif ica os
parâmetros a umidade, carbono orgânico, CTC, pH, relação C/N, relação
CTC/C (Anexo III da IN).
Outros detalhes sobre fertilizantes, foliares e para fertirrigação, e
tolerâncias em relação às garantias
do produto,
registro
de
produtos,
embalagens, rotulagens, entre outras questões, também são apresentadas
nessa instrução.
Publicada no Diário Oficial da União de 09 de Junho de 2006, a
I n st ru çã o No rm a t i va n° 27 apresenta as concentrações máximas admitidas
27
para agentes fitotóxicos, patogênicos ao homem, animais e plantas, metais
pesados tóxicos, pragas e ervas daninhas, contidos nos fertilizantes, corretivos,
inoculantes e biofertilizantes produzidos, importados ou comercializados.
Os limites estabelecidos para a maioria dos metais pesados são
bastante restritivos quando comparados aos estabelecidos pela Resolução n°
375/2006 do CONAMA.
Os metais arsênio,
chumbo,
cromo, mercúrio,
níquel e selênio
apresentam limites máximos admitidos maiores em condicionadores de solo do
que fertilizantes, com exceção de cádmio. São ainda estabelecidos valores
máximos para coliformes termotolerantes, ovos viáveis de helmintos e
Salmonella sp.
2.4.
NUTRIENTES
O lodo de esgoto pode ser usado como fertilizante ou inoculador de solo
devido aos seus nutrientes que segundo Fixen (2009) o uso deste no solo tem
um ganho de eficiência, pois embora as reservas e os recursos mundiais para N,
P, K e S sejam adequadas num futuro previsível, os custos dos fertilizantes
aumentarão com o tempo à medida que forem consumidos os materiais mais
facilmente extraídos. Entre os nutrientes citados, o autor apresenta como mais
limitante o fósforo, o qual, com a tecnologia atual apresenta para as reservas
mundiais longevidade média de exploração estimada para 93 anos, tendo a
África do Sul como o país com o maior prazo (605 anos). Para as reservas
brasileiras de fosfatos as estimativas estão limitadas atualmente, segundo o
mesmo autor, em 43 anos de exploração.
Ainda o lodo de esgoto tem apresentado poder agrícola igual ou superior
se comparado aos fertilizantes minerais, conforme foi obtido por Lourenço et al.
(1996), Favaretto et al. (1997), Deschamps & Favaretto (1997) e Tamanini (2004).
Quanto a composição química do lodo de esgoto depende de sua origem e
dos tratamentos de depuração às quais ele é submetido. Em geral, é um material
rico em matéria orgânica (40-60%), em macronutrientes como nitrogênio,
fósforo e potássio e em alguns micronutrientes, como zinco, manganês e
cobre (CHENG et al., 2007; LAKE, 1987).
28
2.4.1. Macronutrientes
Segundo Cheng et al. (2007), o nitrogênio é considerado como o
elemento-chave para o desenvolvimento e crescimento das plantas, fazendo
parte da estrutura de um grande número de moléculas importantes para as
células como as proteínas, o ácido nucléico e a clorofila. Além disso, tem- se
observado que a sua presença aumenta o pH do solo, diminuindo, assim, sua
acidez. A associação entre o nitrogênio e o aumento do pH foi apontada por
Berton, Camargo e Valadares (1989) como uma possível explicação para o fato
e, segundo os autores, o aumento ocorre em virtude da oxidação do N-orgânico
para a formação do íon amônio.
O fósforo (P) é o segundo elemento essencial para o crescimento e
desenvolvimento das plantas e encontra-se presente na sua estrutura celular
(BRADY; WEIL, 1999, apud CHENG et al.,2007). Apesar de alguns autores
levantarem
dúvidas
sobre
o
potencial
do
biossólido
em aumentar
a
disponibilidade de fósforo no solo (CRIPPS; MATOCHA, 1991), a maioria das
publicações aponta uma expressiva melhoria do solo com relação ao fósforo
disponível. Outra questão importante relacionada ao fósforo é o fato de que as
fontes naturais de fosfatos são finitas. Isso aponta a necessidade de buscar
fontes alternativas de fosfato, sendo esse elemento insubstituível na nutrição dos
vegetais (MONTAG; GETHKE; PINNEKAMP, 2007).
O potássio (K) é o terceiro elemento mais importante para o
desenvolvimento e produtividade das plantas. A importância do potássio é,
entre outras, a manutenção do estado da água nas plantas (CHENG et al.,
2007).
Ainda que o K esteja presente em quantidades reduzidas no biossólido,
apresenta-se sob a forma inorgânica, estando prontamente disponível para ser
assimilado pelas plantas, sendo de grande interesse (PIERZYNSKI, 1994).
Porém, em razão do seu baixo teor, não é descartada a possibilidade de ser
realizada suplementação desse elemento por fertilizantes químicos quando
aplicado
biossólido
como
insumo
agrícola
(ANDREOLI;
PEGORINI;
FERNANDES, 2001).
2.4.2. Nutrientes secundários
Embora a produção de alimentos tenha acompanhado o crescimento
populacional, problemas de deficiência nutricional têm aumentado, afetando
29
quase metade da população mundial, especialmente mulheres grávidas,
adolescentes e crianças, as deficiências ocasionadas pela falta de ferro (Fe),
iodo (I), selênio (Se), vitamina A e zinco (Zn) são atualmente as que causam
maior preocupação em relação à saúde humana, principalmente nos países em
desenvolvimento. Devido a isto é de extrema importância ter teores mínimos de
micronutrientes para a produção de fertilizantes.
Estima-se que um terço da população mundial vive em países
considerados de alto risco em relação à deficiência de Zn, sendo sugerido que
um quinto da população mundial pode não estar ingerindo este nutriente em
quantidade suficiente (HOTZ; BROWN, 2004).
Ferreira et al. (2002a) explica que os alimentos consumidos no Brasil
possuem um valor zinco normais e compatíveis com os da literatura
internacional. Entretanto, os autores relatam que a concentração de Se nos
alimentos de origem vegetal consumidos no Brasil é considerada baixa, em
relação aos padrões internacionais. Estima que haja de 0,5 a 1,0 bilhão de
pessoas com provável carência de Se (WELCH, 2008).
O selênio, que antes era classificado como metalóide, foi o mais recente
elemento incluído na lista dos micronutrientes de plantas (WEN; LI; CHEN,
1988), embora sua essencialidade já tivesse sido comprovada para os animais
e o homem no início da década de 60, porém na IN n° 27, que trata de
fertilizantes utilizando lodo industrial, seu valor não é incluído. Já para
condicionador de solo é utilizado como contaminante tendo um limite aceitável
de 80 mg/kg.
Um micronutriente muito discutido é o níquel que passou da categoria de
tóxico para essencial e tem sido incluído nas legislações de fertilizantes IN n° 25
que exige um teor total mínimo de 0,005 % em aplicação no solo. Porém quando
se trata de condicionador de solo, IN n° 27, este é tratado como contaminante
tendo seu valor máximo admitido de 175 mg/kg.
2.5.
METAIS PESADOS
A presença de metais pesados constitui uma das principais limitações ao
uso do lodo na agricultura. Há uma ampla faixa de variação nos limites
toleráveis de teores de metais pesados nos fertilizantes entre as legislações
30
de diversos países (MALAVOLTA et al., 2006). Isso demonstra orientações não
uniformes no estabelecimento das normas e necessidade de mais pesquisas
sobre o assunto.
Alguns estudos nacionais e internacionais indicam que os metais
pesados tóxicos adicionados via fertilizantes podem aumentar seus teores na
parte
comestível
das
plantas (PAN; STEVENS; LABNO, 2004; SILVA;
FURTINI NETO; CHANG, 2009) e/ou apenas no solo, sem atingir níveis críticos
(MORTVEDT, 1985; RAMALHO; AMARAL SOBRINHO; VELLOSO, 1999), ou
ainda, podem não contribuir de modo relevante para aumentar o teor no solo
e na planta (MULLA; PAGE; GANJE, 1980; MORTVEDT, 1987; CAMARGO et
al., 2000; SANTOS et al., 2002). Argumenta-se que, as taxas de metais
pesados tóxicos adicionados são relativamente baixas, seja devido às doses
aplicadas para suprimento dos micronutrientes serem sempre pequenas, ou
pelo baixo teor nas fontes de macronutrientes (MALAVOLTA et al., 2006).
Segundo Andreoli & Pegorini (2001), o uso agrícola do lodo de esgoto foi
exaustivamente pesquisado em todo o mundo, não havendo registro de nenhum
efeito adverso sobre o ambiente, por exemplo, poluição com metais pesados,
quando o mesmo foi utilizado seguindo qualquer uma das diferentes
regulamentações existentes.
2.6.
TOXICIDADE E CARÁTER CANCERÍGENO DO LODO
A
CETESB questiona o uso do lodo proveniente de estação de tratamento de
efluentes industriais como composto agrícola no Parecer Técnico 011/08/ESRI de
15/04/2008 elaborada pela funcionária da Cetesb de São Paulo Julia Alice
Ferreira. Esta alega que o lodo possui substâncias carcinogênicas porque é
gerado em estações de tratamentos de efluentes industriais. No estudo de
(SILVA, 2009) foi utilizado o lodo de esgoto industrial proveniente do setor têxtil,
que é classificado como de alto potencial poluidor, apresentando altas
concentrações de substâncias tóxicas conhecidas e desconhecias.
Em seu
estudo (SILVA, 2009) investiga o potencial genotóxico e cancerígeno na ingestão
diária de lodo de esgoto (1 a 5%), em ratos Wistar, utilizando os modelos de
média-duração para o cólon e fígado. Neste caso, Silva, 2009 verifica que, a
ingestão de lodo em ratos Wistar indica que o lodo não promove aumento do
31
número de criptas aberrantes no cólon, número e área de focos de hepatócitos
alterados no fígado, lesões no DNA (cometa), e também, não houve aumento
de forma significativa a frequência de micronúcleo nas células, podendo ser
utilizado na agricultura.
Uma possível solução para este tipo de dúvida é utilizar o lodo de esgoto
em
processos
de
compostagem
termofílica.
Neste
processo
ocorre
à
decomposição biológica e estabilização de substratos orgânicos, que permitem o
desenvolvimento de temperaturas termofílicas como resultado do calor produzido
biologicamente, para produzir um produto final que é estável, livre de patógenos
e pode ser beneficamente aplicado no solo (HAUG, 1993)
2.7.
PATONOGÊNICOS
São encontrados quatro grupos de organismos patogênicos: fungos,
bactérias, vírus e parasitos. Estes microorganismos concentram-se no lodo de
esgoto, sendo que a densidade de patógenos presentes no lodo é variável,
estando diretamente com o tipo de efluente e o tipo de tratamento do lodo
(TSUTIYA et al., 2001).
Sabe-se que em sua constituição, o lodo de esgoto apresenta uma
quantidade significativa de ovos de helmintos, sendo este um dos grandes
problemas o uso deste material sem um tratamento adequado. A remoção destes
ovos é apontada como um grande problema para o saneamento ambiental,
sendo que a maioria dos tratamentos não consegue a remoção com total
eficiência (ANDREOLI et al., 2001).
Os helmintos são considerados organismos patogênicos de alta resistência
aos processos de sanitização, decorrentes das adaptações morfofisiológicas
características desta espécie (ANDREOLI et al., 2001). De acordo com Pilotto
(2004), a partir da sedimentação do material sólido em tanques sépticos para a
remoção de matéria orgânica, acaba por diminuir a presença de organismos
patógenos dos esgotos, porem este processo também contribui em um ambiente
favorável a sobrevivência dos helmintos.
Nos Estados Unidos, o uso do lodo na agricultura é regulamentado pela
USEPA, que distingue o lodo em classe A e B. Para o classe A foi estabelecido
que o valor de ovos de helmintos deve ser menor que 0,25 ovo viável por grama
32
de sólidos totais. Para o lodo classe B foram estabelecidas medidas de
prevenção do contato direto ou indireto e não há limites estabelecidos para
ovos.
No Brasil a Resolução nº 375/06 do Conselho Nacional do Meio
Ambiente (CONAMA) estabelece critérios e procedimentos para o uso do lodo
em áreas agrícolas, cujas classes são A e B. O limite tolerado para ovos de
helmintos para lodo classe A é <0,25 ovo viável/g ST, enquanto para classe B
é <10 ovos viáveis/g ST (CONAMA, 2006).
No Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento na Instrução
Normativa n° 27 em seus anexos IV e V (condicionadores de solo e fertilizantes
orgânicos) apresentam o valor máximo admitido de 1.000 para coliformes
tolerantes e 1,0 para ovos viáveis de helmintos, ausência de Salmonella sp em
10 g de matéria seca.
Os tratamentos empregados no lodo podem ser do tipo f ísico
(temperatura, dessecação, estocagem), biológico (digestão anaeróbia, aeróbia,
compostagem) e químico (calagem). A eficiência de redução dos patógenos
pode variar conforme origem do esgoto, tipo de tratamento empregado,
operacionalização do sistema e se são utilizados individualmente ou em conjunto
(FERNANDES, 2000).
2.8.
COMPOSTAGEM
A aplicação direta no solo de lodo “fresco” pode não ser a melhor forma,
pois a atividade microbiana pode retirar todo o oxigênio do solo, tornando-o
impróprio para o cultivo. Através do processo de compostagem é possível reciclar
o lodo de esgoto, gerando um material estável e livre de patógenos que
constituirá um composto orgânico de alta qualidade para fins agrícolas.
A compostagem pode ser definida como uma bioxidação aeróbia
exotérmica
de
um
substrato
orgânico
heterogêneo,
no
estado
sólido,
caracterizado pela produção de CO2, água, liberação de substâncias minerais e
formação
de
matéria
orgânica
estável.
Os
componentes
orgânicos
biodegradáveis passam por etapas sucessivas de transformação, sob a ação de
diversos grupos de microorganismos. Na prática, isto significa que a partir de
resíduos
orgânicos
com
características
desagradáveis
(odor,
aspecto,
33
contaminação por microrganismos patogênicos), o processo transforma estes
resíduos em composto, que é um insumo agrícola, de odor agradável, fácil de
manipular e livre de microrganismos patogênicos.
A prática da compostagem tem aumentado muito nos últimos anos em
várias partes do mundo.
Em países mais desenvolvidos, a compostagem é
utilizada principalmente para reduzir os problemas ambientais causados por
restos de produção agropecuária, resíduos industriais, lixo urbano e lodo de
esgoto.
Em
países
menos desenvolvidos, a compostagem é utilizada
principalmente para a obtenção de fertilizantes orgânicos, utilizados como
condicionadores de solo e como fonte de N e outros nutrientes. Do ponto de
vista da engenharia sanitária, ou da gestão do problema do lodo de esgoto, os
objetivos da compostagem são:

Eliminar ou reduzir a níveis seguros os microrganismos patogênicos
do lodo;

Continuar o processo de estabilização do lodo, decompondo as
moléculas causadoras do mau odor;

Diminuir o teor de umidade inicial do lodo;

Produzir
um
composto
maturado,
com
boas
qualidades
agronômicas, fácil de manipular, que atenda às demandas do mercado.
2.8.1 O Processo de Compostagem
Inicialmente na compostagem existem
bactérias
mesofílicas,
com
temperaturas ótimas de crescimento na faixa de 20-50 °C são as responsáveis
pela decomposição. Como resultado desta atividade microbiana, a temperatura
do composto se eleva para além da faixa mesofílica, e ocorre o domínio de
bactérias termofílicas, com temperaturas ótimas de crescimento entre 40-60 ° C
(Figura 2). Esta temperatura se mantém durante a fase inicial de alta
decomposição e é importante para que a população de bactérias patogênicas,
sementes de plantas invasoras e outros organismos indesejáveis se reduzam a
níveis aceitáveis. Para que isto ocorra, a temperatura do composto deve se
manter acima de 55 °C por 3 a 15 dias, dependendo do método de compostagem
(SHARMA et al, 1997).
34
Figura 2: Curva padrão da variação da temperatura durante o processo de compostagem
(KIEHL, 2001).
Em seguida, a temperatura cai e organismos mesofílicos continuam com a
decomposição do material em uma taxa mais lenta. Durante o processo de
compostagem, ao se esgotarem os elementos de fácil decomposição, fungos
termofílicos e mesofílicos substituem as bactérias como população dominante.
Quando a atividade microbiana se reduz drasticamente, inicia-se a fase
de cura, onde ocorre a humificação do composto. Segundo Bernal et al. (1998),
esta fase pode durar de poucos meses a dois anos, dependendo do material
de
origem.
Devido
à utilização do C como fonte de energia pelos
microrganismos, levando à sua perda como CO2, a massa final do composto
geralmente corresponde a menos que 40% da sua massa inicial.
Segundo Tuomela
et
al.
(2000),
a
duração
de
cada
fase
da
compostagem está relacionada com a natureza da MO que está sendo
decomposta e com fatores que interferem na eficiência do processo, tais como
aeração, controle de umidade etc.
A Figura 3 mostra as variações típicas dos parâmetros químicos de um
material orgânico durante o processo de compostagem.
35
Figura 3: Variações típicas de alguns parâmetros durante a compostagem (KIEHL, 2001).
O início do processo de compostagem geralmente é fracamente ácido,
devido à decomposição de fontes de carbono de fácil degradação, resultando
na produção de ácidos orgânicos. Em seguida, a degradação de proteínas
resulta na liberação de amônia e provoca a elevação do pH. Quando a amônia é
transformada em nitrato, o pH volta a cair (TUOMELA et al., 2000). Van
Heerden et al. (2002), observaram que o pH em compostos de resíduos de
cítrus estava em 6,3 no início da compostagem, aumentando até 9,0 aos 45 dias
e diminuindo até 7,2 aos 80 dias.
O teor de MO decresce e o de resíduo mineral aumenta ao longo da
compostagem, porque a perda de C por CO2 geralmente é superior à perda de
substâncias inorgânicas.
diversos
autores
Na literatura, este comportamento é relatado por
(VINCESLAU-AKPA
&
LOQUET,
1997;
SÁNCHEZ-
MONEDERO et al., 2001; JAHNEL et al., 2000).
Segundo Bernal et al. (1998), a concentração de N geralmente aumenta
durante a compostagem quando a perda de massa através de CO2 é maior que
a perda de N- amônio.
Jahnel et al. (2000) e Tiquia et al. (1998) também
observaram este comportamento. Quando o teor de N inicial é muito elevado e
as perdas de N durante o processo de compostagem são muito grandes, pode
ocorrer redução nos teores de N. Tiquia & Tam (2002), observaram uma
significativa redução nos teores de N ao longo de 168 dias de compostagem de
cama de aviário, causadas por perdas de 58% do N inicial.
36
O teor de amônia se eleva devido à degradação das proteínas. Em
seguida, a amônia é transformada em nitrato por bactérias nitrificadoras.
Segundo Bernal et al. (1998a), grande parte desta transformação ocorre após a
fase termofílica, pois temperaturas maiores que 40 °C inibem a atividade dos
nitrificadores. Nesta fase, o teor de nitrato se eleva e o de amônia decresce
até próximo de zero, como relatado por diversos autores (TIQUIA et al., 1997;
SÁNCHEZ-MONEDERO et al., 2001). Segundo Sánchez-Monedero et al. (2001),
a evolução de diferentes formas de N durante a compostagem depende do
material fornecedor de N e da taxa de decomposição da MO.
A relação C:N cai ao longo da compostagem, geralmente estabilizando-se
próximos a 10/1, que é o valor da relação C: N da biomassa microbiana.
O aumento da CTC ocorre ao longo da compostagem, sendo devido ao
processo de humificação do composto. Este comportamento é muito comum e
foi observado por diversos autores (TIQUIA et al., 1997; BERNAL et al., 1998;
TIQUIA et al., 1998 e WRAP, 2004). E alguns autores, como Rodella & Alcarde
(1994), recomendam a utilização da relação CTC/C-orgânico como indicador de
maturidade ou estabilidade.
Segundo Wrap (2004), os compostos geralmente contêm consideráveis
quantidades de P. Entretanto, este elemento geralmente está presente em
formas pouco disponíveis para as plantas, como complexos orgânicos, sendo sua
disponibilidade influenciada pelo pH. O teor de K no composto varia em função
de sua concentração na matéria prima.
A perda de massa ao longo da compostagem devido à emissão de CO2
varia de acordo com a matéria prima utilizada e com as condições durante o
processo. As maiores perdas acontecem no início da compostagem. Tiquia et al.
(1997), observaram as maiores taxas de mineralização de C durante o primeiro
dia de compostagem. Vuorinen & Saharinen (1997), observaram perdas de 1127% do conteúdo inicial de C nos sete primeiros dias e de 62-66% em três
meses de compostagem. Smet et al. (1999), observaram perdas de 60% da
massa em 12 semanas de compostagem de lixo urbano.
A perda de N durante a compostagem ocorre principalmente por
volatilização. Esta perda está relacionada com os teores de N na matéria prima e
com as condições de compostagem, sendo favorecida por condições anaeróbias
ou excesso de aeração (TIQUIA & TAM, 2002), temperaturas elevadas (SMET et
37
al., 1999) e pH (NAGASAKI et al. 1993). Segundo Jeong & Kim (2001), o Nnitrato também é perdido na forma gasosa, através de reação de desnitrificação
durante o estágio de maturação.
Smet et al. (1999), também observaram, durante a compostagem aeróbia,
a emissão de compostos, como propanol, etanol, acetona, limoneno e etilacetato.
Após todas estas etapas pode-se obter um composto estável, então os
principais objetivos da compostagem são:
2.8.2. Estabilização do material
Após a compostagem o material fica estável e materiais orgânicos, como
estercos, resíduos industriais e restos vegetais podem ser estocados e
transportados sem riscos de elevação de temperatura ou emissão de odores
desagradáveis.
O processo de compostagem pode ser utilizado para aumentar a
estabilidade de diversos materiais, como o lodo de esgoto que apresenta um
odor desagradável quanto ainda “fresco”, este grau de estabilidade alcançado
está relacionado com a matéria prima utilizada, a velocidade de decomposição
da mesma e a duração da compostagem.
2.8.3. Redução ou eliminação de organismos indesejáveis
Restos de produção animal e vegetal, resíduos industriais e materiais
expostos ao ambiente podem conter organismos que podem colocar em risco a
saúde humana, a produção vegetal e animal e o meio ambiente. A
compostagem é uma técnica muito utilizada para solucionar este problema.
De acordo com a norma norte americana e norma da CETESB (1999) são
recomendado à utilização de processos de redução de patógenos no lodo de
esgoto, sendo a compostagem um processo eficiente na redução e eliminação
dos microorganismos patogênicos, sendo muito difundida nos EUA.
Outros autores também relataram a eficiência da compostagem para
eliminar organismos indesejáveis como na Eslováquia (SZABOVÁ e col., 2010)
onde a compostagem aeróbia demonstrou ser eficiente na inativação de A.
suum, no inverno e no verão. Os autores agregaram ao lodo resíduos agrícolas e
de produção de cerveja. No interior da pilha (1,5 m) dois mil ovos foram
38
inoculados na porção inicial, intermediária e final da leira. As temperaturas
máximas alcançadas durante o processo foram de 65ºC no inverno e de
71ºC no verão, caracterizando a fase termofílica. Dentro dessa fase a inativação
total dos ovos ocorreu no 6º dia. Notou-se que fatores como pH, concentração
de nutrientes e amônia também desempenharam papel na inativação.
Os
autores concluíram que a compostagem aeróbia é um tratamento eficiente na
redução de helmintos, gerando composto que pode ser aplicado na agricultura.
Maya e col. (2010), México, avaliaram a eficiência de diferentes fatores
combinados na inativação de helmintos presentes no lodo de esgoto. Para
realizar o experimento, foram selecionados ovos de A. lumbricoides, A. suum,
Toxocara canis, Trichuris trichiura, H. nana e Taenia solium, por já terem sido
encontrados em lodo de diferentes países. Para avaliar os efeitos combinados de
temperatura, umidade e tempo de exposição, 210 ovos desses helmintos (35
ovos de cada gênero) foram inoculados em amostras de lodo com umidade de
95, 90 e 80% (5, 10 e 20% ST), submetidas a temperaturas que variaram de
30 a 80ºC e tempo de exposição 30, 60, 120 e 180 minutos. Os autores
observaram que nas condições de 70ºC, umidade de 80% (20% ST) e tempo
de exposição de 120 minutos todos os ovos foram inativados. Nessas
condições a temperatura decompõe a membrana vitelina que protege o ovo,
deixando-o vulnerável.
2.8.4. Redução ou eliminação de substâncias tóxicas
Segundo Semple et al. (2001), as pilhas de compostagem e os
compostos são grandes fontes de microorganismos degradadores, incluindo
bactérias, actinomicetos e fungos que podem transformar poluentes em
substâncias inócuas, como água e CO2. Estes microorganismos também
podem transformar poluentes em substâncias menos tóxicas ou imobilizá-los na
MO, reduzindo o seu potencial poluidor. Ihnat & Fernandes (1996), relatam a
imobilização de alguns metais pesados durante a compostagem de cama de
aviário.
2.8.5. Disponibilidade ou concentração de nutrientes
Durante a compostagem, grande parte da MO é degradada até a forma
de CO2, liberando grande parte dos nutrientes que estavam imobilizados nas
39
substâncias orgânicas. Além disto, como geralmente as perdas dos nutrientes
por volatilização e lixiviação são menores que a perda de carbono por CO2,
também ocorre uma concentração de nutrientes.
Para a produção de compostos com elevada eficiência no fornecimento de
nutrientes, geralmente não é necessário que o processo de compostagem se
estenda além da fase de estabilização. Após esta fase ocorre pouca
concentração e disponibilização de nutrientes,
aumenta-se
o
custo
da
compostagem e o composto fica sujeito a perdas de massa e nutrientes.
2.8.6. Melhoria na capacidade de condicionamento do solo
Outra finalidade da utilização de compostos como fertilizantes orgânicos
é o condicionamento do solo, visando melhorar suas propriedades químicas,
físicas e biológicas. Entretanto, diferentes propriedades podem exigir composto
com características diferentes. Segundo Sharma et al. (1997), compostos podem
ser utilizados ainda imaturos, para que sua decomposição e estabilização
ocorram no solo, com efeitos benéficos para a atividade microbiana e
disponibilidade geral de nutrientes. Por outro lado, compostos maduros podem
ser considerados fertilizantes orgânicos para propósitos gerais.
A literatura geralmente associa compostos com altos índices de
m aturidade e estabilidade com elevada capacidade para condicionamento físico
e químico do solo. Estes índices geralmente estão associados a maiores
períodos de compostagem e também a matérias primas ricas em lignina.
2.8.7. Condições Recomendadas para a Compostagem
A compostagem eficiente deve produzir compostos com as características
desejadas e ser realizada com custo e tempo de produção reduzida. Para isto,
devem-se satisfazer certo-requisitos requisitos, principalmente os relacionados as
condições que influenciam a atividade microbiana. A literatura descreve os
seguintes fatores como os mais importantes:
a) Temperatura
A compostagem aeróbia pode ocorrer tanto em regiões de temperatura
termofílica (45 a 85ºC), como mesofílica (25 a 43ºC). Embora a elevação da
temperatura seja necessária e interessante para eliminação de microorganismos
40
patogênicos, alguns pesquisadores observaram que a ação dos microorganismos
sobre a matéria orgânica aumenta com a elevação da temperatura até 65ºC e
que acima deste valor o calor limita as populações aptas, havendo um
decréscimo da atividade biológica (BETTIOL e CAMARGO, 2000).
O melhor método de redução de patógenos presentes no lodo é sem
dúvida a compostagem, desde que bem conduzida. Processos de tratamento que
tenham efeito de temperatura associado ao tempo são os melhores no combate
aos agentes patogênicos, sendo que há uma relação direta entre o aumento de
temperatura e a diminuição do tempo de sobrevivência dos patógenos (BETTIOL
et al., 2000).
A temperatura é um fator indicativo do equilíbrio biológico dentro da leira
de compostagem, sendo que o registro de temperatura da ordem de 40-60 °C no
segundo ou terceiro dia é sinal que o ecossistema está bem equilibrado e que a
compostagem tem todas as chances de ser bem sucedida (BETTIOL et al.,
2000).
A elevação da temperatura acima de 55 °C é ideal para a boa eliminação
de patógenos, sendo que a 60 °C, a eliminação de coliformes fecais é seis vezes
mais rápida que a 55 °C. A temperatura de 60 °C alia boa eficiência de
eliminação de patógenos à alta taxa de biodegradação da matéria orgânica. Um
fator importante é a tecnologia de compostagem utilizada, sendo que as leiras
estáticas aeradas são a alternativa mais eficaz na eliminação de patógenos,
sendo necessário atingir temperaturas mínimas de 55 °C por pelo menos três
dias (ANDREOLI et. al, 2001).
b) Valor pH
Segundo Nagasaki et al. (1993), o pH é um importante fator ambiental
durante a compostagem.
Estes autores observaram que o pH ótimo para a
atividade de microorganismos degradadores de proteína está na faixa entre sete
e oito, enquanto a degradação de celulose ocorre mais rapidamente quando o pH
no início da compostagem varia de 6 a 9. De acordo com Tejada et al. (2001), pH
alcalino associado com elevadas temperaturas durante a compostagem, indica
maior disponibilidade de N e maior atividade microbiana, enquanto que pH
inferior a seis, resulta em menores temperaturas.
O pH pode ser controlado através da utilização de aditivos ou da
41
escolha de matérias primas com diferentes reações de pH.
c) Umidade
Segundo Kiehl (2001), a umidade é muito importante na sobrevivência
dos microorganismos, na manutenção da temperatura e na aeração do
composto. Esta deve se manter entre 40 e 60%.
Se a umidade for muito
elevada, ocorre redução da disponibilidade de oxigênio, resultando em
decomposição anaeróbia do composto, o que leva a produção de maus odores e
perda de nutrientes, além da formação de substâncias indesejadas.
Tiquia et al. (1997), estudando a compostagem de esterco suíno e
serragem, observaram que o controle da umidade pode reduzir o tempo de
decomposição. Mondini et al. (2002), observaram que a secagem e o
reumidecimento do composto afeta o conteúdo de biomassa microbiana. Tiquia
et al. (1998) estudando a compostagem de resíduos de suínos observaram que
a manutenção da umidade em 70% aumentou o tempo necessário para a
estabilização. Este autor recomenda a manutenção da umidade entre 50 e 60%.
d) Tamanho dos fragmentos
Compostos formados por materiais com grande tamanho de fragmentos
permitem maior aeração, mas requerem maior tempo de decomposição.
Materiais muito fragmentados possuem maior área superficial, o que facilita a
decomposição microbiana, mas provocam a compactação e diminuem a aeração
do composto. A mistura de materiais de diferentes tamanhos de fragmentos é
uma forma de se aumentar a eficiência da compostagem.
Segundo Schaub & Leonard (1996), materiais com fragmentos de grande
tamanho devem ser picados ou quebrados antes da compostagem. Já
materiais muito fragmentados devem ser misturados a materiais mais grosseiros,
como cavacos de madeira, visando obter a porosidade adequada à aeração.
e) Relação Carbono/Nitrogênio (C:N)
A disponibilidade de Nitrogênio durante a compostagem é um fator
limitante para a síntese de proteína, crescimento microbiano e conversão
biometabólica (RODRIGUES et. al., 1995). Segundo Schaub & Leonard (1996),
antes da compostagem, o material deve ter a relação C: N entre 25:1 e 35:1. Se
42
esta relação for muito baixa, o excesso de Nitrogênio será perdido como amônia.
Se o conteúdo de Carbono for elevado, a compostagem será lenta e a maior
parte do C será perdida como CO2.
f) Resíduos estruturantes
O lodo de esgoto não possui características que o tornam um resíduo
capaz de ser compostado sozinho. É necessário misturá-lo com outro resíduo, de
características complementares, para que a mistura, racionalmente determinada,
apresente as condições ótimas para a compostagem.
Os agentes estruturantes, ou resíduos estruturantes, têm a função de
conferir integridade estrutural à mistura a ser compostada. No caso da
compostagem do lodo, o agente estruturante também tem a função de absorver o
excesso de umidade e equilibrar a relação C/N da mistura.
Além deste fato, o resíduo estruturante fornece carbono para os
microrganismos do processo de compostagem. Esta função é variável de acordo
com o tipo de resíduo utilizado: alguns resíduos como as folhas trituradas e
restos de legumes apresentam grande fração de carbono disponível, enquanto os
resíduos de serrarias, por exemplo, ricos em lignina, apresentam menor fração de
carbono disponível aos microrganismos.
De modo geral, os resíduos vegetais, apresentados na Tabela 1, são os
mais importantes agentes estruturantes: resíduos de podas de árvores, serragem
de madeira, palha, cascas de cereais, bagaço de cana-de-açúcar, são os
resíduos mais utilizados.
43
Tabela 2 - Tabela dos resíduos estruturantes mais utilizados na compostagem
Resíduos
H2O %
6,9
30
3,7
Sólidos
P%
N%
C%
C/N
9
0,09
1,1
51
46
20-40
3
0,1
0,20
47
235
8,0
30
2
0,50
0,10
49
490
7,5
10
7
0,30
0,40
46
115
Palha de trigo
7,5
6
5
0,50
0,50
43
86
Cascas de café
5,1
10
5
0,08
1,20
46
38
estruturantes
pH
Fixos
Resíduos de
podas de
árvores
Bagaço de cana
de açúcar
Serragem de
madeira
Sabugo de
milho
Fonte: Silva et Fernandes, 1998; Fernandes et al, 1988.
Os resíduos citados na Tabela 1 são apenas ilustrativos, pois vários outros
tipos de resíduos vegetais podem ser utilizados. De modo geral, para a
compostagem do lodo de esgoto, um bom agente estruturante deve apresentar:
• Granulometria que confira boa integridade estrutural à massa em
compostagem, facilitando a difusão do ar.
• Baixo teor de umidade e capacidade para absorver o excesso de
umidade do lodo.
• Baixo teor de nitrogênio para permitir equilibrar a relação C/N da mistura
final.
2.8.8. Dimensões das pilhas
Quando a compostagem é realizada em pilhas, suas dimensões,
principalmente a sua largura, influencia de maneira marcante a eficiência do
processo, pois afeta a temperatura, a aeração e a uniformização dos compostos.
As pilhas muito largas possuem pouca aeração, podendo provocar
temperaturas muito elevadas e decomposição anaeróbia. A s pilhas muito
estreitas provocam elevadas perdas de calor. Segundo Misra & Roy (2003), para
gerar e manter o calor necessário a uma compostagem eficiente é preciso um
volume mínimo de composto. Magalhães et al. (1993), observaram que
compostagem realizada
em
maiores
volumes
proporciona temperaturas
44
elevadas nas pilhas.
Além disto, pilhas estreitas tem maior proporção de
camada periférica, que geralmente apresenta características diferentes da
camada interna, levando a maior desuniformidade do composto obtido.
Com relação à altura das pilhas, esta também afeta o desempenho da
compostagem, mas é determinada principalmente pela estabilidade da pilha,
evitando-se riscos de desmoronamentos. O comprimento da pilha tem pouco
efeito no desempenho da compostagem.
2.8.9. Duração da compostagem
A duração da compostagem será determinada pelas características da
matéria prima, pela velocidade de decomposição e pelas especificações
desejadas no produto final. A literatura apresenta períodos que variam de
alguns dias até a alguns meses (WEPPEN, 2001; BADDI et al., 2004 e
VINCESLAU-AKPA
&
LOQUET,
1997).
Quanto
maior
o
período
de
compostagem, maior será o grau de estabilização e maturação do composto,
mas também maiores serão o custo da compostagem e as perdas de massa e
nutrientes.
A compostagem pode ser acelerada através de revolvimentos mais
frequentes, utilização
de
aditivos
e
maiore s
co nt ro le s
da
umidade,
temperatura e aeração. Entretanto, isto promove maiores custos. Geralmente
se tenta reduzir a duração da compostagem em situações onde há limitação de
espaço físico, como em pátios de compostagem ou reatores para produção em
larga escala.
2.8.10. Sistema de leiras revolvidas
Os três sistemas para a compostagem são o sistema de leiras estáticas
aeradas (static pile), sistemas fechados ou reatores biológicos (In-vessel) e o
sistema de leiras revolvidas (windrow). Dos três sistemas de compostagem, o de
leiras revolvidas é o mais simples. A mistura de lodo e resíduo estruturante é
disposta em longas leiras que são periodicamente revolvidas.
A aeração é feita pela difusão e convecção do ar na massa do composto.
No momento em que é feito o revolvimento, o composto entra em contato com a
atmosfera rica em Oxigênio, o que permite suprir momentaneamente as
necessidades de aeração do processo biológico.
45
As principais vantagens de usar o sistema de compostagem por leiras
revolvidas são:

Baixo investimento inicial

Flexibilidade de processar volumes variáveis de resíduos

Simplicidade de operação

Uso de equipamentos simples

Produção de composto homogêneo e de boa qualidade

Possibilidade de rápida diminuição do teor de umidade das misturas
devido ao revolvimento
Sendo um processo biológico, os fatores mais importantes, que influem na
degradação da matéria orgânica são a aeração, os nutrientes e a umidade. A
temperatura também é um fator importante, principalmente no que diz respeito à
rapidez do processo de biodegradação e à eliminação de patógenos, porém é
resultado da atividade biológica. Os nutrientes, principalmente carbono e
nitrogênio, são fundamentais ao crescimento bacteriano. O carbono é a principal
fonte de energia e o nitrogênio é necessário para a síntese celular.
Fósforo e enxofre também são importantes, porém seu papel no processo
é menos conhecido. Os microorganismos têm necessidade dos mesmos
micronutrientes requeridos pelas plantas: Cu, Ni, Mo, Fe, Mn, Zn e Cl são
utilizados nas reações enzimáticas, porém os detalhes deste processo são pouco
conhecidos (BETTIOL e CAMARGO, 2000).
Como resultado da compostagem, são gerados dois importantes
componentes: os sais minerais, contendo nutrientes para as raízes das plantas, e
o húmus, como condicionador e melhorador das propriedades físicas, físicoquímicas e biológicas do solo. Segundo Kiehl (1998) é por esta última razão que
determinados autores se referem à matéria orgânica humificada apenas como
condicionador do solo, relegando seu importante valor como fornecedor de
elementos essenciais à vida vegetal.
2.9.
VERMICOMPOSTAGEM
A utilização de minhocas para a compostagem de substância orgânicas é
descrita por diversos autores. Segundo Misra & Roy (2003), minhocas podem
46
consumir diariamente
quantidades
de
MO
equivalentes
ao
seu
peso,
promovendo o revolvimento do material. Seus dejetos (coprólitos) são ricos em
nitrato, P disponível, K, Ca e Mg. A passagem da M.O. pelo intestino das
minhocas promove o crescimento de bactérias e actinomicetos. Frederickson et
al. (1997) observaram que a Vermicompostagem de material parcialmente
compostado por 2 semanas pode acelerar a sua estabilização. VinceslauAkpa & Loquet (1997) estudando a compostagem e a vermicompostagem de
resíduos de lignina e celulose, observaram que a vermicompostagem produz
materiais mais humificados.
A compostagem e vermicompostagem são opções de tratamento do lodo
que podem contribuir com o controle dos patógenos.
No Distrito Federal,
Brasília, Corrêa e col. (2007) avaliaram a eficiência desses processos na
higienização do lodo. Em um primeiro momento realizaram a compostagem
com serragem e podas de árvores e grama. O lodo inicial que apresentava
concentração de 4,7 ovos de helmintos viáveis/g ST passou para concentração
de 0,34 ovos viáveis/g ST até ovos não detectáveis, representando eficiência
entre 93 e 100%.
Quando as minhocas foram inoculadas para aprimorar a
higienização do lodo, não foram detectados ovos viáveis.
2.10. USO SE OLIGOQUETAS COMO BIOINDICADORES
Devido à demanda cada vez maior de avaliação do efeito de amostras
ambientais complexas, o estudo, o desenvolvimento, e o uso de testes de
toxicidade em pequena escala (também chamados de testes em microescala)
têm aumentado nos tempos atuais.
Isso ocorre devido à simplicidade e
possibilidade de rápida execução e obtenção de resultados validados
internacionalmente, com necessidade de pouco volume de amostra, e com
sensibilidade reconhecida e custo relativamente baixo quando comparado a
testes com organismos de topo da cadeia trófica, além de não necessitarem de
aprovação por Comissão de Ética em Pesquisa (BLAISE E FÉRARD, 2005).
Nesse contexto, os bioensaios podem ser utilizados para complementar a
avaliação química do lodo, pois podem integrar os efeitos de todos os agentes
tóxicos, inclusive as possíveis interações entre efeitos (aditivos, antagônicos e
sinergéticos), sendo sensíveis à fração biodisponível dos toxicantes presentes.
47
Chaves (2010) registra que outro método amplamente adotado para a
verificação da toxicidade do lodo é o uso de oligoquetas. Estes são animais
invertebrados, que fazem parte da cadeia trófica do solo e são considerados
importantes bioindicadores de toxicidade, por se mostrarem sensíveis às ações
antrópicas, particularmente no que diz respeito à utilização de produtos químicos
no solo. Esses organismos têm se apresentado como bons bioindicadores de
produtos químicos, como pesticidas; contaminantes de solo, como metais
pesados; fatores físicos, como compactação e hidrologia; e, utilização da área,
como agricultura.
Quando ingerem uma quantidade considerável de solo, esses organismos
são capazes de modificar as características físicas e químicas do solo, além de
constituírem a maior parte da biomassa do mesmo quando presentes (LIU et al.,
2005).
Uma oligoquetas que tem se mostrado muito eficiente na avaliação da
qualidade do solo é Eisenia andrei (minhoca vermelha californiana), pois esta
possui alta taxa reprodutiva, é facilmente coletada em fontes naturais, e fácil de
manusear, ingere grande quantidade de solo e possui estreita relação com outros
comportamentos do solo (ELVIRA et al., 1996; CESAR et al., 2008; SILVA et al.,
2009).
48
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1.
FORMAÇÃO DAS LEIRAS
O experimento foi realizado com lodo proveniente da Estação de
Tratamento da empresa GESCO, localizada em Lorena/SP. O lodo é gerado por
uma estação físico-química onde o lodo segue para o Geotube, que é uma
geomembrana que retém as partículas sólidas, promovendo assim, uma filtração,
deixando passar o líquido, que segue para a fase biológica da estação para o
tratamento. E após o sistema biológico o lodo segue para os leitos de secagem,
que contêm gordura (Figura 4). A mistura do leito de secagem e do Geotube
forma o lodo da Central de tratamento da GESCO.
Figura 4 - Lodo da Geomembrana (Geotube) e Lodo do Leito de Secagem
Observa-se pelas citações bibliográficas que o resíduo estruturante deve
conter uma quantidade alta de carbono, já que o lodo apresenta uma quantidade
alta de nitrogênio. Com isto, e pela facilidade ou disponibilidade de material é
comum se utilizar podas de jardinagem na proporção de 30% podas e 69 % lodo.
Como o lodo apresentou, pela caracterização físico-química, teor de
umidade elevado, e havia disponibilidade de serragem de madeira, este material
(resíduo de carpintarias) também foi acrescentado, porém em uma proporção
pequena, de 1% em peso.
Após a mistura de todas as matérias primas, foi construída uma leira com
cerca de 1-1,3 m de altura (Figura 5).
49
Figura 5- Leira montada com lodo e resíduos estruturantes
3.2.
TEMPERATURA
A temperatura foi medida todos os dias em 3 pontos distintos e aleatórios,
com o auxilio de um termômetro digital (Thermometer) com variação de -50 à 150
°C e comprimento de 20 cm de haste.
3.3.
UMIDADE
As leiras foram devidamente cobertas durante a noite e abertas durante o
dia. A umidade foi realizada de maneira empírica (diariamente) e analítica
(semanalmente).
A análise da umidade foi baseada em normas da Cetesb, calculando
primeiramente os sólidos totais, e subtraindo-se a quantidade de material volátil
que evaporou calcula-se assim a umidade. Para os sólidos totais foi tomada uma
amostra do lodo e pesada em uma cápsula de porcelana (devidamente limpa e
seca), deixado na estufa a 105 °C por 2 horas. Após esta etapa, a amostra foi
transferida para o dessecador para esfriar até a temperatura ambiente, e então se
pesou a amostra, repetindo-se este procedimento até o peso ficar constante
(SILVA, 1997).
50
3.4.
OXIGÊNIO PARA OS MICROORGANISMOS
A leira foi revirada semanalmente pelo sistema de leiras revolvidas. Para
este procedimento foi utilizado uma pá e revolvimento manual. Este procedimento
foi escolhido por ser o mais simples e acessível.
3.5.
AMOSTRAGEM
As amostras foram realizadas segundo o procedimento da ABNT NBR
10.007 que trata de amostragem de resíduos. Após a amostragem, as amostras
foram peneiradas como ilustra a Figura 6. Com a amostra já peneirada estas
foram embaladas em sacos de 0,5 kg (Figura 7) e enviadas para os laboratórios
acreditados/credenciados pelo INMETRO e MAPA.
Figura 6- Peneiração das amostras
51
Figura 7- Amostras embaladas para os laboratórios
3.6.
A NORMA ABNT NBR ABNT 10.004
Para a realização das análises, conforme a ABNT NBR 10.004:2004, as
amostras foram enviadas para a empresa Controle Analítico que é um laboratório
acreditado pelo INMETRO (n° CRL 0353).
3.7.
SUBSTRATOS/METAIS PESADOS/MICROBIOLÓGICO
Para realização dos parâmetros exigidos pelo MAPA, as amostras foram
enviadas para o Instituto Agronômico de Campinas (IAC) que é credenciado pelo
MAPA.
52
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Observa-se na Figura 8, que a temperatura subiu do primeiro ao quarto dia
e mantendo-se elevada até o final do segundo mês. Isto também foi constatado
por Andreoli, C.V.; Backes, S.A.; Cherubini, C. (2002), as autores ainda
observaram que o experimento teve picos e quedas drásticas que podem ser
decorrentes do clima/tempo diário.
A temperatura máxima atingida foi de 55,8°C, no quinto dia, e após esse
período a temperatura variou entre 39-54°C, com forte influência da temperatura
ambiente, e principalmente da insolação sobre a leira. Segundo a U.S.EPA
(1995), a temperatura ideal para higienização da leira é de 55°C, sendo que este
requisito foi atendido no experimento. Após o 54º dia a temperatura começou a
baixar até a temperatura ambiente, finalizando assim a reação.
O termômetro não alcançava uma boa profundidade devido a haste de
apenas 0,20 m de comprimento, e assim, pode-se considerar que o experimento
atingiu temperaturas superiores a 55°C. Foi observado também, que o miolo da
leira apresentava uma temperatura mais elevada, porém não foi possível realizar
a medição porque quando se abria a leira o calor era dissipado, diminuindo assim
a temperatura.
Figura 8- Temperatura diária da leira
53
Antes de começar o experimento foi analisado o teor de umidade da
mistura dos dois tipos de lodo e o resultado obtido foi de 69% de água. A análise
da amostra de poda de jardinagem apresentou um valor mais elevado, em torno
de 88%. Porém a mistura dos dois com a serragem de madeira não apresentou
uma umidade tão elevada já a partir do terceiro dia.
Pode-se observar no Figura 9, que o teor de umidade se manteve entre 3943% durante todo o experimento. Este parâmetro foi realizado de maneira
empírica (teste com as mãos) diariamente, adicionando-se cerca de quatro litros
de água quando necessário.
Figura 9- Umidade semanal da leira
Devido à umidade e à elevada temperatura da leira, a quantidade de
fungos desenvolvidos foi grande, como pode ser observado na Figura 10. Isto
demonstra que a compostagem estava dando certo e que a reação bioquímica
estava correndo perfeitamente.
54
Figura 10 – Presença de fungos nas leiras (manchas brancas)
Em relação aos ovos de helmintos o resultado obtido é zero (Tabela 2),
sendo classificado segundo CONAMA 375 (2006) como classe A ( < 0,25 ovo
viável/g ST). Este resultado ainda atende a legislação do MAPA, IN n° 27, em
que o valor admitido é de 1,0 ovos/g de MS para ovos viáveis de helmintos.
Já os coliformes termotolerantes o valor encontrado após a compostagem
foi de 849,86 g, este também atendeu a legislação MAPA que estabelecia o valor
de 1.000. Em relação a Salmonella sp e 1,0 ovos/g de ST para ovos viáveis de
helmintos, ausência de Salmonella sp o valor foi ausente em 10 g de matéria
seca, e também atendeu a legislação vigente.
Isto demonstra que o processo de compostagem elimina os patonogênicos
do lodo, a temperatura relacionada com a eliminação destes também foi citada
por vários autores, inclusive Schwartzbrod (1995) que aponta o tratamento
térmico como o único método capaz de eliminar totalmente os vírus. Segundo
Oliveira (1994), os adenovírus são inativados quando submetidos a uma
temperatura de 56°C por um período de 10 minutos.
55
Tabela 3 – Limites de Contaminantes admitidos na Instrução Normativa n° 27
Contaminante
Unidades
Coliformes
termotolerantes
Ovos viáveis de
helmintos
NMP/g de
MS
NMP/10 g de
MS
Salmonella sp
Ovos/4 g de
ST
Anexo IV
(Condicionadores
de solo)
Anexo V
(Fertilizantes
Orgânicos)
Resultados
1.000,00
1.000,00
849,86
1,00
1,00
0
Ausência em 10 g de
matéria seca
Ausência em 10
g de matéria
seca
Ausente
Em relação aos metais pesados, os resultados obtidos (Tabela 3) foram
muito abaixo dos níveis admitidos para a reciclagem agrícola, definidos pela
legislação atual, o que demonstra ausência de risco com relação a este
contaminante. Isto também foi observado por Chaves (2010), que realizou o
estudo do lodo proveniente de uma estação de efluentes industriais e o comparou
com resultados de ETEs brasileiras que tem o lodo certificado pela Cetesb.
Chaves (2010) já revelou que a quantidade de metais pesados, em lodo
industrial, oriundo de processo de tratamento similar pesquisado, era baixo, sendo
obtidos os maiores resultados para os parâmetros cobre e zinco, com 39,7 mg/L e
684mg/L, respectivamente. Isto foi confirmado pelas análises realizadas em
laboratório credenciado pelo MAPA, resultados presentes na Tabela 3, em que o
maior resultado foi chumbo (44,6 mg/kg) tendo como limite 300 mg/kg para o
enquadramento como condicionador de solo e 150 mg/kg para fertilizante
orgânico Classe “B”.
Tabela 3 – Limites de Metais Pesados admitidos na Instrução Normativa n° 27
Anexo IV
(Condicionadores
de solo)
Anexo V
(Fertilizantes
Orgânicos)
Resultados
Arsênio (mg/kg)
20,00
20,00
3,3
Cádmio (mg/kg)
8,00
3,00
1,0
Chumbo (mg/kg)
300,00
150,00
44,6
Cromo (mg/kg)
500,00
200,00
26,8
2,50
1,00
< 1,0
Níquel (mg/kg)
175,00
70,00
8,6
Selênio (mg/kg)
80,00
80,00
< 1,0
Contaminante
Mercúrio (mg/kg)
Assim como, a presença dos metais pesados, os compostos orgânicos
56
perigosos, na maioria das vezes, está associada aos efluentes industriais.
Apesar desta associação, têm-se observado inúmeros problemas em áreas
urbanas de vários portes, com a detecção de compostos tóxicos em esgoto
sanitário.
São originados, tipicamente, em postos de gasolina e ligações
clandestinas de efluentes industriais em redes públicas de esgotos. Dentre as
indústrias potencialmente poluidoras, destacam-se as de plásticos, produtos
químicos, produtos farmacêuticos, formulação de pesticidas, petróleo e
beneficiamento da madeira (SILVA, S. M. C. P. et al., 2001).
De acordo com U.S. EPA (1995) e Muller et al. (2007), além das fontes
citadas, os compostos orgânicos estão também presentes em alguns produtos
domésticos, na emissão dos veículos e nas águas do escoamento superficial
pelo efeito das chuvas ácidas, porém em quantidades reduzidas. Enfim, são
inúmeras as fontes de poluentes orgânicos que estão presentes nos esgotos
sanitários onde este é autorizado para o uso como fertilizante agrícola pela
Cetesb.
A presença no lodo de diversos compostos em diferentes estações de
tratamento de esgoto sanitário dos Estados Unidos foi citada em trabalho
apresentado por Morita (1993). A detecção destes elementos no lodo tem feito
com que seja dada maior atenção a uma variedade de compostos orgânicos na
avaliação do material, tais como surfactantes, hidrocarbonetos clorados,
pesticidas, bifelinas policlorados (PCB’s), dioxinas, entre outros (CHANEY;
RYAN; O’CONNOR, 1996; O’CONNOR et al., 2005; MELO;
MARQUES;
MELO, 2002; SILVA, S. M. C. P. et al., 2001).
Com o intuito de avaliar esses compostos foram realizadas as análises
segundo a ABNT NBR 10.004:2004 onde os resultados de encontram na Tabela
4. Segundo a norma um resíduo pode ser classifico como Classe I (perigoso)
quando este apresenta alguma periculosidade, isto é quando apresenta risco à
saúde pública provocando mortalidade e incidência de doenças, risco ao meio
ambiente ou quando o resíduo for gerenciado de forma inadequada. Dentro
desta ABNT são apresentados anexos que definem quando um resíduo pode
ser classificado como Classe I.
Para classificar o resíduo como perigoso ele tem que ter poder de
inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade, patogenicidade. O lodo de
esgoto não apresenta nenhuma dessas características e ainda não se enquadra
57
no anexo A dessa norma em que defini os resíduos perigosos de fontes não
específicas. Neste anexo apresenta os lodos que constituem cádmio, cromo
hexavalente, níquel, cianeto, chumbo, tolueno e tetracloroetileno, benzeno,
criseno, benzo(a) pireno sendo que na Tabela 4 podemos verificar que o lodo
GESCO não ultrapassa o limite de nenhum desses componentes.
E também não se enquadra no Anexo B que defini os resíduos perigosos
de fontes específicas. Neste anexo trata dos lodos provenientes da produção de
orgânicos e inorgânicos sendo que o lodo GESCO não se enquadra nenhuma
dessas produções específicas. Além destes são citados na produção de
pesticidas, explosivos, refino de petróleo, ferro e aço, ferroligas, zinco primário,
cobre primário, chumbo primário, chumbo secundário, fabricação de tintas,
produtos farmacêuticos e veterinários, coqueificação e a indústria coureira
calçadista que não pode ser recebido pela empresa GESCO segundo sua Licença
de Operação emitida pela Cetesb.
O lodo gerado na Central de Tratamento da GESCO também não possui
substâncias que conferem periculosidade aos resíduos, conforme descrito no
anexo C, e ainda não contêm substâncias agudamente tóxicas como o Anexo D e
nem substâncias tóxicas como Anexo E.
O resultado do extrato lixiviado do lodo de esgoto se encontra na Tabela 4,
nesta podemos verificar que o lodo da GESCO não ultrapassa nenhum parâmetro
da legislação.
Tabela 4 – Resultado do biossólido para lixiviado na NBR 10.004 de 2004
Parâmetro
Unidade
NBR 10.004
Resultados
---
---
8,03
Arsênio
mg/L
1,0
< 0,005
Bário
mg/L
70,0
1,47
Cádmio
mg/L
0,5
0,008
Chumbo
mg/L
1,0
0,048
Cromo total
mg/L
5,0
< 0,025
Fluoreto
mg/L
150,0
0,606
Mercúrio
mg/L
0,1
< 0,005
Prata
mg/L
5,0
< 0,005
pH Final do Extrato Lixiviado
58
Continuação da Tabela 4 – Resultado do biossólido para lixiviado na NBR 10.004 de 2004
Parâmetro
Unidade
NBR 10.004
Resultados
Selênio
mg/L
1,0
< 0,005
Aldrin+Dieldrin
Clordano (todos os
isômeros)
DDT
mg/L
0,003
< 0,000005
mg/L
0,02
< 0,000005
mg/L
0,2
< 0,000005
2,4-D
mg/L
3,0
< 0,0001
Endrin
mg/L
0,06
< 0,000005
Heptacloro e seus epóxidos
mg/L
0,003
< 0,000005
Lindano
mg/L
0,2
< 0,000005
Metoxicloro
mg/L
2,0
< 0,000005
Pentaclorofenol
mg/L
0,9
< 0,0001
Toxafeno
mg/L
0,5
< 0,00001
2,4,5-T
mg/L
0,2
< 0,0001
2,4,5-TP
mg/L
1,0
< 0,0001
Benzeno
mg/L
0,5
< 0,001
Benzo(a)pireno
mg/L
0,07
< 0,00002
Cloreto de Vinila
mg/L
0,5
< 0,001
Clorobenzeno
mg/L
100
< 0,001
Clorofórmio
mg/L
6,0
< 0,001
Cresol Total
mg/L
200,0
< 0,001
o-Cresol
mg/L
200,0
< 0,0001
m-Cresol
mg/L
200,0
< 0,001
p-Cresol
mg/L
200,0
< 0,001
1,4-Diclorobenzeno
mg/L
7,5
< 0,001
1,2-Dicloroetano
mg/L
1,0
< 0,001
1,1-Dicloroetileno
mg/L
3,0
< 0,001
2,4-Dinitrotolueno
mg/L
0,13
< 0,0001
Hexaclorobenzeno
mg/L
0,1
< 0,000005
Hexaclorobutadieno
mg/L
0,5
< 0,001
Hexacloroetano
mg/L
3,0
< 0,00002
Metiletilcetona
mg/L
200,0
< 0,03
Nitrobenzeno
mg/L
2,0
< 0,001
Piridina
mg/L
5,0
< 0,03
Tetracloreto de Carbono
mg/L
0,2
< 0,001
Tetracloroetileno
mg/L
4,0
< 0,001
Tricloroetileno
mg/L
7,0
< 0,001
2,4,5-Triclorofenol
mg/L
400,0
< 0,0001
2,4,6-Triclorofenol
mg/L
20,0
< 0,0001
59
Para ser um resíduo Classe II ele é definido como não perigoso. Pode
também ser determinado como Classe II quando se enquadra no Anexo H, porém
o lodo GESCO não atende esse anexo. O Classe II pode ser dividido em A (não
inertes) e B (inertes).
Para ser classificado como Classe II B o resíduo precisa atender ao Anexo
G, para isto ele é submetido a um contato dinâmico e estático com água destilada
ou deionizada à temperatura ambiente, e após este ensaio o solubilizado não
pode obter concentrações superiores conforme o anexo. Se não for considerado
Classe II B ele é Classe II A.
Como pode ser observado na Tabela 5, o parâmetro surfactantes está fora
da ABNT onde o limite é 0,5 mg/L sendo obtido 0,950 mg/L. Os autores Brunner et.
al. (1988) já apontavam a concentração deste parâmetro relativamente alta em
biossólidos, sendo em torno de 0,5 a 4 g/kg em base seca. Entretanto, foi
observado, em experimentos de campo e de laboratório sobre o uso do
biossólido no solo, que os surfactantes são rapidamente removidos por
biodegradação na zona das raízes das plantas, e não são transportados por
lixiviação até o lençol subterrâneo (HOLT; MATTHIJS; WATERS, 1989).
Em relação aos parâmetros Cloreto, Ferro e Manganês apresentaram
concentrações acima dos limites da norma que estabelece limites de 250, 0,3 e
0,1 mg/L respectivamente, sendo que os valores encontrados foram de 550,
0,368 e 1,84 mg/L, respectivamente. Isto pode ter ocorrido, pois o tratamento
Físico-Químico da empresa GESCO utiliza como reagente o cloreto férrico.
Este
reagente
é
utilizado,
assim
como
o
ácido
fosfórico,
preferencialmente por gerar maior quantidade de ferro, fosfóro entre outros
elementos, no lodo final gerado, pois há a necessidade de um teor mínimo
segundo a IN n° 25 do MAPA que estabelece 0,2% de Ferro, 0,05 % de
Mangânes e 0,1% de Cloro.
60
Tabela 5 – Resultado do biossólido para solubilizado na NBR 10.004 de 2004
Parâmetro
Unidade
NBR 10.004
Resultados
---
---
7,46
mg/L
0,2
< 0,025
Arsênio
mg/L
0,01
< 0,005
Bário
mg/L
0,7
0,123
Cádmio
mg/L
0,005
< 0,001
Chumbo
mg/L
0,01
< 0,005
Cianeto
mg/L
0,07
< 0,050
Cloreto
mg/L
250,0
550
Cobre
mg/L
2,0
< 0,025
Cromo total
mg/L
0,05
< 0,025
Ferro
mg/L
0,3
0,368
Fluoreto
mg/L
1,5
0,442
Manganês
mg/L
0,1
1,84
Mercúrio
mg/L
0,001
< 0,0001
Nitrato (expresso em N)
mg/L
10,0
< 1,00
Prata
mg/L
0,05
< 0,005
Selênio
mg/L
0,01
< 0,005
Sódio
mg/L
200,0
8,67
Surfactantes
mg/L
0,5
0,950
Sulfato
mg/L
250,0
< 10,0
Zinco
mg/L
5,0
< 0,025
Fénois totais
mg/L
0,01
< 0,010
Aldrin e dieldrin
Clordano
(todos
isômeros)
2,4-D
mg/L
3,0.10
mg/L
pH do extrato solubilizado
obtido
Alumínio
-5
< 0,5 10
-5
2,0.10
-4
< 0,5 10
-5
mg/L
0,03
< 0,0001
DDT
mg/L
2,0.10
Endrin
Heptacloro e Heptacloro
epóxido
Hexaclorobenzeno
mg/L
6,0.10
mg/L
3,0.10
mg/L
1,0.10
Lindano (Gama-BHC)
mg/L
Metoxicloro
os
-3
< 0,5 10
-5
-4
< 0,5 10
-5
-5
< 0,5 10
-5
-3
< 0,5 10
-5
2,0.10
-3
< 0,5 10
-5
mg/L
0,02
< 0,5 10
-5
Toxafeno
mg/L
5,0.10
-3
< 0,1 10
-5
2,4,5-T
mg/L
2,0.10
-3
< 0,1 10
-5
2,4,5-TP
mg/L
0,03
< 0,0001
61
O lodo proveniente da estação de tratamento de efluentes industrial pode
ser também denotado como fertilizante classe “B”, fluxograma no Anexo A. Para
isto deve ser analisado outros parâmetros como os macronutrientes (primários e
secundários) e micronutrientes, segundo a IN n° 25.
Em relação aos macronutrientes exigidos pela MAPA, Tabela 6, o Fósforo
e Potássio não tem uma quantidade mínima exigida e deve constar na
rotulagem do fertilizante conforme declarado pelo produtor. Já o Nitrogênio
atende o mínimo exigido que é 0,5 mg/L tendo o lodo GESCO 12,3 mg/L.
Outros parâmetros também foram analisados conforme a Tabela 6. Em
relação à umidade, carbono orgânico, pH e relação C/N - estes apresentam um
valor a ser atingido conforme a IN n° 25. Como pode ser verificado na Tabela 6,
o lodo GESCO atende todos esses parâmetros. Em relação aos parâmetros
capacidade de troca de cátions (CTC) e relação CTC/C estes não apresentam
um teor mínimo, que é exigido no rótulo do produto, conforme a IN n° 25.
Outras análises também foram realizadas como condutividade elétrica
(CE), densidade úmida e seca, capacidade de retenção de água (CRA). Esses
parâmetros não sejam exigidos pelo MAPA, mas é de extrema importância para
os produtores de fertilizantes e por isso foi realizado.
Tabela 6 – Macronutrientes e especificações dos fertilizantes na Instrução Normativa n° 25
Unidade
Limites na IN n°
27
Resultados
Fósforo
% (m/m)
C.D.¹
0,89
Potássio
% (m/m)
C.D.¹
0,48
Nitrogênio
% (m/m)
Mín 0,5
12,3
Umidade
% (m/m)
Máx 50
3,8
Carbono orgânico
% (m/m)
Mín 15
49,0
CTC
mmolc/kg
C.D.¹
218
pH
---
Mín 6,0
7,0
Relação C/N
---
Máx 20
4,0
Relação CTC/C
---
C.D¹
4,4
CE
dS/m
---
0,6
Densidade úmida
kg/m³
---
479,6
Densidade seca
kg/m³
---
454,7
CRA 10 cm
% v/v
---
36,1
CRA 10 cm
% m/m
---
81,8
Nutriente
62
1- Conforme Declarado
Ainda para ser classificado como fertilizante Classe “B” pelo MAPA há a
condição de atender aos requisitos mínimos quanto aos macronutrientes e
micronutrientes exigidos pela IN n° 25. Os resultados se encontram na Tabela 7, e
como se pode observar os parâmetros Magnésio, Enxofre, Boro, Cobalto, Cobre e
Manganês não atendem a quantidade mínima exigida pela Instrução Normativa.
Para ser enquadrado como fertilizante Classe “B” haveria a necessidade de
uma correção química do fertilizante para este atender a legislação do MAPA.
Tabela 7 – Macronutrientes secundários e Micronutrientes na Instrução Normativa n° 25
Nutriente
Unidade
Teor total
mínimo- sólido
Resultados
Cálcio
% (m/m)
1,0
2,1
Magnésio
% (m/m)
1,0
0,51
Enxofre
% (m/m)
1,0
0,20
Boro
% (m/m)
0,03
< 0,01
Cobalto
% (m/m)
0,005
< 0,01
Cobre
% (m/m)
0,05
0,02
Ferro
% (m/m)
0,2
1,45
Manganês
% (m/m)
0,05
0,03
Molibdênio
% (m/m)
0,005
0,014
Zinco
% (m/m)
0,1
0,31
Os autores Bogh et al (2001) e Kretschmer Baldwin (2005), bem como a
Cetesb, defendem os riscos sobre a utilização do lodo que o lodo usado como
fertilizante, podendo acarretar d an o s associados à saúde humana devido a
presença dos poluentes orgânicos e no que diz respeito ao seu potencial para
toxicidade aguda, à existência de elementos cancerígenos, à capacidade de
mutação e à existência de agentes provocadores de deformidade em feto.
Porém, como foi verificado por Silva (2009), a ingestão de lodo industrial por
mamífero, que seria a melhor forma de analisar o quanto este é cancerígeno,
pois ainda não existe uma análise que consiga demonstrar este potencial, não
casou nenhuma mutação genética, não desenvolvendo células cancerígenas em
qualquer proporção de lodo consumido pelo mamífero no referido estudo.
63
Outro tema discutido atualmente é sobre o Ciclo de Vida do Produto (ACV).
A Organização Internacional para a Normalização (ISO) criou um comité técnico
para elaboração da família 14.040 da série ISO 14.000 (TIBOR e FELDMAN,
1996).
O conceito de ciclo de vida de produto (CVP) tem se estendido para além
de um simples método para comparar produtos, sendo atualmente visto como
uma parte essencial para conseguir objetivos mais abrangentes, tais como, os
aspectos de sustentabilidade (CURRAN, 1999).
No Brasil o primeiro produto do subcomitê Brasileiro de Gestão Ambiental,
conhecido como CB-38, foi o lançamento em 2001, da norma “NBR ISO 14.040:
Gestão Ambiental – Avaliação do ciclo de vida – Princípios e estrutura”. E em
2005, foi editada também a “NBR ISO 14.041: Gestão Ambiental – Avaliação do
ciclo de vida – Definição de objetivos e escopo e Análise de Inventário”.
Em linhas gerais, o estudo da Avaliação do Ciclo de Vida de um produto
ou serviço consiste na seguinte estrutura:
a) Objetivo e escopo - Etapa do planejamento para aplicação da ACV e
definição clara do objetivo do estudo;
b) Análise do inventário – Etapa de coleta de dados e de cálculos para
análise do inventário do ciclo de vida (ICV) do estudo;
c) Avaliação do impacto ambiental – Nesta etapa verifica-se os resultados
obtidos no ICV de um sistema de produto, avaliando a intensidade e o
significado das alterações potenciais sobre o meio ambiente associado aos
recursos naturais, energia e emissões relacionadas ao produto estudado;
d) Interpretação – Nesta etapa se realiza as conclusões da análise de
inventário e da avaliação de impacto. Relacionando o objetivo e escopo para
chegar às conclusões e recomendações. Considerando que os resultados da
ICV são baseados em uma abordagem relativa, que indica efeitos ambientais
potenciais e que não prevê impactos reais sobre pontos finais de categoria, a
extrapolação de limites e de margens de segurança ou riscos.
A agricultura sustentável, por exemplo, pode ser definida como “sistema de
produção agrícola que atende à crescente demanda perante um futuro indefinido
a custos econômicos, ambientais e sociais consistentes com o aumento da renda
per capita”. (PLUCKNETT & WINKELMANN, 1995).
64
O estudo é motivado pelo potencial que o mercado de produtos orgânicos
pode representar para a viabilidade do negócio do pequeno agricultor,
considerando o bem-estar social, a segurança e a qualidade dos alimentos
produzidos em base orgânica. Na maioria dos países em desenvolvimento, a
produção de alimentos é caracterizada por uma elevada participação de
pequenos agricultores, proprietários ou arrendatários. Uma estratégia para a
pequena produção agrícola que envolva técnicas ambientalmente positivas é
pertinente com o contexto dos países em desenvolvimento, como sugerido por
Wai & Panyakul (1998).
O objetivo básico deste enfoque sobre o ciclo de vida de produto é
contribuir com o desenvolvimento regional, promovendo os sistemas locais do
mercado de insumos agrícolas, tais como fertilizante classe “B” e condicionador
de solo, que é o caso do presente estudo, não somente para acomodar as
diferenças existentes na extensão das propriedades e na escala de produção,
mas também para interferir em questões importantes, como o decréscimo da
quantidade de propriedades agrícolas, a redução da oferta de emprego, o
aumento da pobreza rural e da insegurança na qualidade da produção.
A intenção de comparar sistema de produção de fertilizantes e
condicionadores de solo revela a conveniente da ACV e ressalta a oportunidade
de complementação técnico científica desta abordagem, com a aplicação da
etapa da metodologia ACV, conhecida como Inventário de Ciclo de Vida (ICV),
que parece ser bem adequada aos propósitos de reciclagem do lodo de estação
de tratamento de efluentes industriais para o uso agrícola.
65
5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
5.1 Conclusões

Com o presente trabalho pode-se concluir que o lodo estudado,
proveniente de estação de tratamento de efluentes industriais, pode ser definido
para uso ou aplicação agrícola sendo denotado como condicionador de solo pelo
Ministério da Agricultura, Abastecimento e Pecuária (MAPA);

Considerando
a
possibilidade
do
aproveitamento
do
lodo,
então
caracteriza-se o seu enquadramento aos princípios da Política Nacional de
Resíduos Sólidos (PNRS) de 2010, que institui a reutilização e a reciclagem,
como premissa, que antecede a decisão de disposição final ambientalmente
adequada;

Nota-se que muitos países já utilizam essa prática almejando sempre a
reutilização e reciclagem evitando a utilização de aterros sanitários;

Ainda pode-se destacar a importância do uso do lodo como condicionador
de solo, evitando-se assim o uso das reservas e os recursos naturais mundiais
para extração de Nitrogênio, Fósforo e Potássio, sendo entre esses o Fósforo o
mais limitado tendo uma longevidade média mundial de exploração estimada para
93 anos;

O lodo não se enquadra como fertilizante Classe “B”, segundo as normas e
diretrizes do MAPA, pois não atende o mínimo exigido de macronutrientes
secundários e micronutrientes na Instrução Normativa n° 25;

O método de compostagem, apresentado e adotado, é eficaz, devido a
elevada temperatura que a leira atinge, catalisando e garantindo o processo
bioquímico;

O resíduo estruturante utilizado (poda de jardinagem) é eficiente e contribui
para elevação da temperatura e que este pode ser facilmente obtido;

Notou-se que a leira deve ser monitora da diariamente para a verificação
da temperatura, umidade, pH e oxigênio;

Mediante interpretação, com base na ABNT NBR 10.004:2004, foi possível
verificar que o lodo proveniente da ETE da empresa GESCO é classificado como
Classe II A - Não Inerte. E também se verificou, segundo a Resolução CONAMA
nº 375 (2006), que o referido lodo se enquadra como Classe A;
66

Conclui-se também, com base na literatura, revidada e discutida, que o
lodo proveniente de efluentes industriais, por si só, não apresenta potencial
cancerígeno, podendo ser este utilizado sem causar riscos à saúde humana,
devendo ser avaliado caso a caso, conforme critérios normativos e legais. E ainda
que a quantidade de metais pesados presentes neste caso estudado é baixa,
assemelhando-se com o lodo oriundo de estações de tratamentos de efluentes
domésticos;

O paradigma que existe sobre o uso do lodo de esgoto industrial, se revela
no estado de São Paulo, pela Cetesb, pois como foi verificado, outros países já
usam o lodo industrial como fertilizante, e no Brasil as legislações federais
aceitam essa prática, instituindo normas e diretrizes que devem ser seguidas para
o devido enquadramento aos requisitos preconizados;

Conclui-se ainda que os surfactantes podem ser absorvidos pelo solo
assim como outros contaminantes orgânicos, e que a implicação correlata aos
problemas da saúde e ao meio ambiente está ligada ao manejo do lodo, que deve
ser realizado com uso de EPI`s;

Verificou-se que o controle da estação de tratamento é essencial para o
uso do lodo como fertilizante ou corretivo de solo, pois os reagentes usados são
fundamentais para a composição deste.
5.2 Recomendações

Recomenda-se, conforme revela o trabalho, o uso de oligoquetas como
bioindicadores para a toxicidade do lodo;

E ainda o uso da vermicompostagem como auxiliar para a produção de
inoculador de solo;

Sugere-se, para futuros trabalhos, também a realização de ensaios
adicionais, que permitam o tratamento estatístico comprobatório, por meio de
técnicas de projeto de experimentos;

Como destacado no Capítulo Resultados e Discussão, sugere-se para
trabalhos futuros, a aplicação da etapa da metodologia Análise de Ciclo de Vida
(ACV), conhecida como Inventário de Ciclo de Vida (ICV), para o atendimento aos
requisitos normativos da família 14.000.
67
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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do comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes ou biofertilizantes destinados
à agricultura. 2004
____Instrução Normativa nº 5: aprova as definições e normas sobre as
especificações e as garantias, as tolerâncias, o registro, a embalagem e a
rotulagem dos fertilizantes minerais, destinados à agricultura.2007.
____Instrução Normativa nº 10: aprova as disposições sobre a classificação
e os registros de estabelecimentos e produtos, as exigências e critérios para
embalagem, rotulagem, propagando e para prestação de serviço, bem como os
procedimentos a serem adotados na inspeção e fiscalização da produção,
importação, exportação e comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes e
biofertilizantes, destinados à agricultura. 2004.
____Instrução Normativa nº 15: aprova as definições e normas sobre as
especificações e as garantias, as tolerâncias, o registro, a embalagem e a
rotulagem dos fertilizantes orgânicos simples, mistos, compostos,
organominerais e biofertilizantes destinados à agricultura, conforme os anexos
desta instrução. 2004.
____Instrução Normativa nº 23: aprova as definições e normas sobre as
especificações e as garantias, as tolerâncias, o registro, a embalagem e a
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organominerais e biofertilizantes destinados à agricultura. 2005.
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83
ANEXO A- Fluxograma para o destino do lodo de esgoto
Lodo de esgoto
Classificação NBR
10.004:2004
Classe I
Classe II
Atende a IN 27 do
MAPA
Não
Aterro industrial
Sim
Condicionador
de solo
Atende a IN 25 do
MAPA
Sim
Fertilizante
Classe “B”
Não
Condicionador
de solo