UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE...
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – EEL/USP BRUNO BANGOIM DE OLIVEIRA AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM TERMOFÍLICA PARA TRATAMENTO DO LODO GERADO EM ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO VISANDO À RECICLAGEM AGRÍCOLA LORENA 2014
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – EEL/USP
BRUNO BANGOIM DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM
TERMOFÍLICA PARA TRATAMENTO DO LODO GERADO EM
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO VISANDO À
RECICLAGEM AGRÍCOLA
LORENA
2014
BRUNO BANGOIM DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM
TERMOFÍLICA PARA TRATAMENTO DO LODO GERADO EM
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO VISANDO À
RECICLAGEM AGRÍCOLA
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Departamento de Engenharia Química da Escola de Engenharia de Lorena - Universidade de São Paulo, como parte dos requisitos para conclusão do curso de Engenharia Industrial Química. Área de Concentração: Engenharia Ambiental
Orientador: Prof. Dr. Marco Aurélio Kondracki de Alcântara
Lorena 2014
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIOCONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA AFONTE
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizadoda Escola de Engenharia de Lorena,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Oliveira, Bruno Bangoim de Avaliação da eficiência do processo de compostagemtermofílica para tratamento do lodo gerado em estaçãode tratamento de esgoto visando à reciclagem agrícola/ Bruno Bangoim de Oliveira; orientador MarcoAurélio Kondracki de Alcântara. - Lorena, 2014. 65 p.
Monografia apresentada como requisito parcialpara a conclusão de Graduação do Curso de EngenhariaIndustrial Química - Escola de Engenharia de Lorenada Universidade de São Paulo. 2014Orientador: Marco Aurélio Kondracki de Alcântara
1. Compostagem. 2. Lodo de esgoto. 3. Reciclagemagrícola. 4. Biossólidos. I. Título. II. Alcântara,Marco Aurélio Kondracki de, orient.
RESUMO
OLIVEIRA, B. B. Avaliação da eficiência do processo de compostagem termofílica para tratamento do lodo gerado em estação de tratamento de
esgotos visando à reciclagem agrícola. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso
– Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014.
Com o objetivo de avaliar a eficiência do processo de compostagem
termofílica para o tratamento do lodo gerado em estação de tratamento de
esgotos visando a sua reciclagem agrícola, foi realizado um estudo teórico e um
teste experimental, em escala piloto, de compostagem do lodo produzido na ETE
Taubaté-Tremembé. Um dos maiores problemas encontrados no campo de
tratamento da água residual é a destinação final do lodo gerado em função destes
processos e dentre as alternativas existentes para tal disposição a reciclagem
agrícola é uma alternativa que cada vez mais merece ser estudada haja vista que,
apesar de seu potencial poluidor, o lodo é extremamente rico em matéria orgânica
e em macro e micro nutrientes, e que se devidamente tratado pode ser utilizado
como excelente condicionador de solos e/ou fertilizante na agricultura. A
compostagem é uma técnica que permite a estabilização de compostos orgânicos
através da ação de microrganismos e os principais parâmetros de controle são:
Relação C/N, Temperatura, Umidade, Aeração e pH. Foi realizado também uma
caracterização do composto formado após o teste experimental de compostagem,
permitindo-se assim avaliar a técnica de compostagem como um processo
eficiente, bem como a real possibilidade de utilização do produto formado como
fertilizante na agricultura.
Palavras-chave: Compostagem, Lodo de esgoto, Reciclagem agrícola, Biossólido.
ABSTRACT
OLIVEIRA, B. B. Evaluation of the efficiency of the process of thermophilic
composting for the treatment of sludge generated in wastewater treatment
station seeking its agricultural recycling. 2014. Trabalho de Conclusão de
Curso – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, São Paulo,
2014.
Aiming to evaluate the efficiency of the process of thermophilic composting
for the treatment of sludge generated in wastewater treatment station seeking its
agricultural recycling, a theoretical study and an experimental test pilot-scale
composting of sludge produced in ETE Taubaté-Tremembé was conducted. A
major problem encountered in the field of waste water treatment is the disposal of
sludge generated as a function of these processes, and among the alternatives
existing for this disposal, agricultural recycling is an alternative that more needs to
be studied considering that, although their pollution potential, the silt is extremely
rich in organic matter and macro and micro nutrients, and if properly treated may
be used as an excellent soil conditioner and / or fertilizer in agriculture.
Composting is a technique that allows the stabilization of organic compounds
through the action of microorganisms and the main control parameters are: C / N
Ratio, Temperature, Humidity, pH and aeration. A characterization of the
compound formed after the experimental test of the composting was also
performed, thus allowing to assess the technique of the composting as an efficient
process as well as the real possibility of use of the product formed as a fertilizer in
agriculture.
Keywords: Composting, sewage sludge, agricultural recycling, biosolids.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Esquema simplificado do processo de compostagem..........................24
Figura 2 – Evolução da temperatura em uma leira de compostagem...................24
Figura 3 – Fluxograma simplificado da etapa de tratamento da fase sólida na
ETE Taubaté-Tremembé.......................................................................................36
Figura 4 – Leira montada após mistura do lodo com resíduo estruturante............38
Figura 5 – Termômetro de medição e medição sendo realizada...........................39
Figura 6 – Balança de determinação de umidade – Sartorius MA 35....................40
Figura 7 – pH-metro de bancada – Thermo Scientific Orion 3 Star.......................41
Figura 8 – Amostras encaminhadas para laboratório credenciado........................42
Figura 9 – Temperatura ao longo do processo de compostagem.........................45
Figura 10 – Temperatura da leira de compostagem acima dos 60 °C...................46
Figura 11 – Teor de umidade ao longo do processo de compostagem.................47
Figura 12 – Valores de pH ao longo do processo de compostagem.....................48
Figura 13 – Composto obtido através do processo de compostagem do
lodo da ETE Taubaté-Tremembé...........................................................................49
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Produção de lodo em sistemas aeróbios e anaeróbios.......................15
Tabela 2 – Características dos lodos gerados em diferentes tipos de ETE’s........15
Tabela 3 – Principais contaminantes orgânicos e seus efeitos sobre a saúde......21
Tabela 4 – Características de alguns resíduos estruturantes utilizados na
compostagem do lodo de esgoto...........................................................................29
Tabela 5 – Temperatura e tempo de manutenção para eliminação de alguns
microrganismos......................................................................................................30
Tabela 6 – Caracterização microbiológica do composto de lodo da ETE
Taubaté-Tremembé...............................................................................................49
Tabela 7 – Caracterização do potencial poluidor do composto de lodo da ETE
Taubaté-Tremembé...............................................................................................50
Tabela 8 – Garantia mínima para enquadramento do composto como
fertilizante orgânico classe D.................................................................................51
Tabela 9 – Garantia mínima de macronutrientes secundários e micronutrientes
no composto de lodo da ETE Taubaté-Tremembé................................................52
LISTA DE SIGLAS
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
EPA Environment Protection Agency
ETE Estação de Tratamento de Esgoto
SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
WEF Water Environmental Federation
SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
IN Instrução normativa
PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
IAC Instituto Agronômico de Campinas
LISTA DE SÍMBOLOS
CO2 dióxido de carbono
CH4 metano
m3 metro cúbico
pH potencial hidrogeniônico
C carbono
N nitrogênio
P fósforo
t toneladas
ha hectare
cm centímetros
H2O água
O2 oxigênio
°C graus Celsius
Cu cobre
Ni níquel
Mo molibidênio
Fe ferro
Mg magnésio
Zn zinco
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................11
2 OBJETIVOS........................................................................................................12
2.1 Objetivo geral.................................................................................................12
2.2 Objetivos específicos....................................................................................12
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................................13
3.1 O lodo de esgoto e suas características.....................................................13
3.1.1 Natureza do esgoto.....................................................................................13
3.1.2 Tipo de tratamento de esgoto....................................................................14
3.1.3 Tratamento (processamento) do lodo.......................................................15
3.1.3.1 Remoção de Umidade..............................................................................16
3.1.3.2 Estabilização do lodo..............................................................................16
3.2 Alternativas de destino final.........................................................................17
3.2.1 Aterros sanitários.......................................................................................17
3.2.2 Incineração..................................................................................................18
3.2.3 Landfarming................................................................................................18
3.2.4 Reciclagem Agrícola...................................................................................19
3.3 Biossólidos.....................................................................................................20
3.3.1 Principais contaminantes de biossólidos................................................20
3.3.1.1 Metais pesados........................................................................................20
3.3.1.2 Compostos orgânicos tóxicos................................................................21
3.3.1.3 Microrganismos patogênicos.................................................................22
3.3.2 Valor agronômico dos biossólidos...........................................................22
3.3.3 A alternativa da compostagem..................................................................22
3.4 Fundamentos do processo de compostagem.............................................23
3.4.1 Parâmetros de controle do processo de compostagem.........................26
3.4.1.1 Aeração.....................................................................................................26
3.4.1.2 Temperatura.............................................................................................26
3.4.1.3 Umidade....................................................................................................27
3.4.1.4 Relação C/N..............................................................................................27
3.4.1.5 pH..............................................................................................................28
3.4.2 Resíduos estruturantes..............................................................................29
3.4.3 Sistemas de compostagem........................................................................29
3.4.4 Eficiência do processo de compostagem................................................30
3.5 Aspectos Legais.............................................................................................31
4 METODOLOGIA.................................................................................................36
4.1 Processamento do lodo na ETE Taubaté-Tremembé.................................36
4.1.1 Adensamento do lodo................................................................................36
4.1.2 Desaguamento do lodo..............................................................................37
4.1.3 Inertização do lodo.....................................................................................37
4.2 Teste experimental de compostagem..........................................................37
4.2.1 Montagem da leira.......................................................................................38
4.2.2 Revolvimento da leira.................................................................................38
4.2.3 Acompanhamento da temperatura............................................................39
4.2.4 Acompanhamento da umidade..................................................................40
4.2.5 Acompanhamento do pH............................................................................40
4.3 Coleta de amostras para caracterização do composto..............................41
4.4 Caracterização do composto........................................................................42
4.4.1 Caracterização do potencial poluidor.......................................................42
4.4.2 Caracterização do potencial agronômico.................................................43
4.4.3 Caracterização microbiológica..................................................................44
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................................................................45
6 CONCLUSÕES...................................................................................................53
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................54
APÊNDICE A – Ficha de acompanhamento de compostagem........................59
ANEXO A – Laudos de caracterização do composto.......................................61
11
1 INTRODUÇÃO
Segundo Metcalf-Eddy apud Andreoli; Ferreira (1999 a), de todos os
resíduos gerados em Estações de Tratamento de Esgotos (ETE’s), o lodo é o de
maior volume e seu tratamento e disposição é o problema mais complexo que
enfrenta um profissional dentro do campo de tratamento da água residual.
Dentre as principais alternativas para disposição final do lodo gerado nas
ETE’s destacam-se: a disposição em aterros sanitários, o landfarming, a
incineração e a reciclagem agrícola.
Do ponto de vista ambiental a reciclagem agrícola é uma das melhores
alternativas, pois desta forma o lodo deixa de ser um resíduo e passa a ser
considerado um “biossólido” cujas suas características físico-químicas o tornam
um excelente condicionador de solo, com baixo custo de produção e alto valor
agregado (ANDREOLI, 1999).
A reciclagem agrícola dos biossólidos, realizada dentro de critérios
seguros, contribui para fechar o ciclo ecológico dos nutrientes retirados do solo
pela agricultura, melhorar a resistência à erosão das terras agricultáveis e para a
implantação de métodos sustentáveis de produção agrícola. Dentre as
alternativas de tratamento do lodo para esta finalidade, a compostagem é uma
tecnologia privilegiada, por permitir o processamento integrado de vários resíduos
urbanos e agroindustriais, bem como a produção de um insumo de alta qualidade
agronômica, sanitariamente seguro e de boa aceitação no mercado
(FERNANDES; SILVA, 2008).
O presente trabalho trata-se de uma pesquisa experimental na qual foi
abordado o tema da reciclagem agrícola do lodo gerado em estação de
tratamento de esgotos domésticos por meio do processo de compostagem. Foi
realizado um teste experimental de compostagem do lodo gerado na ETE
Taubaté-Tremembé e a caracterização do composto obtido ao final do teste,
mediante os parâmetros das Instruções Normativas (IN’s) do Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento e da Resolução do Conselho Nacional de
Meio Ambiente (CONAMA) nº 375 de 2006 que dispõe sobre critérios para
utilização agrícola do lodo de esgoto ou produto derivado.
12
OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
O presente trabalho teve por objetivo avaliar o processo de compostagem
termofílica como uma técnica adequada para tratamento do lodo gerado em
estação de tratamento de esgotos domésticos visando à reciclagem agrícola.
2.2 Objetivos específicos
- Realizar um estudo teórico sobre o processo de compostagem termofílica
para tratamento do lodo gerado em estação de tratamento de esgoto doméstico;
- Identificar a legislação brasileira que dispõe a respeito da utilização
agrícola do lodo de esgoto ou produto derivado;
- Realizar um teste experimental de compostagem termofílica do lodo
gerado na Estação de Tratamento de Esgotos Taubaté-Tremembé;
- Realizar acompanhamento operacional dos parâmetros pH, umidade e
temperatura, durante a realização do teste experimental de compostagem;
- Realizar uma caracterização do composto obtido após realização do teste
experimental de compostagem, mediante os parâmetros previstos nas legislações
aplicáveis;
.
- Verificar a possibilidade de utilização agrícola do composto obtido após
realização do teste experimental de compostagem.
13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Com os constantes avanços nos índices de coleta e tratamento de esgotos
e com a implantação de sistemas cada vez mais eficientes para tratamento dos
mesmos, é natural que haja também um aumento na quantidade de resíduos
gerados em função destes processos.
Entre os resíduos produzidos nas ETE’s, os lodos destacam-se pelo
grande volume gerado e pela complexidade de gerenciamento, que normalmente
envolve diversas etapas de processamento além de seu elevado potencial
poluidor (MANZOCHI, 2008). O lodo concentra os principais contaminantes
presentes nos esgotos sanitários e a falta de uma alternativa segura para seu
tratamento e destino final pode anular parcialmente os benefícios do saneamento
(PAREDES FILHO, 2011).
Neste referencial teórico iremos abordar do que se trata o lodo de esgoto,
quais suas principais características em função do processo de tratamento, bem
como as etapas de condicionamento e as alternativas para disposição final do
resíduo gerado. Será detalhado também, de forma mais aprofundada, a
alternativa da reciclagem agrícola, e seus aspectos legais, através do processo da
compostagem que é de fato o enfoque deste trabalho.
3.1 O lodo de esgoto e suas características
Os sistemas de tratamento de esgotos normalmente utilizam de forma
otimizada, os fenômenos de biodegradação que já ocorrem na natureza. Esses
sistemas concentram e removem a matéria orgânica e os demais poluentes, que
irão constituir o lodo (ANDREOLI; FERREIRA 1999 a).
As características dos lodos gerados variam de acordo com a natureza do
esgoto, com o tipo de tratamento empregado na estação e com o tipo de
tratamento em que o lodo é submetido.
3.1.1 Natureza do esgoto
De uma forma bem ampla os esgotos podem ser classificados em esgotos
de origem doméstica, também chamados de esgotos sanitários, e esgotos de
origem industrial (SOUZA, 2010).
14
Os esgotos domésticos provêm principalmente de residências, edifícios
comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham instalações de
banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de utilização de água
para fins domésticos, ou seja, são esgotos gerados em função do consumo de
água pela população. Os esgotos domésticos possuem 99,9% de água e 0,1% de
sólidos orgânicos (nos quais estão incluídos microrganismos) e inorgânicos.
Devido a esta quantidade de 0,1% é que há a necessidade de tratar os efluentes
(VON SPERLING, 2002).
Já os esgotos industriais, são efluentes originados da utilização de água
pela indústria. Estes possuem características bem peculiares em função de cada
planta industrial (ANDREOLI; FERREIRA, 1999 a).
3.1.2 Tipo de tratamento
Em geral os sistemas de tratamento de esgotos domésticos empregados,
são sistemas unicamente biológicos. Os sistemas biológicos de tratamento podem
ser descritos por proporcionarem a aceleração das reações biológicas que
ocorrem espontaneamente na natureza, de forma que ocorra a degradação de
substâncias poluentes por ação de microrganismos.
De uma forma geral os processos biológicos de tratamento de esgotos
domésticos podem ser classificados em:
- Processos aeróbios: o oxigênio é necessário para os microrganismos
envolvidos nas reações. E o carbono orgânico se converte basicamente em
CO2 e biomassa.
- Processos anaeróbios: os microrganismos sintetizam as reações na
ausência de oxigênio, em um ambiente redutor. O carbono orgânico é
convertido basicamente em CO2, CH4 e biomassa.
A produção de lodo é variável segundo o tipo de tratamento conforme
apresentado na Tabela 1.
15
Tabela 1 - Produção de lodo de esgoto em sistemas aeróbios e anaeróbios.
TIPO DE TRATAMENTO
QUANTIDADE DE LODO PRODUZIDA
(m3/HAB./ANO)
Lagoa facultativa primária 0,037 Lagoa facultativa 0,03 - 0,08 Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa 0,01 - 0,04 Lagoa aerada facultativa 0,03 - 0,08 Lodos ativados convencionais 1,1 - 1,5 Lodos ativados (aeração prolongada) 0,7 - 1,2 Lodos ativados (fluxo intermitente) 0,7 - 1,5 Filtro biológico (baixa carga) 0,4 - 0,6 Filtro biológico (alta carga) 1,1 - 1,5 Biodiscos 0,7 - 0,1 Reator anaeróbio de manta de lodo 0,07 - 0,1 Fossa séptica - filtro anaeróbio 0,07 - 0,1
Fonte: Adaptado de Andreoli (1999).
Assim como a quantidade de lodo gerado, as características físico-
químicas destes materiais também variam de acordo com o processo de
tratamento biológico empregado. Na Tabela 2 são relacionadas algumas
características físico-químicas dos lodos gerados nos diversos tipos de tratamento
biológicos e que são importantes para o processo de compostagem.
Tabela 2 – Características dos tipos de lodos gerados em diferentes tipos de ETE’s
TIPO DE TRATAMENTO
TIPO DE LODO GERADO
TEOR DE UMIDADE (%)
pH TEOR DE SÓLIDOS FIXOS (%)
C N P
Lodo ativado – convencional
Lodo primário 99 6,2 11 33 4,5 3,10 Lodo ativado 99 7,0 13 32 6,0 2,90 Lodo digerido 91 7,0 40 25 3,1 5,60
UASB Lodo anaeróbio – RALF
96 6,5 55 22 2,3 0,95
Lodo ativado – Sistema carrossel
Lodo ativado aeração prolongada
98 6,9 37 32 4,9 3,70
Lagoa anaeróbia Lodo de lagoa de estabilização
94 6,7 53 27 3,2 0,60
Fonte: Adaptado de Fernandes; Silva (2008)
Como podemos observar algumas características em comum dos tipos de
lodos gerados nos diversos tipos de tratamento de esgotos sanitários são a
presença de nutrientes como nitrogênio e fósforo e o alto teor de umidade.
3.1.3 Tratamento (processamento) do lodo
O processamento do lodo de excesso em ETE’s visa de uma forma geral, à
estabilização e a remoção de umidade, e o resultado destes processos
influenciam diretamente no destino final do material, bem como nos custos de
manuseio e transporte do mesmo.
16
3.1.3.1 Remoção de umidade
A retirada da água do lodo é um processo fundamental para redução de
seu volume, diminuindo assim os custos de transporte. Além da redução de
volume, o grau de desidratação influi nas características físico-químicas do lodo,
conferindo-lhe consistência líquida, pastosa ou sólida. Essas características
influenciam de maneira decisiva na sua manipulação, transporte e destino final
(FERNANDES; SILVA, 2008).
Os processos de desidratação podem ser naturais ou mecânicos. Os
naturais, constituídos, basicamente, de leitos de secagem e lagoa de lodo, são
bastante adequados para pequenos sistemas situados em locais com clima
semelhante ao do Brasil. Os processos mecanizados começam a ser mais
vantajosos para sistemas com produções maiores de lodo, com restrição de
espaço ou com clima desfavorável aos processos naturais de secagem. Os
principais sistemas mecânicos utilizados são as centrífugas, os filtros-prensa e a
secagem térmica. (FERNANDES; SILVA, 2008).
3.1.3.2 Estabilização do lodo
Para Andreoli (2001) a necessidade de estabilização do lodo está ligada
principalmente a duas características negativas do lodo fresco: seu potencial de
produzir odores e seu conteúdo em microrganismos patogênicos.
O grau de estabilização do lodo ao deixar um sistema de tratamento de
esgoto depende da tecnologia utilizada, e esta pode envolver processos físicos,
químicos e biológicos. Sendo assim, as fases de estabilização e desidratação
devem ser compatíveis entre si e coerentes com o destino final a ser dado ao
lodo. De acordo com a EPA (Environment Protection Agency) apud Andreoli
(2001), o grau de estabilização do lodo é:
- Muito importante para a reciclagem agrícola.
- Moderadamente importante para disposição em aterro sanitário.
- Sem importância se o destino final é a incineração.
Os métodos biológicos de estabilização dos lodos são a digestão aeróbia, a
digestão anaeróbia e a compostagem. Esta última é uma das tecnologias mais
utilizadas para estabilização do lodo quando o destino final é a reciclagem
17
agrícola e se difere dos outros métodos pelo fato da estabilização ser processada
já na fase sólida.
Os métodos químicos consistem na adição de produtos químicos que
possam inibir a atividade biológica ou oxidar a matéria orgânica. O processo mais
utilizado é estabilização alcalina, que eleva o pH do lodo e elimina a maior parte
dos patógenos. Já o método físico mais utilizado é a secagem térmica que se
baseia na eliminação dos organismos patogênicos através do aumento de
temperatura.
3.2 Alternativas de destino final
A alternativa de destino final a ser utilizada está diretamente relacionada
com os métodos de desidratação e estabilização utilizados nas ETE’s. Atualmente
os principais tipos de destino final realizados são: a disposição em aterros
sanitários, a incineração e a reciclagem agrícola. Porém algumas técnicas como o
landfarming também podem ser utilizadas.
3.2.1 Aterros sanitários
O aterro sanitário é a forma de disposição final de resíduos sólidos urbanos
no solo através do seu confinamento em camadas coberta com terra, atendendo à
normas operacionais, de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à
segurança, minimizando os impactos ambientais (FIGUEIREDO, 2007).
Segundo Andreoli; Ferreira (1999 b) a ausência de oxigênio leva à
degradação anaeróbia, o que implica em menor velocidade de degradação da
matéria orgânica e produção de gás metano. Os aterros também produzem
percolados, seja devido à infiltração de água de chuva ou ao excesso de água
dos resíduos e por estes motivos a disposição em aterros sanitários é uma
alternativa que requer cuidadosos estudos de implantação e rigoroso controle
ambiental.
Há duas modalidades de disposição do lodo em aterros: o aterro sanitário
exclusivo, cujo teor de sólidos deve ser superior a 30%; e a co-disposição com
resíduos sólidos urbanos, onde o teor de sólidos do material não deve ser inferior
a 20% (FEITOSA, 2009).
18
3.2.2 Incineração
Segundo Souza (2010) a incineração é um método de tratamento que
utiliza a oxidação térmica, para reduzir o volume e promover a inertização do lodo.
Para Andreoli; Ferreira (1999(b)) é uma alternativa mais adequada aos
grandes centros urbanos ou em situações em que a qualidade do lodo impede á
sua reciclagem agrícola, pois apresenta elevado custo por tonelada tratada e
problemas secundários como, poluição atmosférica e a destinação final das
cinzas.
3.2.3 Landfarming
Neste sistema uma área recebe doses elevadas de lodo por vários anos. O objetivo desta prática é utilizar o solo como um sistema de tratamento. O solo passa a ser o suporte da atividade biológica, retenção de metais, local de exposição ao sol e bioxidação, o que provocará a degradação da matéria orgânica. Neste caso não há interesse a utilização dos nutrientes do lodo. As doses de aplicação variam de 60-70 t/ano em base seca para as áreas que não tem impermeabilização da camada inferior a 300-600 t/ ano / ha, quando o processo é feito dentro de critérios de landfarming, com impermeabilização da camada de solo a 60-80 cm de profundidade. Assim que o lodo é espalhado sobre o solo ele deve ser incorporado superficialmente para facilitar os processos de biodegradação e minimizar o problema de odor e eventual atração de moscas. É uma alternativa de baixo custo se bem instalada e monitorada, é inócua ao meio ambiente e de simples execução. Não há preocupação em reciclar os nutrientes do lodo, apenas decompor a matéria orgânica no solo. É considerada como uma boa alternativa para um plano de emergência. (ANDREOLI; FERREIRA, 1999 b, p. 19)
O grande limitante desta alternativa é o fator área, sendo assim mais
adequada para sistemas com pequena produção de lodo ou para situações de
emergência. Segundo CETESB (1985) a aplicação em grande escala dentro de
critérios ambientais rígidos torna-se complexa e requer pessoal especializado.
Projetos de landfarming devem conferir proteção às águas subterrâneas e
superficiais em relação à migração de poluentes, pormenorizados em planos
específicos de operação, monitoramento, emergência e fechamento. Como para
aterros sanitários, são quesitos para o landfarming a desidratação a um teor de
sólidos mínimo de 15% e estabilização prévia do material a destinar (EPS, 1984).
19
3.2.4 Reciclagem agrícola
Como o próprio nome sugere a reciclagem agrícola é o aproveitamento do
resíduo gerado nas ETE’s para ser utilizado como condicionador de solos e/ ou
fertilizantes na agricultura. Segundo Fernandes; Silva (2008) quando realizada de
maneira segura a reciclagem agrícola contribui para fechar o ciclo bioquímico dos
nutrientes minerais, fornecendo matéria orgânica ao solo e estocando o carbono
na forma de compostos estáveis.
Para Bettiol; Camargo (2006) a utilização do lodo de esgoto em solos
agrícolas traz como principais benefícios a incorporação de macronutrientes
(nitrogênio e fósforo) e micronutrientes (zinco, cobre, ferro, manganês e
molibdênio).
Com respeito à melhoria das condições físicas do solo, o lodo de esgoto
aumenta a retenção de umidade em solos arenosos e melhora a permeabilidade e
infiltração nos solos argilosos, e por determinado tempo mantém uma boa
estrutura e estabilidade dos agregados na superfície (PAREDES FILHO, 2011).
Porém é preciso conhecer a composição do solo, para calcular as quantidades
adequadas a serem incorporadas, sem correr o risco de intoxicar as plantas e em
certas situações os animais e as pessoas, como também não poluir o ambiente
(CETESB, 1999).
Para Andreoli; Ferreira (1999(b)) do ponto de vista ambiental a reciclagem
agrícola é a alternativa mais correta para destinação do resíduo que neste
contexto passa a ser chamado de biossólido. Porém ela está condicionada à
regras que definam as exigências de qualidade do material a ser reciclado, aos
cuidados exigidos para estabilização e desinfecção e à normas de utilização que
incluam as restrições de uso. Ainda segundo Andreoli; Ferreira (1999 b) o valor
dos lodos como insumo agrícola, a sazonalidade das demandas e os custos
envolvidos no seu beneficiamento e transporte, assim como um plano gerencial
para a atividade e monitoramento ambiental são aspectos relevantes para a
análise desta alternativa.
20
3.3 Biossólidos
Segundo Fernandes; Silva (2008) a Water Environmental Federation (WEF)
propõe a utilização do termo biossólido para designar o lodo gerado em
processos de tratamento de esgotos, quando este, após ser devidamente tratado,
possa ser utilizado diretamente em solos agrícolas, ou como adjuvante em
sistemas benéficos para o homem.
Como mencionado no item anterior o aproveitamento deste material esta
condicionado principalmente as suas características físico-químicas que apesar
de apresentarem aspectos benéficos ao solo devem atender à certas exigências
mínimas que visam garantir o seu uso seguro, evitando assim os riscos de
contaminação do solo, das plantas e/ou até mesmo dos animais e seres
humanos.
3.3.1 Principais contaminantes de biossólidos
Fernandes; Silva (2008) afirmam que os principais riscos ambientais
relacionados com a reciclagem do lodo no meio ambiente são representados pelo
seu conteúdo de metais pesados, de compostos orgânicos tóxicos, de
microrganismos patogênicos e pelos riscos de poluição das águas superficiais e
subterrâneas.
A presença ou não destes contaminantes, e se em caso de presença a
concentração destes no biossólido, são fatores indispensáveis na avaliação do
potencial para uso na agricultura (ANDREOLI; FERREIRA, 1999 c).
3.3.1.1 Metais pesados
Quando adicionados ao solo em níveis elevados, os metais são capazes de
prejudicar as propriedades químicas e biológicas dos solos e provocar toxidez nas
plantas e animais (ANDREOLI; FERREIRA, 1999 c).
Segundo Fernandes; Silva (2008) o lodo proveniente do tratamento de
efluentes domésticos normalmente contém pequenas quantidades destes
elementos e não representam grandes riscos. Os teores preocupantes ocorrem
21
geralmente em virtude de descargas industriais, com alto teor metais pesados,
nas redes coletoras.
Cabe a uma legislação específica, estabelecer critérios rigorosos para
aceitação destas contribuições e aos órgãos ambientais fiscalizar seu
cumprimento. Sempre que os lodos apresentarem níveis elevados de metais
pesados, a reciclagem será inviável e outras opções de disposição final, mais
onerosas e ambientalmente menos adequadas, deverão ser adotadas
(ANDREOLI; FERREIRA, 1999 c).
3.3.1.2 Compostos orgânicos tóxicos
Compostos orgânicos tóxicos podem estar presentes no lodo devido as
seguintes fontes de contaminação:
- Doméstica: restos de solventes, pinturas e detergentes;
- Efluentes industriais: indústrias químicas em geral;
- Águas pluviais: infiltram-se na rede coletora de esgoto carreando resíduos
de produtos utilizados em veículos automotores, pesticidas, etc.
O impacto dos compostos orgânicos sobre a saúde e meio ambiente é
função do nível de contaminação, da taxa em que são acumulados nos grãos e
plantas e da biodisponibilidade (FERNANDES; SILVA, 2008).
Alguns dos contaminantes orgânicos e seus efeitos sobre a saúde estão
relacionados na Tabela 3.
Tabela 3 – Principais contaminantes orgânicos e seus efeitos sobre a saúde
Compostos orgânicos tóxicos
Efeitos sobre a saúde
Aldrin e dieldrin Afeta o sistema nervoso central. Em doses altas é fatal para o homem.
Benzeno A exposição aguda ocasiona a depressão do sistema nervoso central.
Clordano Provoca vômitos e convulsões. Pode causar mutações.
Lindano Causa irritação do sistema nervoso central, náusea, vômitos, dores musculares e respiração debilitada.
Clorofórmio Severamente tóxico em altas concentrações; danos ao fígado e ao coração.
PCB Provavelmente cancerígeno; exposição ao mesmo resulta em dores de cabeça e distúrbios visuais.
DDT Causa problemas, principalmente no sistema nervoso central, causa decréscimo das células brancas do sangue e acumula-se nos tecidos gordurosos.
Fonte: Adaptado de Barros et al. apud Fernandes; Silva (2008).
22
3.3.1.3 Microrganismos patogênicos
Segundo Fernandes; Silva (2008) nos sistemas de tratamento os
microrganismos patogênicos provenientes dos esgotos sanitários ficam
adsorvidos na fase sólida e tendem a se precipitar concentrando-se no lodo de
esgoto.
Segundo Tsutiya (2001), estudos epidemiológicos mostram que os ovos de
helmintos, os cistos de protozoários, os vírus e as bactérias são os principais
microrganismos encontrados nos lodos, e a presença destes agentes
patogênicos, ainda que substancialmente reduzida, podem causar problemas
devido a sua possibilidade de disseminação pelo meio ambiente. Desta forma,
Andreoli; Ferreira (1999 c) afirmam que é necessária a adoção de tecnologias que
levam a redução destes organismos tendo em vista a reciclagem agrícola dos
biossólidos.
3.3.2 Valor agronômico dos biossólidos
O valor agronômico dos biossólidos está associado principalmente ao seu
teor de nutrientes (N, P e micronutrientes) e ao conteúdo de matéria orgânica.
Andreoli; Ferreira (1999) afirma que os efeitos da matéria orgânica no solo
se fazem sentir a longo prazo, melhorando a resistência dos solos a erosão e ao
adensamento, ativando a vida microbiana dos solos e aumentando a resistência
das plantas a pragas e doenças. O autor também afirma que o teor de nutrientes
encontrados nos biossólidos são superiores aos encontrados na maioria dos
materiais orgânicos de uso habitual na agricultura.
3.3.3 A alternativa da compostagem
Como mencionado anteriormente do ponto de vista ambiental a reciclagem
agrícola é a melhor alternativa para destinação final dos lodos gerados em ETE’s.
Porém em virtude dos contaminantes do lodo de esgoto se faz necessário
o tratamento prévio deste material para se garantir a segurança na utilização dos
biossólidos. Este tratamento se faz necessário principalmente em relação ao teor
de patógenos presentes no lodo.
23
Existem várias alternativas para se realizar o tratamento do material, mas a
compostagem se mostra como uma tecnologia privilegiada, pois permite o
processamento integrado de vários resíduos urbanos e agroindustriais, bem como
a produção de um insumo de alta qualidade agronômica, sanitariamente seguro e
de boa aceitação no mercado (FERNANDES; SILVA, 2008).
A intensa atividade microbiológica durante o processo permite o
desenvolvimento de uma população de microrganismos termófilos já no início do
processo, o que faz com que a temperatura do meio se mantenha elevada por
vários dias, destruindo grande parte dos patógenos e garantindo que o composto
obtido não coloque em ameaça a saúde pública ou o meio ambiente. Estudos
também mostram que a compostagem tem sido bastante eficiente na remoção de
alguns compostos orgânicos tóxicos (FERNANDES; SILVA, 2008).
3.4 Fundamentos do processo de compostagem
A compostagem é o processo de decomposição e estabilização biológica
dos substratos orgânicos sob condições que favorecem o desenvolvimento de
temperaturas termofílicas que resultam da produção biológica de calor. Segundo
Oliveira; Sartori e Garcez (2008) a compostagem é um processo de oxidação
biológica através do qual os microrganismos decompõem os compostos
constituintes dos materiais liberando dióxido de carbono e vapor de água. Na
prática isto significa que a partir de resíduos orgânicos com características
desagradáveis (odor, aspecto, 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
(FERNANDES; SILVA, 1998).
De acordo com Pereira Neto (1987), a compostagem é definida como um
processo aeróbio controlado, desenvolvido por uma população diversificada de
microrganismos, efetuada em duas fases distintas: a primeira quando ocorrem as
reações bioquímicas mais intensas, predominantemente termofílicas; a segunda
ou fase de maturação, quando ocorre o processo de humificação.
O processo de compostagem simplificado é representado na Figura 1.
24
Figura 1 – Esquema simplificado do processo de compostagem
Fonte: Fernandes; Silva (2008)
Fernandes; Silva (2008) afirmam que no início do processo há um forte
crescimento dos microrganismos mesófilos. Com a elevação gradativa da
temperatura, resultante do processo de biodegradação, a população de mesófilos
diminui e os microrganismos termófilos proliferam com mais intensidade. A
população termófila é extremamente ativa, provocando intensa e rápida
degradação da matéria orgânica e maior elevação da temperatura, o que elimina
os microrganismos patogênicos.
Ainda segundo o autor, quando o substrato orgânico é em sua maior parte
transformado, a temperatura diminui, a população termófila se restringe, a
atividade biológica global se reduz de maneira significativa e os mesófilos se
instalam novamente . Nesta fase, a maioria das moléculas facilmente
biodegradáveis foram transformadas, o composto apresenta odor agradável e já
teve início o processo de humificação, típico da segunda etapa do processo,
denominada maturação.
A Figura 2 representa um gráfico do comportamento da temperatura da
leira no decorrer do processo de compostagem.
Figura 2 – Evolução da temperatura em uma leira de compostagem
Fonte: Fernandes; Silva (2008)
25
A principal indicação que está ocorrendo o processo de compostagem é a
elevação da temperatura do meio que pode atingir valores entre 65 ºC e 70 ºC
(KIEHL, 1998).
Kiehl (1998) relata que durante o processo de cura e maturação do
composto é possível observar três fases distintas: uma primeira inicial e rápida de
fitotoxicidade ou de composto cru ou imaturo, seguida de uma segunda fase de
semi-cura ou bioestabilização, para atingir finalmente a terceira fase, a
humificação, acompanhada da mineralização de determinados componentes da
matéria orgânica.
Segundo Aquino (2005) apud Oliveira; Sartori e Garcez (2008) os resíduos
orgânicos sofrem transformações metabólicas desde que fornecidas às condições
de umidade, aeração e microrganismos como bactérias, fungos, actinomicetos,
protozoários, algas, além de larvas, insetos etc., que têm na matéria orgânica in
natura sua fonte de matéria e energia. Como resultado da digestão da matéria
orgânica por esses organismos, ocorre à liberação de nutrientes como nitrogênio,
fósforo, potássio, cálcio e magnésio se transformando em nutrientes minerais. Ou
seja, esses elementos, antes imobilizados na forma orgânica, tornam-se
disponíveis para as plantas num processo conhecido como mineralização.
Os microrganismos que realizam a decomposição da matéria orgânica
absorvem carbono (C) e nitrogênio (N), sendo o tempo necessário para que
ocorra a decomposição e a consequente mineralização, governado pela relação
entre C e N da matéria-prima. O teor de N dos resíduos a serem decompostos
deve ter teoricamente 1,7%, quando o conteúdo é inferior a esse valor, o tempo
de decomposição será maior (KIEHL, 1985).
Para que todo ciclo esteja completo são necessários aproximadamente de
90 a 120 dias após mistura dos materiais orgânicos (dependendo da relação C:N
do resíduo), tendo como resultado um composto normalmente escuro e de textura
turfa, utilizado como condicionador de propriedades físicas e biológicas do solo,
assim como, um composto fertilizante que fornece os nutrientes essenciais para o
suprimento das plantas (OLIVEIRA; SARTORI e GARCEZ, 2008).
26
3.4.1 Parâmetros de controle do processo de compostagem
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. (FERNANDES; SILVA, 2008, p.12).
3.4.1.1 Aeração
A compostagem é um processo aeróbio, portanto é fundamental o
fornecimento de oxigênio aos microrganismos presentes para que eles possam
oxidar a matéria orgânica que serve de alimento para os mesmos (FERNANDES;
SILVA, 2008).
Uma compostagem mal conduzida pode levar a degradação anaeróbia,
acompanhada de putrefação e mau cheiro eliminado na atmosfera (KIEHL, 1998).
Ainda segundo o mesmo autor, o processo aeróbio é caracterizado pela
alta temperatura desenvolvida no composto, pelo menor tempo de degradação da
matéria orgânica e pelas reações de oxidação e oxigenação que se dão no
processo, conduzindo o substrato a ter no final um pH próximo de 7,0. O odor
desagradável pode ser reduzido por revolvimento da leira, ou por outro meio de
aeração, transformando o processo de anaeróbio para aeróbio.
A circulação de ar na massa do composto é, portanto, de importância
primordial para a compostagem rápida e eficiente. Seja qual for a tecnologia
utilizada, a aeração da mistura é fundamental no período inicial da compostagem,
na fase de degradação rápida, onde a atividade microbiana é intensa. Na fase
seguinte, a maturação, a atividade microbiana é pouco intensa, logo a
necessidade de aeração é bem menor (FERNANDES; SILVA, 2008).
3.4.1.2 Temperatura
Um dos fatores de grande relevância no processo de transformação da
matéria orgânica é a temperatura do ambiente onde se realiza o processo.
27
De uma maneira geral, quando a matéria orgânica é decomposta o calor
criado pelo metabolismo dos microrganismos se dissipa e o material,
normalmente, não se aquece. Todavia, na compostagem de resíduos orgânicos,
em montes, ou em condições controladas, trabalhando-se com grandes massas,
o calor desenvolvido se acumula e a temperatura alcança valores elevados,
podendo chegar à cerca de 80 ºC (Oliveira; Sartori e Garcez, 2008).
Segundo Fernandes; Silva (2008) a temperatura é um fator indicativo do
equilíbrio biológico, de fácil monitoramento e que reflete a eficiência do processo.
Se a leira, em compostagem, registrar temperatura da ordem de 40-60ºC 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.
Depois de iniciada a fase termófila (em torno de 45ºC), o ideal é controlar a temperatura entre 55 e 65 ºC. Esta é a faixa que permite a máxima intensidade de atividade microbiológica. Acima de 65ºC a atividade microbiológica é reduzida e o ciclo de compostagem fica mais longo (FERNANDES; SILVA, 2008, p.13).
3.4.1.3 Umidade
Segundo Fernandes; Silva (2008) o teor ótimo de umidade no composto
situa-se entre 50 e 60%. Teores de umidade superiores a 60 % fazem com que a
água ocupe os espaços vazios do meio e impeça a passagem livre de oxigênio, o
que pode provocar o aparecimento de zonas de anaerobiose. Já se o teor de
umidade é inferior a 40% a atividade biológica é inibida, bem como a velocidade
de biodegradação.
O ajuste da umidade pode ser feito pela criteriosa mistura de componentes,
como por exemplo, utilizar o lodo desaguado com o material estruturante numa
proporção que forneça uma mistura que possua um teor de umidade entre 50 e
60 %, e/ou caso seja necessário, pela adição de água no meio de compostagem,
pois é normal a diminuição do teor umidade durante o andamento do processo.
3.4.1.4 Relação C/N
O carbono é utilizado pelos microrganismos como fonte de energia e o
nitrogênio para síntese de proteínas, por isso a relação C/N é considerada de
grande importância para caracterizar o equilíbrio dos substratos.
28
Teoricamente, a relação C/N inicial ótima do substrato deve se situar em torno de 30. Na realidade, constata-se que ela pode variar de 20 a 70 de acordo com a maior ou menor biodegradabilidade do substrato. Tanto a falta de nitrogênio quanto a falta de carbono limita a atividade microbiológica. Se a relação C/N for muito baixa pode ocorrer grande perda de nitrogênio pela volatilização da amônia. Se a relação C/N for muito elevada os microrganismos não encontrarão N suficiente para a síntese de proteínas e terão seu desenvolvimento limitado. Como resultado, o processo de compostagem será mais lento. Independentemente da relação C/N inicial, no final da compostagem a relação C/N converge para um mesmo valor, entre 10 e 20, devido à perdas maiores de carbono que de nitrogênio, no desenvolvimento do processo (FERNANDES; SILVA, 2008, p.14).
3.4.1.5 pH
O pH do composto pode ser indicativo do estado de compostagem dos
resíduos orgânicos.
Segundo Jimenez e Garcia (1989) apud Oliveira; Sartori e Garcez (2008)
durante as primeiras horas de compostagem, o pH decresce até valores próximos
a pH 5, e posteriormente aumenta gradualmente com a evolução do processo de
compostagem e estabilização do composto, alcançando valores entre 7,0 e 8,0.
Assim, valores baixos de pH são indicativos de falta de maturação devido à curta
duração do processo ou à ocorrência de processos anaeróbios no interior da pilha
em compostagem.
Ainda segundo o autor à medida que os fungos e as bactérias digerem a
matéria orgânica libertam-se ácidos que se acumulam e acidificam o meio. Este
abaixamento do pH favorece o crescimento de fungos e a decomposição da
celulose e da lenhina. Posteriormente estes ácidos são decompostos até serem
completamente oxidados. No entanto, se existir escassez de oxigênio o pH
poderá descer a valores inferiores a 4,5 e limitar a atividade microbiana,
retardando, assim, o processo de compostagem. Nestes casos deve-se revolver
as pilhas para o pH voltar a subir.
Fernandes; Silva (2008) afirmam que a passagem à fase termófila é
acompanhada de rápida elevação do pH, que se explica pela hidrólise das
proteínas e liberação de amônia. Assim, normalmente o pH se mantém alcalino
(7,5-9,0), durante a fase termófila. De qualquer forma, e principalmente se a
29
relação C/N da mistura for conveniente, o pH geralmente não é um fator crítico da
compostagem.
3.4.2 Resíduos estruturantes
Segundo Fernandes; Silva (2008) 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 apresente as condições ótimas para a compostagem.
Os agentes estruturantes têm a função de conferir integridade estrutural á
mistura a ser compostada e 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.
A Tabela 4 relaciona algumas características importantes dos resíduos
mais utilizados como agentes estruturantes na compostagem de lodo.
Tabela 4 – Características de alguns resíduos estruturantes utilizados na compostagem de lodo de esgoto
Resíduo estruturante pH TEOR DE UMIDADE
(%)
TEOR DE SÓLIDOS
FIXOS (%)
P (%) N (%) C (%) C/N
Resíduos de podas de árvore
6,9 30 9 0,09 1,10 51 46
Bagaço de cana de açúcar
3,7 20-40 3 0,10 0,20 47 235
Serragem de madeira 8,0 30 2 0,50 0,10 49 490 Sabugo de milho 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
Fonte: adaptado de Fernandes; Silva, (2008)
Além destas características intrínsecas ao resíduo, a escolha do agente
estruturante em um determinado projeto de usina de compostagem , também
deve considerar alguns aspectos práticos, como a disponibilidade do resíduo,
distâncias de transporte e características desejadas no produto final
(FERNANDES; SILVA, 2008).
3.4.3 Sistemas de compostagem
Os sistemas de compostagem podem ser divididos em 3 grupos:
30
-Sistema de leiras revolvidas (windrow): a mistura de resíduos é disposta
em leiras, sendo a aeração fornecida pelo revolvimento dos resíduos e pela
convecção e difusão do ar na massa do composto.
- Sistema de leiras estáticas aeradas (static pile): a mistura a ser
compostada é colocada sobre uma tubulação perfurada que injeta ou aspira o ar
na massa do composto, não havendo revolvimento mecânico das leiras.
- Sistemas fechados ou reatores biológicos (In-vessel): os resíduos são
colocados dentro de sistemas fechados, que permitem o controle de todos os
parâmetros do processo de compostagem.
3.4.4 Eficiência do processo de compostagem
Segundo Machado (2001) das alternativas de tratamento do lodo de esgoto
que objetivam a destruição de microrganismos patogênicos, a compostagem tem
se mostrado uma das mais eficientes. Essa eficiência na inativação térmica dos
patógenos depende do tempo de exposição à determinadas temperaturas, como
é apresentado na Tabela 5.
Tabela 5 – Temperatura e tempo de manutenção para eliminação de alguns microrganismos
Organismo Tempo (min.) Temperatura (°C)
1. Salmonella typhosa instantâneo 50 a 60
30 46
2. Salmonella spp. 15 a 30 60
60 55
3. Shigella 60 55
4. Escherichia coli 5 70
15 a 20 60
60 55
5. Entamoeba histolytica (cistos) instantâneo 68
6. Taenia saginata 5 71
7. Trichinella spiralis (larvas) instantâneo 62 a 72
60 50
8. Necator americanus 50 45
9. Brucella abortus 50 45
10. Estreptococos fecais 60 70
11. Coliformes fecais 60 70
12. Ascaris spp. (ovos) 60 55
7 60
Fonte: Ilhenfeld (1999)
31
Se a operação da compostagem não for bem conduzida, parte dos
microrganismos patogênicos irá sobreviver ao processo, podendo inviabilizar a
utilização do composto na agricultura.
3.5 Aspectos legais
Vários estudos comprovam a eficácia do uso agrícola do lodo de esgoto,
porém em virtude dos potenciais riscos associados a este uso é importante que
existam legislações que regulamentem e que garantam que este não irá trazer
impactos ambientais negativos.
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 (CABRAL, 2012, p. 22).
Com base nestes aspectos apresentados, no Brasil, o estado de São Paulo
foi pioneiro e no ano de 1999 por meio da CETESB, órgão vinculado à secretaria
de meio ambiente, lançou a Norma Técnica P4.230 que regulamenta o uso
agrícola de lodos oriundos de tratamentos biológicos, incluindo o lodo de esgoto.
Vale ressaltar também que o Estado do Paraná na mesma época, por meio da
Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), elaborou e publicou Manuais
Técnicos que procuram orientar o futuro usuário do lodo de esgoto, os operadores
de estações de tratamento e os tomadores de decisão sobre os procedimentos de
produção do lodo, os métodos de higienização adequados ao uso agrícola, as
vantagens, fatores limitantes e procedimentos para o uso do resíduo em áreas de
produção, além de orientação para a elaboração de Plano de Distribuição de Lodo
e monitoramento da atividade (PIRES, 2006). Estes trabalhos possibilitaram as
primeiras experiências no Brasil e iniciaram as primeiras discussões sobre o
assunto, de tal forma que, em 2006, o Conselho Nacional de Meio Ambiente
(CONAMA) publicou a Resolução nº 375, de 29 de agosto de 2006, 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
32
outras providências” (CONAMA, 2006). A mesma resolução em seu artigo
primeiro (Art. 1º) estabelece, em parágrafo único, que:
Art. 1° Esta Resolução estabelece critérios e procedimentos para o uso, em áreas agrícolas, de lodo de esgoto gerado em estação de tratamento de esgoto sanitário e seus produtos derivados, visando benefícios à agricultura e evitando riscos à saúde pública e ao ambiente.
Parágrafo único. Para a produção, compra, venda, cessão, empréstimo ou permuta do lodo de esgoto e seus produtos derivados, além do previsto nesta Resolução, deverá ser observado o disposto no Decreto nº 4.954, de 14 de janeiro de 2004, que regulamenta a Lei nº 6.894, de 16 de dezembro de 1980, que dispõe sobre a inspeção e fiscalização da produção e do comércio de fertilizantes, corretivos, inoculantes ou biofertilizantes destinados à agricultura (CONAMA, 2006, p. 01).
No seu artigo terceiro (Art. 3º) a resolução Conama 375/2006 estabelece
que para terem aplicação agrícola os lodos de esgoto, ou produto derivado,
devem ser submetidos a processo de redução de patógenos e da atratividade de
vetores conforme Anexo I da resolução, no qual está incluso o processo de
compostagem (CONAMA, 2006).
A resolução também estabelece que a caracterização do lodo de esgoto,
ou produto derivado, deve incluir os seguintes aspectos: 1-Potencial agronômico;
2-Substâncias inorgânicas e orgânicas potencialmente tóxicas; 3-Indicadores
bacteriológicos e agentes patogênicos; e 4-Estabilidade. No artigo oitavo (Art. 8º)
a legislação afirma que em função das características específicas da bacia de
esgotamento e dos efluentes recebidos poderá ser solicitado dispensa ou
alteração da lista de substâncias a serem analisadas, e no artigo décimo primeiro
(Art. 11º) apresenta os limites máximos de contaminantes admitidos nos lotes de
lodo ou produto derivado.
Uma vez que o uso agrícola de lodo de esgoto envolve a adição de
nutrientes e matéria orgânica ao solo, o Ministério da Agricultura, Pecuária e
Abastecimento (MAPA) incluiu lodo de esgoto na Instrução Normativa (IN) nº 15,
de 24 de dezembro de 2004, em resposta ao Decreto n° 4.954, de 14 de janeiro
de 2004, que regulamenta o registro de fertilizantes orgânicos. A Instrução
Normativa nº 15 de 2004 foi revogada e atualmente vigora a Instrução
Normativa nº 25, de 23 de Julho de 2009.
Para fins do Decreto n° 4.954/2004, considera-se que fertilizante é: a
substância mineral ou orgânica, natural ou sintética, fornecedora de um ou mais
33
nutrientes de plantas; o corretivo constitui produto de natureza inorgânica,
orgânica ou ambas, usado para melhorar as propriedades físicas, químicas e
biológicas do solo, isoladas ou cumulativamente, ou como meio para o
crescimento de plantas, não tendo em conta seu valor como fertilizante, além de
não produzir característica prejudicial ao solo e aos vegetais. O biofertilizante é
um produto que contém princípio ativo ou agente orgânico, isento de substâncias
agrotóxicas, capaz de atuar, direta ou indiretamente, sobre o todo ou parte das
plantas cultivadas, elevando a sua produtividade, sem ter em conta o seu valor
hormonal ou estimulante.
Ainda segundo o Decreto n° 4.954/2004, os fertilizantes orgânicos são
classificados em: fertilizante orgânico simples: produto natural de origem
vegetal ou animal, contendo um ou mais nutrientes de plantas; fertilizante
orgânico misto: produto de natureza orgânica, resultante da mistura de dois ou
mais fertilizantes orgânicos simples, contendo um ou mais nutrientes de plantas;
fertilizante orgânico composto: produto obtido por processo físico, químico,
físico-químico ou bioquímico, natural ou controlado, a partir de matéria-prima de
origem industrial, urbana ou rural, animal ou vegetal, isoladas ou misturadas,
podendo ser enriquecido de nutrientes minerais, princípio ativo ou agente capaz
de melhorar suas características físicas, químicas ou biológicas; e fertilizante
organomineral: produto resultante da mistura física ou combinação de
fertilizantes minerais e orgânicos.
A IN 25/2009 aprova “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”, e classifica-os de acordo com as matérias-primas utilizadas em sua
produção, em Classe “A”: fertilizante orgânico que, em sua produção, utiliza
matéria-prima de origem vegetal, animal ou de processamentos da agroindústria,
onde não sejam utilizados, no processo, metais pesados tóxicos, elementos ou
compostos orgânicos sintéticos potencialmente tóxicos, resultando em produto de
utilização segura na agricultura; Classe “B”, fertilizante orgânico 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; Classe “C”, constituído pelo
34
fertilizante orgânico que, em sua produção, utiliza qualquer quantidade de
matéria-prima oriunda de resíduos sólidos domiciliares, resultando em produto de
utilização segura na agricultura; e Classe “D” que é o fertilizante orgânico que,
em sua produção, utiliza qualquer quantidade de matéria-prima oriunda do
tratamento de despejos sanitários, resultando em produto de utilização
segura na agricultura.
Segundo o Decreto n° 4.954/2004, nutriente é o elemento essencial ou
benéfico para o crescimento e produção dos vegetais, subdividido em
macronutrientes primários: Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K);
macronutrientes secundários: Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), e Enxofre (S);
micronutrientes: Boro (B), Cloro (Cl), Cobre (Cu), Ferro (Fe), Manganês (Mn),
Molibidênio (Mo), Zinco (Zn), Cobalto (Co), Silício (Si) e outros elementos que a
pesquisa científica vier a definir.
Para os fertilizantes orgânicos compostos para aplicação no solo, produtos
sólidos, as garantias serão no mínimo de acordo com as constantes na IN
25/2009, que fornece as especificações dos fertilizantes orgânicos compostos
(com valores expressos em base seca e umidade determinada a 65°C). Nos
produtos para aplicação no solo com macronutrientes secundários,
micronutrientes ou ambos, estes, serão indicados na sua forma elementar, com
as garantias em percentagem mássica por se tratar de um produto sólido, em
acordo também com a IN 25/2009.
Os fertilizantes ainda, para serem produzidos, comercializados ou
importados, devem atender aos limites estabelecidos na Instrução Normativa n°
27, de 05 de junho de 2006, no que se refere às concentrações máximas
admitidas para agentes fitotóxicos, patogênicos ao homem, animais e plantas,
metais pesados tóxicos, pragas e ervas daninhas.
Outro aspecto legal relevante é a Política Nacional de Resíduos Sólidos
(PNRS) que foi instituída pela Lei nº 12.305 sancionada em 02 de agosto de
2010. Nesta nova Lei se conceitua resíduo sólido como:
“material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, cuja a 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
35
economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível” (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 os “resíduos sólidos, depois de esgotadas todas as possibilidades
de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e
economicamente viáveis, não apresentem outra possibilidade que não a
disposição final ambientalmente adequada” (BRASIL, 2010). Nesta lógica a
reciclagem agrícola do lodo de esgoto, se tratando de um produto que tem
excelente potencial agronômico e que se devidamente tratado pode ser utilizado
de forma segura, deve ser analisada antes de se pensar na disposição final do
material em aterros sanitários.
.
36
4 METODOLOGIA
4.1 Processamento do lodo na ETE Taubaté-Tremembé
Na ETE Taubaté-Tremembé o processamento do lodo ou tratamento da
fase sólida ocorre em três etapas: adensamento em um adensador mecânico,
desaguamento em equipamentos chamados centrífugas e posterior inertização
com cal virgem.
A figura abaixo representa o fluxograma operacional das etapas de
processamento da fase sólida que serão descritas abaixo.
Figura 3 – Fluxograma simplificado da etapa de tratamento da fase sólida na ETE Taubaté-Tremembé
Fonte: Foto do autor
4.1.1 Adensamento do lodo
O adensamento do lodo se dá em um adensador mecânico que consiste
numa peneira rotativa; O lodo é floculado com o auxílio de uma solução
polimérica que agrupa as partículas de sólidos em partículas maiores, que ficam
retidas dentro da peneira e são despejadas no tanque de lodo adensado,
enquanto a água removida volta para o processo de tratamento da fase líquida.
37
O lodo antes de ser adensado possui cerca 99 % de umidade, e após o
adensamento ele chega a uma concentração de 4 % de sólidos (96% de
umidade).
4.1.2 Desaguamento do lodo
O lodo adensado é novamente floculado com solução polimérica e é
desaguado em equipamentos chamados centrífugas. Estes equipamentos
consistem basicamente num grupo tambor-rosca que giram a alta velocidade e
promovem a separação sólido-líquido. O líquido retorna para o processo de
tratamento e a parte sólida desaguada (torta) é transferida para uma rosca
transportadora na qual vai ser realizada a calagem do material.
De uma concentração de 4 % de sólidos o material passa a uma
concentração de cerca de 20 % de sólidos na torta produzida.
4.1.3 Inertização
A torta produzida nas centrífugas recebe a adição de cal virgem
microgranular e é então misturada num misturador de pás rotativas. A reação com
a cal provoca uma aumento no pH do material, que chega valores superiores a pH
12, e a liberação de calor, elevando a temperatura do meio a valores próximos a
70 º C, o que promove a inertização do material (pois estas condições não
permitem a sobrevivência de organismos patógenos). Após finalizado o processo
o material é então transportado e disposto em aterro sanitário.
4.2 Teste experimental de compostagem
O teste foi realizado nas dependências da ETE Taubaté-Tremembé
durante os meses de março, abril e maio de 2014.
Foi utilizado para confecção da leira de compostagem o lodo desaguado da
própria ETE, sem a adição de cal virgem, e resíduos de podas de jardinagem das
áreas da Sabesp de Taubaté. Durante o processo de compostagem foi realizado
o acompanhamento dos seguintes parâmetros operacionais: umidade,
temperatura e pH.
38
Os detalhes referentes à montagem da leira de compostagem, bem como
da forma de condução do processo e de acompanhamento dos parâmetros
operacionais estão descritos nos tópicos a seguir.
4.2.1 Montagem da leira
Foi realizada a mistura do lodo desaguado, sem a adição de cal virgem,
com o resíduo estruturante na proporção de 1:3 em volume. Utilizou-se meia
caçamba de lodo e uma caçamba e meia de resíduos de podas de jardinagem
das áreas da Sabesp devido à facilidade e disponibilidade do material.
Após a mistura dos componentes montou-se uma leira com cerca de 1-1,3
m de altura conforme Figura 4.
Figura 4 – Leira montada após mistura do lodo com resíduo estruturante
Fonte: Foto do autor
4.2.2 Revolvimento da leira
O processo utilizado foi o de leiras revolvidas utilizando pá e enxada para
revolvimento do material.
39
Na primeira semana o procedimento foi realizado diariamente para
promover uma melhor homogeneização da mistura e se constatar o início do
processo de compostagem termofílica através da elevação de temperatura.
Após a primeira semana o procedimento passou a ser realizado
semanalmente como forma de se fornecer oxigênio para os microrganismos
presentes no processo, e também para controle de temperatura do meio caso
esta estivesse muito elevada (acima de 65 °C).
4.2.3 Acompanhamento da temperatura
A temperatura foi monitorada diariamente utilizando um termômetro
analógico, marca Salvicasagrande, com haste metálica de 50 cm e faixa de
medição entre 0 °C e 150 ° C.
O procedimento de medição foi realizado inserindo-se o termômetro no
topo da leira de compostagem de forma com que a ponta sensível da haste
estivesse posicionada próximo ao centro da leira (Figura 5).
Figura 5 – Termômetro de medição e medição sendo realizada
Fonte: Foto do autor
40
As leituras de temperatura foram anotadas na ficha de acompanhamento
do processo (Apêndice A) de compostagem após cerca de 5 minutos da inserção
do termômetro na leira.
4.2.4 Acompanhamento da umidade
As determinações de umidade foram realizadas semanalmente no
laboratório da ETE Taubaté-Tremembé, em balança de determinação de
umidade, marca Sartorius, modelo MA 35 (Figura 6).
Figura 6 – Balança de determinação de umidade – Sartorius MA 35
Fonte: Foto do autor
As amostras foram retiradas do interior da leira de compostagem,
aproveitando-se os dias em que foram realizados os revolvimentos.
Para realização das análises ajustou-se o equipamento para aquecer a 105
ºC e utilizou-se cerca de 20 g de amostra por análise.
4.2.5 Acompanhamento do pH
41
O acompanhamento do pH da leira de compostagem foi realizado
semanalmente, no laboratório da ETE Taubaté-Tremembé, utilizando um pH-
metro, marca Thermo Scientific, modelo Orion 3 Star (Figura 7).
Figura 7 – pH-metro de bancada – Thermo Scientific Orion 3 Star
Fonte: Foto do autor
As amostras foram retiradas do interior da leira de compostagem,
aproveitando-se os dias em que foram realizados os revolvimentos.
Para realização das análises foram preparadas soluções das amostras em
água destilada na proporção 1:10 (1 grama de amostra / 10 mL água destilada), e
o equipamento foi calibrado com os padrões de pH 4, 7 e 10.
4.3 Coleta de amostras para caracterização do composto
Após o término da compostagem, determinado pela redução da
temperatura da leira, o composto formado foi peneirado e acondicionado em
vasilhame plástico.
A amostragem do composto foi realizada conforme a norma da Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 10.007, que trata sobre a
amostragem de resíduos, e as amostras foram devidamente embaladas (Figura 8)
42
e encaminhadas para laboratório credenciado pelo Instituto Nacional de
Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO), e pelo MAPA.
Figura 8 – Amostras encaminhadas para laboratório credenciado
Fonte: Foto do autor
4.4 Caracterização do composto
As amostras foram analisadas mediante os parâmetros da resolução
CONAMA 375/2006 e, IN’s 27/2006 e 25/2009 do MAPA.
Os parâmetros analisados podem ser divididos em três aspectos: potencial
poluidor, potencial agronômico, e agentes patogênicos.
4.4.1 Caracterização do potencial poluidor
Foi realizada a determinação dos seguintes parâmetros:
- Arsênio;
- Bário;
- Cádmio;
- Chumbo;
43
- Cobre;
- Cromo;
- Mercúrio;
- Molibdênio;
- Níquel;
- Selênio;
- Zinco.
Não foram realizadas as determinações dos contaminantes orgânicos, pois
a legislação prevê que em função das características da bacia de esgotamento
pode ser solicitada a dispensa da realização destes parâmetros.
Os testes foram realizados no Laboratório de Fertilizantes e Resíduos do
Instituto Agronômico de Campinas (IAC), que possui certificações do INMETRO e
do MAPA.
4.4.2 Caracterização do potencial agronômico
Foi realizada a determinação dos seguintes parâmetros:
- Carbono orgânico;
- Fósforo total;
- Nitrogênio Kjeldahl;
- Nitrogênio amoniacal;
- Nitrogênio nitrato-nitrito;
- pH em água (1:10);
- Potássio total;
- Sódio total;
- Enxofre total;
- Cálcio total;
- Magnésio total;
- Boro;
- Ferro;
- Manganês;
- Umidade, a 60 – 65°C;
- Sólidos Voláteis;
44
- Sólidos Totais.
Os testes foram realizados no Laboratório de Fertilizantes e Resíduos do
IAC, que possui certificações do INMETRO e do MAPA.
4.4.3 Caracterização microbiológica
Foi realizada a determinação dos seguintes parâmetros:
- Coliformes termotolerantes;
- Ovos viáveis de helmintos;
- Salmonella sp.
Os testes foram realizados no Laboratório de Microbiologia do Solo do IAC,
que possui certificações do INMETRO e do MAPA.
45
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A Figura 9 representa a evolução da temperatura ao longo do teste
experimental de compostagem realizado na ETE Taubaté-Tremembé.
Figura 9 – Temperatura ao longo do processo de compostagem
Fonte: Arquivo pessoal
Fernandes; Silva (2008) afirmam que se a leira de compostagem registrar
temperatura da ordem de 40-60ºC 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, porém no teste experimental realizado percebeu-se que nos
primeiros dias a temperatura da leira permaneceu inalterada. Este fato pode ser
justificado pela dificuldade de mistura, manual, do lodo desaguado com material
estruturante. Para sanar este problema, durante a primeira semana do
experimento foram realizados revolvimentos diários com a intenção de se
incorporar oxigênio ao meio e, principalmente, promover uma melhor mistura do
lodo com o material estruturante. No quinto dia pôde-se perceber um aumento na
temperatura da leira e a partir do oitavo dia a temperatura já se apresentava
acima dos 40 °C, o que serviu como indicativo de que o processo de
compostagem já estava ocorrendo. No período compreendido entre o 16° e 28°
dia a temperatura permaneceu acima dos 60 °C o que é um fator importante para
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80
Tem
pe
ratu
a (°
C)
Dias
46
eliminação dos microrganismos patogênicos. Na figura 10 abaixo podemos ver no
detalhe a temperatura da leira de compostagem acima dos 60 °C.
Figura 10 – Temperatura da leira de compostagem acima dos 60 °C
Fonte: Foto do autor
Um aspecto relevante a ser comentado é que podemos observar no gráfico
(Figura 9) alguns picos e quedas drásticas de temperatura, ocorridos durante o
experimento, geralmente nos dias após os dias em que ocorreram os
revolvimentos da leira. Isto pode ser justificado pela dissipação do calor, que
estava confinado no interior da leira, durante o processo de revolvimento. Alguns
autores também afirmam que a temperatura da leira de compostagem pode sofrer
interferência de fatores climáticos como calor, ventos, chuvas, etc.
Considerando-se que a fase termofílica ocorre em temperaturas acima de
45 °C, e que é nesta fase onde ocorre a mais intensa e rápida degradação da
matéria orgânica, podemos afirmar que processo se mostrou satisfatório, pois
permaneceu do 9º ao 63º dia nesta fase, o que sugere que o composto formado
após o término do processo de compostagem deva ter alto grau de estabilização
e baixa concentração de microrganismos patogênicos.
A partir do 64° dia nota-se que a atividade diminui e, que apesar do meio
reacional ainda apresentar temperaturas elevadas em relação à temperatura
47
ambiente, esta vem diminuindo gradativamente, até o 85° dia, o que sugere que a
maior parte da matéria orgânica já foi degradada e que o processo já entrou na
fase de humificação.
O teor de umidade ao longo do processo (Figura 11) não se mostrou como
um fator crítico. Após a mistura do lodo desaguado com o material estruturante, a
mistura apresentou teor médio de 56,7 % de umidade. Ao longo do processo esse
teor diminuiu um pouco, mas se manteve na faixa entre 50 % e 55 % o que não
comprometeu o processo.
Figura 11 – Teor de umidade ao longo do processo de compostagem
Fonte: Arquivo pessoal
Em virtude da umidade presente no meio reacional e da temperatura
elevada do processo, pode-se perceber durante os períodos de revolvimentos a
presença de fungos no interior da leira, o que também foi um importante indicador
de que o processo estava ocorrendo de forma satisfatória.
O acompanhamento do pH durante o processo de compostagem (Figura
12) também se mostrou como um aspecto operacional importante, pois o mesmo
pode ser um indicativo do estado de decomposição dos resíduos orgânicos.
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Teo
r d
e u
mid
ade
(%
)
Dias
48
Figura 12 – Valores de pH ao longo do processo de compostagem
Fonte: Arquivo pessoal
Nos primeiros dias de compostagem o pH decresceu de 6,8 para valores
próximos a pH 6 no 14° dia; isto pode ser explicado pela decomposição de fontes
de carbono de fácil degradação, resultando na produção de ácidos orgânicos
(TUOMELA et al., 2000).
Segundo Fernandes; Silva (2008) a passagem à fase termófila é
acompanhada de rápida elevação do pH, que se explica pela hidrólise das
proteínas e liberação de amônia. Este fato foi confirmado no experimento e no 35°
dia o composto apresentou pH 8. Também foi possível perceber, durante os
processos de revolvimento da leira na fase termofílica, o odor característico de
amônia que estava sendo liberada no processo.
Após a fase de intensa atividade microbiológica e com a consequente
diminuição da temperatura, pode-se perceber que o pH do composto veio caindo
e se estabilizou em valores próximos a neutralidade. Este fato pode ser explicado
pela oxidação da amônia à nitrato conforme preconiza (TUOMELA et al., 2000).
Após o término do processo de compostagem, determinado pelo
abaixamento da temperatura, realizou-se um peneiramento do material, e o
resultado obtido foi um composto leve, de fácil manuseio, baixo teor de umidade e
odor agradável, conforme ilustrado na Figura 13.
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
pH
Dias
49
Figura 13 – Composto obtido através do processo de compostagem do lodo da ETE Taubaté-Tremembé
Fonte: Foto do autor
A eficiência do processo de compostagem está relacionada com a
eliminação de microrganismos patogênicos; sendo assim os dados da
caracterização microbiológica do composto formado estão apresentados na
Tabela 6.
Tabela 6 – Caracterização microbiológica do composto de lodo da ETE Taubaté-Tremembé
Com relação aos resultados da caracterização microbiológica podemos
perceber que o processo de compostagem se mostrou eficiente, e o composto
formado atende tanto os requisitos da Resolução Conama 375/2006, podendo ser
classificado como Classe A, quanto os limites máximos admitidos pela IN 27/2006
do MAPA nos fertilizantes orgânicos e condicionadores de solo.
50
Outro aspecto relacionado com a eficiência do processo de compostagem
se diz respeito ao grau de estabilidade obtido no composto final. A resolução
Conama 375/2006 define a relação entre a concentração de sólidos voláteis e
sólidos totais como valor indicativo do grau de estabilidade do composto; a
resolução também estabelece que esta relação deva ser inferior a 0,70 para
utilização agrícola do produto. O composto obtido após o teste experimental de
compostagem do lodo da ETE Taubaté-Tremembé apresentou uma concentração
de sólidos voláteis igual a 28,2 %, e 95,1 % para sólidos totais. Com isso obtém-
se o valor de 0,30 para relação sólidos voláteis / sólidos totais, o que demonstra
que o composto obtido após o teste de compostagem apresenta alto grau de
estabilidade, bem como garante o atendimento a resolução no que se diz respeito
a estabilidade do produto..
Em relação aos metais pesados, ou potencial poluidor, o composto obtido
ficou bem abaixo dos limites estabelecidos na Resolução Conama 375/2006 e nos
anexo IV e V da IN 27/2006 do MAPA, o que possibilita a utilização agrícola do
composto. Os dados seguem apresentados na Tabela 7.
Tabela 7 – Caracterização do potencial poluidor do composto de lodo da ETE Taubaté-Tremembé
Apesar de o composto atender os limites estabelecidos nas legislações, em
relação ao conteúdo de metais pesados, é importante que se leve em conta a
carga acumulada teórica que é permitida para aplicação do lodo de esgoto
doméstico em solos agrícolas, como é preconizado em ambas às legislações; isto
51
se faz necessário para garantir que a utilização destes compostos sejam
realizadas de forma segura.
Para se enquadrar o composto formado como fertilizante orgânico classe
D, o mesmo deve atender o anexo III da IN 25/2009 do MAPA que estabelece as
garantias mínimas relacionadas ao potencial agronômico do composto. Os dados
da caracterização estão expressos na Tabela 8.
Tabela 8 – Garantia mínima para enquadramento do composto como fertilizante orgânico classe D
*Conforme declarado
Os macronutrientes fósforo e potássio não possuem valores mínimos
exigidos pelo MAPA, porém para registro do produto estes parâmetros devem ser
realizados e estas informações devem estar disponíveis no rótulo do produto. O
mesmo vale para os parâmetros de Capacidade de Troca Catiônica (CTC) e
relação CTC/C. Para efeitos deste trabalho o parâmetro CTC não foi realizado.
Em relação ao nitrogênio o composto apresentou concentração acima do
mínimo exigido pelo MAPA. Já para o teor de carbono orgânico o resultado
analítico ficou um pouco abaixo do mínimo exigido, porém dentro do limite de
tolerância, que para este caso é de 15 % conforme descrito no artigo 14° da IN
25/2009 do MAPA. Isto nos permite dizer que o composto obtido através do teste
experimental de compostagem do lodo da ETE Taubaté-Tremembé pode ser
considerado um fertilizante orgânico classe D segundo as normas brasileiras.
Outro aspecto relacionado ao caráter agronômico do composto se refere ao
teor de macronutrientes secundários e micronutrientes presentes no mesmo. A IN
52
25/2009 do MAPA em seu artigo 6° estabelece que para poderem ser garantidos
no produto, os macronutrientes secundários e micronutrientes devem atender os
valores mínimos descritos neste artigo. Os dados referentes aos macronutrientes
secundários e os micronutrientes presentes no composto de lodo gerado após o
teste experimental de compostagem do lodo da ETE Taubaté-Tremembé bem
como os valores mínimos exigidos pela IN estão representados na Tabela 9:
Tabela 9 – Garantia mínima de macronutrientes secundários e micronutrientes no composto de lodo da ETE Taubaté-Tremembé
Os macronutrientes secundários e micronutrientes, exceto ferro, ficaram
abaixo dos limites mínimos estabelecidos na IN. Isto significa que apesar do
fertilizante composto apresentar certas quantidades destes macronutrientes
secundários e micronutrientes estes, a exceção do ferro, não podem ser
oferecidos como garantias do produto. Caso seja interesse do registrante oferecer
estes compostos como garantidos no produto a IN ainda permite que seja feito
uma adequação química do composto.
É importante salientar que, em se tratando de um fertilizante oriundo de
uma estação de tratamento de esgotos sanitários, o produto exige que sejam
tomados alguns cuidados durante a sua utilização. A IN 25/2009 do MAPA em
seu anexo IV estabelece que o produto só possa ser aplicado de forma
mecanizada e proíbe o uso em pastagens e cultivo de olerícolas, tubérculos e
raízes, e culturas inundadas, bem como as demais culturas cuja parte comestível
entre em contato com o solo. A IN também estabelece que estas informações
devam estar destacadas no rótulo do produto.
53
6 CONCLUSÕES
Com o presente trabalho pode-se concluir que:
- o aproveitamento do lodo produzido em estações de tratamento de
esgotos é um importante aspecto a ser estudado e viabilizado, garantindo assim o
total alinhamento das estações 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 em aterros sanitários.
- o teste experimental de compostagem realizado ocorreu de forma de
satisfatória considerando os dados de acompanhamento dos parâmetros
operacionais, bem como os dados da caracterização do produto final;
- o monitoramento dos parâmetros operacionais (temperatura, pH e
umidade) durante o processo de compostagem, se mostrou como uma importante
ferramenta para avaliação do processo;
- a caracterização do produto final demonstrou que o composto obtido
atende tanto os critérios da resolução Conama 375/2006 quanto às instruções
normativas do MAPA, podendo ser definido para utilização agrícola e sendo
enquadrado como um fertilizante orgânico classe D.
- o processo de compostagem termofílica mostrou-se eficiente para ser
utilizado como técnica de estabilização do lodo gerado em estações de
tratamento de esgotos domésticos, visando à sua reciclagem agrícola, e
fornecendo, desta maneira, uma destinação ambientalmente adequada.
54
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APÊNDICE A – Ficha de acompanhamento de compostagem
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ANEXO A – Laudos de caracterização do composto
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