compost age mlo do camilo
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Manual de Compostagem.TRANSCRIPT
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CAMILO TEIXEIRA
HIGIENIZAO DE LODO DE ESTAO DE TRATAMENTO DE
ESGOTO POR COMPOSTAGEM TERMOFLICA PARA USO
AGRCOLA
FLORIANPOLIS SC
2012
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM AGROECOSSISTEMAS
CAMILO TEIXEIRA
HIGIENIZAO DE LODO DE ESTAO DE TRATAMENTO DE
ESGOTO POR COMPOSTAGEM TERMOFLICA PARA USO
AGRCOLA
Dissertao apresentada ao Programa de Ps-
Graduao em Agroecossistemas, Centro de
Cincias Agrrias, da Universidade Federal de
Santa Catarina como parte dos requisitos para
obteno do ttulo de Mestre em
Agroecossistemas.
Orientador: Prof. Dr. Paul Richard Momsen Miller
FLORIANPOLIS SC
2012
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Folha de Aprovao
Camilo Teixeira
HIGIENIZAO DE LODO DE ESTAO DE TRATAMENTO
DE ESGOTO POR COMPOSTAGEM TERMOFLICA PARA
USO AGRCOLA
Dissertao aprovada em 03 de Maio de 2012, como requisito parcial
para obteno do grau de Mestre no Programa de Ps-Graduao em
Agroecossistemas, Centro de Cincias Agrrias, Universidade Federal
de Santa Catarina.
Prof. Dr. Luiz Carlos Pinheiro Machado Filho
Coordenador do PGA
Banca Examinadora
Prof. Dr. Paul Richard Momsen Miller
Presidente da Banca Orientador
Prof. Dr. Jucinei Jos Comin
Membro
Prof. Dr. Paulo Belli Filho
Membro Externo
Prof. Dr. Fernando Fernandes
Membro Externo
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Dedico este trabalho a
todos os composteiros
do Brasil e do mundo. Sigam na luta!!!
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AGRADECIMENTOS
Agradeo acima de tudo a Natureza pela oportunidade de viver.
Fao sinceros agradecimentos a inmeras pessoas que de alguma forma
contriburam para que eu encerrasse esta etapa to importante de minha
vida e que no me lembrarei para fazer os justos agradecimentos
pessoais.
Agradecimentos especiais ao meu Professor, Orientador e acima
de tudo amigo Rick. Ao Professor Jucinei, ao Professor Lovato e todos
os outros professores que contriburam na minha formao.
Destaco tambm minha gratido a CASAN, pela concesso da
bolsa e a FAPESC pelo financiamento do Projeto. Agradeo tambm
todos os colegas do Projeto CASAN: Francisco, Paulo Armando,
Wanderli, Alexandre Trevisan, Alexandre Conceio e, em especial, ao
Professor Paulo Belli Filho, pela confiana e cooperao para execuo
deste trabalho. Agradeo tambm ao Pereira (Ruri Ruri), e a todo o
pessoal da compostagem, em especial aqueles que me ajudaram na
coleta do lodo (sinistro!!!), destacando o Skitter e o Breno. Ao Caio
ficam aqui meus sinceros agradecimentos pela amizade.
Ao pessoal do CCA, principalmente a Andria, a Tanusa, a
Raquel do RU, a todos os funcionrios do RU pelo preparo do nosso
alimento dirio, aos funcionrios da Biblioteca pela educao e
profissionalismo, ao Cepagro, Associao Orgnica (Grson e Tatu),
galera do Feudo do Rick (parabns pelas iniciativas), todos os amigos
da Graduao, e principalmente aos parceiros de cerveja e de futebol,
que contriburam bastante para que eu pudesse ter momentos
prazerosos, que foram decisivos para continuar empenhado no trabalho.
A todo o pessoal do Laboratrio de Virologia ficam aqui meus
profundos agradecimento, a todos os colegas de Programa e do
Laboratrio de Biotecnologia Neoltica que estiveram ao meu lado e me
acompanharam neste trabalho. Fao destaque Flora, Tati, Graci e
ao Thomas.
Aos funcionrios do Laboratrio de Solos, Fertilizantes e
Resduos Orgnicos da UNESC e da Econsulting pelos esclarecimentos
e apoio nas analises.
Impossvel expressar minha gratido minha famlia (pai, me
e irms), alm da Lisete, que em muito me ajudou nas formataes e
ponderaes sobre este trabalho, e tambm Nega pela pacincia,
confiana e companheirismo (sem contar as inmeras correes e
formataes).
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Thank you Lord for what you done for me
Thank you Lord for what you do in my life
Thank you Lord for every little thing yeah yeah
Thank you Lord for you make me sing
Sing Alone Sing Alone
Bob Marley - Thank You Lord
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RESUMO
O presente estudo avaliou a compostagem como mtodo de
higienizao e ciclagem de nutrientes do lodo de esgoto da Estao de
Tratamento de Esgoto Insular, em Florianpolis. Este foi o mtodo
escolhido devido s altas temperaturas por longos perodos resultantes
da degradao da matria orgnica. Foi feita a caracterizao fsico-
qumica e biolgica do lodo bruto, avaliando macro e micronutrientes,
microrganismos patognicos e elementos inorgnicos txicos. Foi
avaliada a carga mxima de lodo de esgoto em leiras estticas de
compostagem com aerao natural, assim como a melhor mistura a ser
utilizada neste processo. Tambm avaliou-se a contaminao
microbiolgica e parasitolgica do lodo de esgoto bruto e do lodo de
esgoto aps a passagem pela compostagem. Verificou-se que o lodo de
esgoto um material com baixa contaminao por elementos
inorgnicos (exceto o mercrio) e alta contaminao por
microroganismos patognicos (principalmente coliformes
termotolerantes), devendo, portanto passar com um processo de
higienizao para sua segura aplicao agrcola. A compostagem com
cargas entre 60 e 80 kg de lodo de ETE por metro quadrado de leira,
misturado com o agente estruturante, e intercalado com a aplicao de
restos de alimentos, se mostrou o tratamento que alcanou as maiores
temperaturas (60-70C), sendo o mais eficiente do ponto de vista legal
para eliminao de patgenos. O produto do lodo aps ficar 20 dias na
compostagem resultou em um material Classe B de acordo com a
Resoluo 375/06 do CONAMA, sendo portanto apto a ser utilizado na
agricultura, embora restrito cultura do caf, a silvicultura e s culturas
de fibras e leos.
Palavras-chave: Compostagem termoflica, biosslido, lodo de
esgoto e insumo agrcola.
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ABSTRACT
This study seeks to evaluate composting of sewage sludge as a
sanitation and nutrient cycling procedure. Raw sewage sludge was
analized for nutrient content, pathogens and toxic elements. Various
loading rates and mixtures to naturally aerated static piles were
evaluated. Pathogens were evaluated before and after composting.
Results show that sewage sludge from Florianpolis had low levels of
toxic elements, and high pathogens contamination (principally heat-
tolerant coliform), requiring sanitation measure before agricultural use.
Loading between 60 and 80 kg/m sewage sludge mixed with wood
shavings, alternating layers with food waste resulted in the highest
temperature (60-70C) and the greatest reduction in pathogens. The
product of this process after 20 days in composting piles result in a
material within legal limits for agriculture use, but restricted to forestry,
oil crops and fiber crops.
Key words: Thermophilic composting, biosolid, sewage sludge and
agricultural input.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Constituio das guas residurias.......................................34
Figura 2: Simplificao do processo de compostagem........................49
Figura 3: Fluxo de ar em leiras de compostagem com
aerao natural......................................................................................56
Figura 4: Perfil da temperatura em leiras estticas com
aerao natural......................................................................................64
Figura 5: Classificao dos fertilizantes orgnicos
conforme IN 25/09 do MAPA e dos produtos derivados de
estaes de tratamento conforme Resoluo 375/06
do MMA................................................................................................67
Figura 6: Corte transversal esquemtico com a distribuio
dos materiais para aquecimento da leira antes da incorporao do
lodo bruto..............................................................................................82
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Mtodos de compostagem e suas caractersticas...................52
Tabela 2: Caractersticas qumicas de agentes estruturantes.................61
Tabela 3: Tempo de sobrevivncia de patgenos em resduos
slidos e no solo.....................................................................................63
Tabela 4: Restries de uso para fertilizantes orgnicos.......................68
Tabela 5: Classificao de lodo de esgoto ou produto derivado
de acordo com a Resoluo 375/06 e as concentraes de patgenos
toleradas..................................................................................................69
Tabela 6: Requisitos para classificao de lodos de esgoto ou
produtos derivados conforme Resoluo 375/06...................................73
Tabela 7: Limites mximos de contaminantes admitidos
em Fertilizantes Orgnicos conforme IN 27/06.....................................74
Tabela 8: Concentrao mxima permitida de substncias
inorgnicas no lodo de esgoto ou produtos derivados
conforme Resoluo 375/06 e IN 27/06.................................................75
Tabela 9: Metodologia para determinao das caractersticas
fsico-qumicas do lodo da ETE Insular.................................................78
Tabela 10: Composio dos tratamentos em cada experimento............80
Tabela 11: Caractersticas fsicas e qumicas do lodo de esgoto
da ETE Insular........................................................................................86
Tabela 12: Elementos inorgnicos no lodo da ETE Insular...................89
Tabela 13: Comparao da quantidade de ovos viveis de
helmintos da ETE Insular com outras ETEs.......................................104
Tabela 14: Classificao de acordo com a Resoluo 375/06 e da
IN 27/06, do lodo compostado, a partir dos parmetros
microbiolgicos e parasitolgicos........................................................106
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LISTA DE GRFICOS
Grfico 1: Fronteiras planetrias...........................................................26
Grfico 2: Umidade, slidos fixos, slidos volteis em
lodo de ETE............................................................................................85
Grfico 3: Nitrognio orgnico e nitrognio inorgnico (% da MS).....87
Grfico 4: Mercrio no lodo da ETE Insular........................................90
Grfico 5: Mdia de temperatura do lodo no Experimento 1
aps aplicao na leira de compostagem................................................93
Grfico 6: Mdia de temperatura do lodo no Experimento 2
aps aplicao na leira de compostagem................................................94
Grfico 7: Mdia de temperatura do lodo no Experimento 3
aps aplicao na leira de compostagem................................................95
Grfico 8: Mdia de temperatura do lodo no Experimento 4
aps aplicao na leira de compostagem...............................................96
Grfico 9: Influncia da chuva na temperatura da leira........................98
Grfico 10: Manuteno de temperatura no interior da leira
aps a aplicao do biosslido...............................................................99
Grfico 11A: Coliformes termotolerantes em lodo bruto, lodo
aps 20 dias na compostagem, e limite mximo para classificao
como Tipo B de acordo com a Resoluo 375/06............................101
Grfico 11 B: Coliformes termotolerantes em lodo aps 20 dias
na compostagem, e limite mximo para classificao como
Tipo A de acordo com a Resoluo 375/06.....................................102
Grfico 12: Eficincia da compostagem para eliminao de
cpias genmicas de adenovrus..........................................................105
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LISTA DE ABREVIATURAS, SMBOLOS E SIGLAS
0 C Graus centgrados
As Arsnio
Ca Clcio
CASAN Companhia de Catarinense de gua e Saneamento
Cd Cdmio
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental- SP
CETRES Centro de Transbordo de Resduos Slidos
Cl Cloro
Co Cobalto
COMCAP Companhia de Melhoramento da Capital
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CTC Capacidade de Troca de Ction
Cu Cobre
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria
ETE Estao de Tratamento de Esgoto
Fe Ferro
Hg Mercrio
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica
IN Instruo Normativa
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
K Potssio
Kg Kilograma
m Metro quadrado
m Metro cbico
MAPA Ministrio de Abastecimento, Pecuria e Agricultura
Mg Magnsio
mg Miligramas
MMA Ministrio do Meio Ambiente
Mn Mangans
M.O. Matria Orgnica
MS Matria Seca
N Nitrognio
Ni Nquel
NMP Nmero Mais Provvel
P Fsforo
Pb Chumbo
PCR Polymerase Chain Reaction
PRAP Processo para Reduo Adicional de Patgenos
PRAV Processo para Reduo da Atratividade de Vetores
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PRSP Processo para Reduo Significativa de Patgenos
RACCaF Restos de Alimentos Cozidos e Cascas de Frutas
S Enxofre
SANEPAR Companhia de Saneamento do Paran
Se Selnio
ST Slidos Totais
UNEP United Nations Environmental Programme
USEPA United States Environmental Protecy Agency
WEF World Economic Forum
UFF Unidades Formadoras de Foco
Zn Zinco
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SUMRIO
1. INTRODUO................................................................................25
2. OBJETIVOS .....................................................................................29
2.1. Objetivo Geral.................................................................................29
2.2. Objetivos Especficos......................................................................29
3. REVISO BIBLIOGRFICA........................................................31
3.1. Estaes de Tratamento de Esgoto ETE.......................................31
3.2. Lodo de esgoto................................................................................33
3.2.1. Uso de biosslidos na Agricultura .............................................35
3.2.1.1. Benefcios..................................................................................36
3.2.1.1.1. Parmetros fsicos e qumicos................................................36
3.2.1.1.2. Ciclagem de nutrientes ..........................................................37
3.2.1.1.2.1. Nitrognio............................................................................38
3.2.1.1.2.2. Fsforo.................................................................................39
3.2.1.2. Riscos........................................................................................41
3.2.1.2.1. Patgenos...............................................................................41
3.2.1.2.1.1. Vrus....................................................................................42
3.2.1.2.1.2. Salmonella.........................................................................43 3.2.1.2.1.3. Helmintos............................................................................44
3.2.1.2.2. Elementos inorgnicos ..........................................................44
3.2.1.2.2.1. Consequncias do acmulo de elementos inorgnicos
txicos.....................................................................................................46
3.3. Matria orgnica: Compostagem ou aterro sanitrio?.....................46
3.3.1. Compostagem...............................................................................48
3.3.1.1. Caractersticas Gerais................................................................48
3.3.1.2. Leiras estticas com aerao natural Mtodo UFSC............ 51
3.3.1.3. Controle dos fatores ecolgicos na compostagem.................... 54
3.3.1.3.1. Oxigenao.............................................................................55
3.3.1.3.2. Calor .....................................................................................56
3.3.1.3.3. Umidade.................................................................................57
3.3.1.3.4. Relao C/N...........................................................................58
3.3.1.3.5. pH...........................................................................................59
3.3.1.3.6. Agente estruturante................................................................60
3.3.1.3.7. Inoculante...............................................................................62
3.3.1.4. Compostagem e patgenos........................................................62
3.4. Legislao para higienizao de lodo de esgoto no Brasil..............65
3.4.1. Definio legal para lodo de esgoto e produtos derivados...........65
3.4.2. Patgenos .....................................................................................68
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3.4.3. Elementos inorgnicos..................................................................74
4. METODOLOGIA.............................................................................77 4.1. Caracterizao do lodo da ETE Insular...........................................77
4.1.1. Coleta e armazenamento das amostras.........................................77
4.1.2. Metodologia das anlises fsicas e qumicas................................77
4.2. Experimentos para determinao de misturas e cargas para
a compostagem de lodo de ETE e anlises microbiolgicas
e parasitolgicas antes e aps a compostagem.......................................80
4.2.1. Experimento 1 e 2 - Determinao de mistura.............................80
4.2.2. Experimento 3 e 4 - Determinao da carga mxima...................83
4.2.3. Experimento 5 - Anlise microbiolgica e parasitolgica em
amostras de lodo de ETE e de lodo compostado................................... 83
4.2.3.1. Confeco da leira.....................................................................83
4.2.4. Experimento 6 - Deteco viral em amostras de lodo de
ETE e em composto de lodo...................................................................84
5. RESULTADOS E DISCUSSO......................................................85
5.1. Caractersticas fsico-qumicas do lodo da ETE Insular..................85
5.1.1. Umidade, slidos fixos, slidos volteis e matria orgnica........85
5.1.2. Nitrognio, pH e relao C/N......................................................86
5.1.3. Macronutrientes............................................................................88
5.1.4. Sdio.............................................................................................88
5.2. Elementos inorgnicos no lodo da ETE Insular...............................89
5.3. Experimentos de mistura e carga de lodo de ETE
em compostagem Mtodo UFSC........................................................92
5.3.1. Experimento 1 - Mistura incorporada ao lodo
de ETE para compostagem.....................................................................92
5.3.2. Experimento 2 - Mistura incorporada ao lodo de
ETE para compostagem.. ........................................................................93
5.3.3. Experimento 3 - Carga mxima de lodo de
ETE em compostagem............................................................................95
5.3.4. Experimento 4 - Carga mxima de lodo de
ETE em compostagem............................................................................96
5.4. Avaliao de patgenos em lodo de ETE e a eficincia
de higienizao pela compostagem........................................................99
5.4.1. Padro de temperatura da leira para anlises de coliformes
termotolerantes, Salmonella e ovos viveis de helmintos.....................99
5.4.1.1. Salmonella...............................................................................100
5.4.1.2. Coliformes termotolerantes.....................................................101 5.4.1.3. Helmintos................................................................................103
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5.4.1.3.1. Comparao da quantidade de ovos viveis de
helmintos da ETE Insular com outras ETEs.......... .............................103
5.4.2. Vrus (Adenovrus).....................................................................104
5.4.3. Classificao do lodo compostado de acordo com a
Resoluo 375/06 e a IN 27/06 a partir dos parmetros
microbiolgicos e parasitolgicos........................................................106
6. CONCLUSES...............................................................................109
7. CONSIDERAES FINAIS.........................................................111
8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................113
APNDICE.........................................................................................129 A.DIMENSIONAMENTO DE UM PTIO DE
COMPOSTAGEM PARA HIGIENIZAO DO LODO
DA ETE INSULAR..............................................................................130
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25
1. INTRODUO
Os resduos urbanos, e principalmente aqueles provenientes de
estaes de tratamento de Esgoto (ETEs), tambm chamado de
biosslido1, podem ser utilizados como fertilizantes orgnicos de
culturas agrcolas. Entretanto devem passar por um processo de
higienizao para diminuir os seus impactos no ambiente. Segundo
Bettiol & Camargo (2000) a maioria dos projetos de tratamento de
esgoto no prev um destino final para o lodo produzido, sendo esta
uma etapa problemtica dentro do processo operacional das ETEs.
Apenas uma minoria da populao brasileira ter acesso ao
sistema de saneamento, mas a partir de polticas governamentais, em
mdio prazo se ter um aumento significativo na quantidade de resduo
proveniente destas ETEs (SPERLING & ANDREOLLI, 2010). Com o
aumento do volume de biosslidos, h a necessidade de pesquisas sobre
a destinao final de forma segura (do ponto de vista social, ambiental,
sanitrio e econmico), e procurando-se a ciclagem dos nutrientes
presentes neste material.
Segundo Rockstrm et al. (2009) a aplicao excessiva de
fertilizantes minerais na agricultura, alm de serem potencialmente
poluidores s guas, tambm podem perturbar os ciclos biogeoqumicos
dos sistemas terrestres. Os impactos da utilizao de fontes adicionais de
nutrientes e seu uso mais eficiente justificam a adoo de limites para o
fluxo destes elementos, priorizando as prticas recicladoras. Em sua
pesquisa, Rockstrom et al. (2009) desenvolveram um grfico com oito
fatores tidos como potencialmente poluidores, atribuindo a cada um
deles valores denominados limites planetrios (linha verde), que,
quando extrapolados podem ser prejudiciais manuteno humana na
terra nas geraes subseqentes (Figura 1). Observa-se que o ciclo do
nitrognio extrapola em muito este limite, enquanto o fsforo est muito
prximo disto. Merece destaque que estes dois nutrientes esto
presentes em quantidades considerveis no biosslido, cujo manejo
inadequado contribui para a extrapolao dos limites planetrios.
1 De acordo com a WEF, s chamado de biosslido o lodo que tem uma destinao til, ou
seja, todo biosslido lodo, mas nem todo o lodo biosslido. Todavia como em diversos
trabalhos os autores fazem uma confuso nestes conceitos. Portanto, nas referncias bibliogrficas utilizarei a forma original do autor.
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26
Grfico 1 - Fronteiras planetrias
Fonte: Rockstrom et al. (2009).
Segundo Incio & Miller (2009) o processo de compostagem
termoflica uma forma de reutilizar o nitrognio e o fsforo presente
no biosslido, servindo tambm para higienizao deste material, que
pode apresentar quantidades expressivas de organismos patognicos,
uma vez que o processo alcana temperaturas acima de 55C podendo
eliminar microorganismos patognicos. Alm dos benefcios do ponto
de vista sanitrio, a compostagem apresenta outros benefcios quando
comparado aplicao do biosslido bruto, tais quais: a incorporao de
uma matria orgnica mais estvel (hmus) ao solo; a diminuio do
volume para aplicao e transporte do material e a adsoro de metais
pesados em quelatos, tornando-os indisponveis s plantas.
Em 2006 o CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente),
rgo ligado ao MMA (Ministrio do Meio Ambiente) elaborou a
Resoluo 375/06, no qual Define critrios e procedimentos, para o uso
agrcola de lodos de esgoto gerados em estaes de tratamento de esgoto
sanitrios e seus produtos derivados, cujo objetivo minimizar os
impactos ambientais provenientes do descarte deste material, bem como
reutilizar os nutrientes presentes no biosslido.
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27
No caso de Florianpolis, a CASAN a empresa responsvel
pela distribuio da gua, bem como pela coleta, tratamento e
disposio final do esgoto da cidade de Florianpolis-SC e regio
metropolitana. Atualmente a empresa vem procurando se adequar s
novas regras em relao destinao final dos resduos por ela coletados
e tratados, pois desde sua criao os seus dejetos eram depositados
diretamente em aterros sanitrios, o que pode gerar problemas
ambientais tais como: produo de metano e xido nitroso, solubilizao
de elementos inorgnicos, eutrofizao de guas superficiais e
subterrneas, etc. Do ponto de vista econmico, a compostagem tambm
pode ser uma alternativa para a reduo dos custos para destinao final
dos lodos oriundos do tratamento de esgoto (PIANA, 2009).
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
Avaliar a eficincia da compostagem na higienizao do lodo de
estao de estao para uso agrcola.
2.2. Objetivos Especficos
Caracterizar fsico quimicamente o lodo da Estao de Tratamento de Esgoto Insular;
Definir misturas e cargas para compostagem do lodo da ETE Insular;
Avaliar a potencialidade de valorizao do produto final para fins agrcolas.
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30
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31
3. REVISO BIBLIOGRFICA
H algumas dcadas o tema da reutilizao dos lodos de esgoto
vem sendo abordado em diversas pesquisas pelo mundo. No Brasil,
percebe-se que na ltima dcada houve uma ampliao relevante nas
pesquisas buscando alternativas de disposio final do lodo de esgoto.
3.1. Estaes de Tratamento de Esgoto - ETE
Estaes de Tratamento de Esgoto so unidades operacionais dos
sistemas de esgotamento sanitrio que atravs de processos fsicos,
qumicos ou biolgicos removem as cargas poluentes do esgoto,
devolvendo ao ambiente o produto final, efluente tratado, em
conformidade com os padres exigidos pela legislao ambiental
(CASAN, 2005). As estaes de Tratamento de Esgoto podem adotar
diversos processos para o tratamento do esgoto sanitrio e das guas
residurias como os filtros biolgicos, as lagoas de estabilizao e os
lodos ativados. O processo dos lodos ativados com aerao prolongada
foi o escolhido para tratar o esgoto sanitrio da rea central de
Florianpolis na ETE Insular.
Este processo de tratamento utilizado mundialmente para o
tratamento de despejos domsticos e industriais, sendo muito utilizado
em locais em que haja reas reduzidas para o tratamento do esgoto
(SPERLING, 1997). Apresenta como principais desvantagens o alto
custo e a necessidade de controle laboratorial dirio.
De forma geral um processo biolgico onde o esgoto afluente,
na presena de oxignio dissolvido, agitao mecnica e pelo
crescimento e atuao de microorganismos especficos, forma flocos
denominados lodo ativado ou lodo biolgico. Esta fase do tratamento
objetiva a remoo da matria orgnica biodegradvel presente no
esgoto. Aps esta etapa, a fase slida separada da lquida em outra
unidade operacional, denominada decantador. O lodo ativado separado
retorna ao processo ou retirado para tratamento especfico ou destino
final (CASAN, 2005).
Este processo para o tratamento de esgotos apresenta duas fases
distintas: a fase do pr-tratamento (gradeamento e desarenao) e a fase
do tratamento secundrio (seletor biolgico, cmara de desnitrificao,
tanques de aerao, decantador secundrio, adensador, sistema de
desidratao e prensa desaguadora) (SPERLING, 1997; CASAN, 2005).
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A fase pr-tratamento consiste na retirada mecnica de partculas
com alta granulometria, enquanto as etapas biolgicas deste sistema de
tratamento ocorrem nas seguintes unidades: reator biolgico, cmara de
desnitrificao e tanque de aerao (reator). O reator biolgico tem
como funo misturar suavemente o esgoto bruto afluente com o lodo
ativado proveniente do processo de tratamento de aerao prolongada,
evitando microorganismos indesejveis e melhorando a sedimentao, e
ocorre em condio anxica. Do seletor biolgico a mistura passa pela
cmara de desnitrificao, que, atravs de misturadores submergveis
tem a funo de reduzir o nitrato sob a ao de microorganismos
especficos. J no tanque de aerao, a partir da ao das bactrias
aerbias ocorrer a digesto da matria orgnica carboncea e a
nitrificao do nitrognio orgnico remanescente do afluente bruto.
(CASAN, 2005). As bactrias envolvidas neste processo formam uma
matriz gelatinosa que lhes confere a propriedade de flocular. O floco
formado possui dimenses maiores, facilitando o processo de remoo
de patgenos (SPERLING, 1997).
No decantador secundrio os flocos formados no tanque de
aerao se sedimentam, removendo o lodo para a recirculao
(proporcionando um aumento da populao bacteriana e
consequentemente otimizando o processo) ou descarte do excesso. Este
excesso conduzido at um adensador gravimtrico com removedor
mecnico, cuja funo reduzir os teores de gua no lodo sedimentado.
Posteriormente este lodo passa por um sistema de desidratao
composto por: tanque de armazenamento com removedor mecnico,
sistema de recalque, sistema de pr-condicionamento qumico com
suspenso de cal e da soluo de polieletrlitos. Por fim, este material
chega prensa desaguadora que produz uma torta com teores de
slidos prximos a 20%. Esta torta levada at o local de estocagem
para posterior disposio final, que no caso da ETE Insular o aterro
sanitrio (CASAN, 2005).
Merece destaque que no processo de lodo ativado a reduo de
vrus entricos ocorre principalmente por adsoro viral aos slidos ou
por inativao viral. A distribuio viral entre as fases slidas e lquidas
depende da distncia destas em relao aos slidos em suspensos e da
capacidade adsortiva (ARRAJ et al, 2005).
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33
3.2. Lodo de esgoto
Os processos de tratamento de esgoto contribuem para evitar a
contaminao dos recursos hdricos e do solo. Seu produto final, o lodo
de esgoto, um produto rico em matria orgnica e nutrientes
(BETTIOL & CAMARGO, 2006a), e pode ser utilizado de forma
benfica na agricultura, proporcionado a ciclagem dos nutrientes.
Todavia, para a aplicao agrcola segura deste material indispensvel
que o mesmo no apresente teores de metais pesados e patgenos acima
do determinado pela legislao (EPSTEIN, 2002).
Alm de seu potencial poluidor e transmissor de doenas, o
gerenciamento do biosslido representa custos elevados aos sistemas
urbanos de tratamento (INCIO & MILLER, 2009), que podem chegar
a at 60% dos custos de uma ETE (SPERLING & ANDREOLLI, 2010).
Existem duas origens bsicas para o lodo de ETE, so elas:
esgotos sanitrios e esgotos industriais. No primeiro, esto basicamente
os efluentes residenciais, com a possibilidade de, em diversos locais
serem contaminados por ligaes irregulares que podem destinar
materiais contaminados para as ETEs. Na segunda, esto os lodos
industriais, que podem apresentar quantidades significativas de metais
pesados, tornando o material no seguro para a aplicao agrcola, de
acordo com o tipo de indstria despejante (BETTIOL & CAMARGO
2006b).
De acordo com dados do IBGE (2008), no Brasil, apenas 55,2%
dos municpios possuem coleta de esgoto, sendo este valor referente
exclusivamente coleta, e no ao tratamento. Na regio Sul,
aproximadamente 6,3 milhes de pessoas no tem acesso rede coletora
de esgoto e Santa Catarina ocupa a 16 posio em relao
porcentagem de domiclios atendidos pela rede de esgoto.
Em Florianpolis, de acordo com a Prefeitura Municipal, 56%
da populao no tm acesso ao sistema de saneamento, de forma que os
resduos produzidos por esta parcela da populao invariavelmente
alcanam os recursos hdricos. Isto pode prejudicar enormemente
algumas atividades, como a maricultura, a pesca, o turismo, alm de
colocar em risco a sade da populao e do meio ambiente
(SCHLINDWEIN, 2006). Desta forma mostra-se indispensvel que o
sistema de coleta e tratamento de esgoto seja aprimorado, tendo o seu
produto final (o lodo de esgoto) uma destinao final adequada.
-
34
Antes de passar pela Estao de tratamento de esgoto (ETE), o
esgoto constitudo por 99,99% de gua, e apenas 0,01% de slidos,
sendo a principal funo da ETE separar estas duas fases
(GONALVES et al., 2010). Esta separao, normalmente realizada
por processos de floculao ou decantao (METCALF & EDDY,
2003), destinando a parte lquida aos corpos hdricos e processando a
fase slida, permitindo sua utilizao (GONALVES et al., 2010).
Deve-se ressaltar, entretanto que justamente na parte slida que est
concentrada a maior parte dos poluentes.
Figura 1 - Constituio das guas residurias
Fonte: MELO & MARQUES (2000)
Os processos bsicos no tratamento da parte slida so:
estabilizao, secagem e higienizao. A estabilizao o processo no
qual se busca a reduo dos slidos volteis, diminuindo o potencial de
produo de odores, e conseqentemente a atratividade para animais e
vetores de doenas. Alm disto, a estabilizao tambm pode acarretar a
eliminao de parte dos patgenos presentes no biosslido. So
exemplos de formas de estabilizao: a digesto aerbia, a digesto
anaerbia e a compostagem. O processo de secagem visa eliminar o
excesso de umidade do material, o qual pode inviabilizar sua
valorizao benfica e aumenta os custos de transporte, e pode ser feito
por desaguamento, desidratao ou adensamento. Por fim, a
higienizao busca a eliminao de patgenos at valores que no sejam
guas
Residuri
as
guas
(99,99%
)
Slidos
(0,01%)
Orgnico
(70%)
Inorgnic
o (30%)
Protena
Carboidrato
s Lipdeos
Areia
Sais
Metais
-
35
prejudiciais ao homem e a natureza, possibilitando a sua segura
utilizao. A caleao, a compostagem e/ou a secagem trmica so as
principais formas atuais de higienizao de biosslido (ANDREOLLI et
al., 2010).
O termo biosslido foi criado e divulgado em todo o mundo para
valorizar e incentivar o uso de lodo de esgoto e de seus derivados,
sobretudo na agricultura. Para ser considerado um biosslido, este
material deve receber algum tipo de higienizao e apresentar
caractersticas apropriadas para sua utilizao agrcola (LIMA, 2010).
Segundo Tsutiya (2000), o uso agrcola, a disposio em aterros
sanitrios, o reuso industrial (produo de agregados leves, fabricao
de tijolo e cermica e produo de cimento), a incinerao, a converso
do lodo em leo combustvel e a recuperao de reas degradadas, o
Landfarming, so alternativas possveis para o aproveitamento e/ou destino final do biosslido.
O biosslido vem sendo estudado como fonte de fsforo,
nitrognio e outros elementos benficos na agricultura, sendo uma
alternativa de disposio de baixo custo (BETTIOL & CAMARGO,
2006b). Segundo a SANEPAR (1997) as propriedades do biosslido so
semelhantes s de outros produtos orgnicos utilizados na agricultura.
O lodo apresenta pH normalmente na faixa de 6,0 a 7,0; teores de
carbono prximos a 30% (base seca); altos teores de N,P e S; baixas
quantidades de K, e concentraes significativas de Ca e Mg
(TEDESCO et al., 2008). Alm dos macronutrientes, o lodo apresenta
alta quantidade de micronutrientes (CHENG et al., 2007).
Em sntese, o lodo bruto um subproduto do tratamento de
esgoto, podendo ser utilizado como um insumo agrcola de grande
potencial, principalmente em locais em que tenha ocorrido uso intensivo
do solo. Todavia, como ao passar pelo processo de tratamento, os
possveis metais pesados e patgenos presentes no esgoto se concentram
no biosslido, seu uso deve ser monitorado de forma ao evitar a
contaminao solo, das guas, dos animais e do homem (GOMES et al.,
2001; SPERLING & ANDREOLLI, 2010; SILVA et al., 2008).
3.2.1. Uso de biosslidos na Agricultura
De forma geral, os solos brasileiros so cidos, com baixa
fertilidade natural e com intensa explorao agrcola. Neste sentido
vem-se procurando novas prticas que contribuam para a melhoria das
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36
caractersticas do solo, permitindo assim a recuperao destes solos
(SOARES, 2005). O biosslido, desde que devidamente higienizado e
com baixas concentraes de metais pesados, pode exercer este papel.
So varias as possibilidades de utilizao agrcola do biosslido, como a
silvicultura, a floricultura, o paisagismo, a produo de alimentos
(respeitando as imposies legais), entre outros (EPSTEIN, 2002).
3.2.1.1. Benefcios
A reciclagem do biosslido para sua futura utilizao agronmica
, segundo Vaz & Gonalves (2002), a forma mais adequada para a
ciclagem dos seus nutrientes, contribuindo para a diminuio dos
problemas ambientais e atuando como fertilizante e condicionador do
solo. Estes benefcios so em grande parte devido s grandes
quantidades de matria orgnica no biosslido (EPSTEIN, 2002).
No solo, a Matria Orgnica (MO) constituda pelos resduos
vegetais em diversos estgios de decomposio, pela biomassa
microbiana, as razes e o hmus, que em conjunto afetam as
caractersticas qumicas e fsicas do solo (BAYER & MIELNICKZUK,
2008). Segundo Reeves (1997), a matria orgnica um dos principais
indicadores chave para a qualidade de um solo, uma vez que a maioria
dos atributos do solo tem estreita relao com ela. Alm disto, a parte
ativa da M.O pode imobilizar temporariamente N, P, K, Ca, MG, S e
micronutrientes, que so liberados aps sua morte e decomposio,
podendo tornar-se disponvel s plantas. Portanto, esta biomassa
microbiana representa considervel reservatrio de nutrientes nos solos
(GAMA-RODRIGUES & GAMA RODRIGUES, 2008).
3.2.1.1.1. Parmetros fsicos e qumicos
Dentre os principais benefcios da aplicao do biosslido no solo
destacam-se aqueles verificados nos parmetros qumicos, como:
incorporao e aumento da disponibilidade dos macronutrientes e
micronutrientes, reduo da velocidade de liberao do nitrognio,
aumento da Capacidade de Troca de Ctions (CTC); complexao de
elementos txicos, entre outros.
Como o nitrognio um elemento muito instvel e com baixa
disponibilidade, talvez seja o mais importante nutriente a ser
incorporado ao solo atravs do biosslido, sendo que sua escassez pode
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37
ser limitante produo de biomassa de diversas culturas e solos
(AMADO et al., 2002). Entretanto, mesmo que se encontrem
quantidades elevadas de N no biosslido, grande parte encontra-se sob
formas orgnicas, sendo necessria sua mineralizao para formas
inorgnicas, principalmente amnio (NH4) e nitrato (NO3), para que as
plantas possam absorv-lo (CANTARELLA et al., 2008).
O lodo bruto tambm pode ser uma tima fonte de fsforo para a
agricultura, uma vez que apresenta quantidades significativas do
nutriente. Em relao ao potssio (considerado junto com o nitrognio e
o fsforo como os nutrientes mais exigidos para as culturas) o biosslido
no se apresenta como boa fonte, pois, devido a sua alta solubilizao, o
elemento se perde junto parte lquida durante o processo de tratamento
na ETE (GIACOMINI et al., 2003).
Portanto, o lodo, quando aplicado como nica fonte de N para as
plantas, de maneira geral, ter um eficiente suprimento quantitativo dos
outros elementos (exceto potssio) para suprir a demanda dos vegetais.
Todavia, os nutrientes podem no estar balanceados, podendo ser
necessrias fontes de adubao adicional (EPSTEIN, 2002).
Destacam-se tambm os benefcios da aplicao do lodo nas
caractersticas fsicas do solo, como: a estabilidade dos agregados e da
estrutura, infiltrao e reteno de gua, resistncia eroso, incremento
da atividade biolgica, diminuio da lixiviao de nutrientes, e a
melhoria da aerao. Alm disso, a matria orgnica contida nos
biosslidos pode aumentar o contedo de hmus do solo (BETTIOL &
CAMARGO, 2000; MELLO & MARQUES, 2000; WRIGHT, 2001;
CHENG ET AL 2007; PARKINSON et al., 2004).
3.2.1.1.2. Ciclagem de nutrientes
Os solos que so submetidos ao uso agrcola, baseado em prticas
convencionais de manejo, apresentam um declnio no estoque de
matria orgnica, que pode chegar inclusive a 50% em um ano
(MIELNICZUK, 2008). Portanto, o conhecimento da dinmica da
matria orgnica presente ou adicionada no solo desempenha um papel
chave para inferir sobre a qualidade do mesmo.
Com aumento dos preos de comercializao dos adubos
minerais, os resduos orgnicos produzidos pela indstria, pela cidade
ou pelo meio rural, como esterco, vinhaa, lixo urbano, biosslido, etc.
passaram a ter decisiva importncia na melhoria das condies do solo e
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38
aumento do nvel de fertilidade do mesmo (TEDESCO et al., 2008),
devido ao retorno ao solo dos nutrientes exportados pelas culturas e as
altas quantidades de matria orgnica nos mesmos.
O uso destes resduos orgnicos, em geral, traz benefcios em
funo da ciclagem e aumento da biodisponibilidade de alguns
nutrientes de plantas. A reciclagem agrcola transforma o lodo (material
atualmente descartado) em um insumo agrcola, contribuindo para
fechar o ciclo dos nutrientes retirados do solo pela agricultura, sendo
uma das ferramentas para a implantao sustentvel da produo
agrcola (EPSTEIN, 2002).
Portanto, a utilizao de resduos orgnicos de origem urbana ou
rural traz benefcios em funo da ciclagem e aumento da
biodisponibilidade de alguns nutrientes das plantas. Soma-se a isto a
diminuio, ao longo dos anos, da necessidade de aplicao de adubos
minerais. Esta substituio dos insumos agrcolas pode gerar a reduo
no consumo de matria prima utilizada na fabricao de fertilizantes
minerais, a diminuio dos custos de produo, a poluio de diversos
recursos naturais, possibilitando melhorias na qualidade ambiental
(SILVA et al., 2008).
3.2.1.1.2.1. Nitrognio
O nitrognio um elemento essencial para o crescimento e
desenvolvimento vegetal e para os seres vivos do solo; sendo no caso
dos vegetais, primordial na estrutura das protenas, cidos nuclicos e
clorofila. Segundo Dobermann (2005), apenas a metade do N aplicado
no solo absorvido pelas plantas. Portanto a aplicao do lodo deve
visar a sua eficiente utilizao, com um mnimo de perdas por
percolao, arraste superficial, desnitrificao e volatizao (CHENG et
al., 2007), esta ltima, podendo contribuir para o aquecimento global
e/ou provocar chuva cida (CORREA et al., 2005; GROOFMANN,
2005).
Segundo a pesquisa de Rockstrom et al. (2009), o ciclo do
nitrognio j ultrapassou em muito o seu limite planetrio, uma vez
que, para suprir a demanda por comida, a humanidade removeu grandes
quantidades de nitrognio atmosfrico para os campos, rios e florestas,
devastando o ecossistema (ELSER & BENETT, 2011), o que pode
acarretar problemas severos na continuidade de disponibilidade deste
nutriente.
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39
A produo de fertilizantes nitrogenados sintticos, como a uria,
um dos maiores responsveis pelo acumulo de oxido nitroso (N2O) na
atmosfera, sendo este gs o que apresenta o maior potencial de
destruio da camada de oznio2 no sculo XXI (RAVISHANKARA et
al., 2009). Diversos pases assinaram o Acordo de Montreal, no qual se
comprometem a definir estratgias para minimizar a produo deste.
Neste sentido Smith (2007), afirmam que reduzir a utilizao de
fertilizantes qumicos na agricultura, bem como aprimorar o manejo das
terras cultivveis so estratgias para minimizar a produo deste gs,
que por ser muito estvel, se mantm por longos perodos na atmosfera,
afetando a camada de oznio.
3.2.1.1.2.2. Fsforo
O fsforo , segundo muitos autores, o segundo elemento mais
importante no crescimento e desenvolvimento das plantas, estando
relacionado estrutura celular, assim como s fontes de energia
(CHENG et al., 2007) e esta presente em quantidades considerveis no
biosslido (LIMA, 2010).
Entretanto, ao fazermos uma abordagem ampla, o fsforo aparece
como um dos principais poluentes globais, sendo que segundo
Rockstrom et al. (2009), o seu ciclo j se encontra muito prximo dos
limites planetrios. Historicamente, a partir da metade do Sculo XX
a humanidade quadriplicou a extrao de fsforo do ambiente natural
(FALKOWSKI, 2000). A utilizao destas reservas geolgicas de
fsforo criou um caminho de mo nica das rochas para os campos, os
lagos e os oceanos, prejudicando os reservatrios de gua potvel e os
ecossistema marinhos, uma vez que apenas 20% do fsforo aplicado
como fertilizante chega ao prato do consumidor. Sete milhes de
toneladas so jogadas no ambiente, principalmente para as guas
superficiais e subsuperficiais. O excesso de fsforo (e do nitrognio) na
gua gera condies propcias para a multiplicao de algas, o que
diminui os ndices de oxignio na gua, e consequentemente produz
regies denominadas de zona morta (ELSER & BENNETT, 2011;
CORDELL et al., 2009).
Apesar destes possveis problemas ambientais, existe uma grande
demanda de fsforo na agricultura (RAIJ, 2011), uma vez que
2 Responsvel por filtrar a entrada dos raios ultra violetas emitidos pelo sol
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40
aproximadamente 36% dos solos tropicais e subtropicais so deficientes
em fsforo e mais de 24% so altamente deficientes em fsforo
disponvel (SANCHEZ & LOGAN, 1992 apud SANTOS et al., 2008).
Soma-se a este fato a intensa explorao agrcola destas reas (SANTOS
et al., 2008), que resultam em perdas de fsforo do solo pela exportao
das culturas agrcola (VANDERMEER, 1995).
Importante ressaltar tambm que a aplicao de fsforo a partir
de materiais ricos em matria orgnica muito til, uma vez que a
decomposio da matria orgnica proporciona a liberao gradual deste
elemento, regulando a disponibilidade aos vegetais, e mantendo,
principalmente a mdio e longo prazo, os nveis das formas lbeis que
tendem ao esgotamento, pelos processos de perdas por precipitao,
adsoro e eroso e pela remoo dos produtos agrcolas colhidos
(SANTOS et al., 2008).
Nos produtos agrcolas vegetais, a concentrao de fsforo pode
chegar a 0,5% da matria seca (BEATON et al., 1995), o que representa
mais de 60% do fsforo absorvido pelas plantas. Desta forma grandes
quantidades de fsforo migram para as reas urbanas, tendo como
destino final, em muitos casos os mananciais e ou sistemas de coleta de
esgoto (RHEINHEIMER et al., 2008) no retornando ao sistema
agrcola, e consequentemente tendo que ser captado em reservas
naturais para a manuteno da produtividade agrcola.
A importncia relacionada ciclagem deste nutriente fica
evidente quando observamos que, diferentemente do nitrognio, o
fsforo no pode ser retirado do ar. Soma-se a isto o fato de que as
fontes naturais no esto uniformemente distribudas pelo globo (85%
das reservas de fsforo esto no Marrocos) e so finitas. A previso de
esgotamento das mesmas o fim deste sculo (MONTAG et al., 2007),
panorama que exige que a comunidade acadmica discuta o assunto para
encontrar solues tcnicas e polticas para este problema (ELSER &
BENNETT, 2011).
Portanto, ao utilizarmos o biosslido estamos reintroduzindo o
fsforo na cadeia produtiva vegetal, maximizando a entrada de fsforo e
minimizando a adio de fertilizantes. Contribuindo desta forma para o
prolongamento da vida til de suas jazidas, e contribuindo para uma
agricultura produtiva e menos danosa ao ambiente natural.
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41
3.2.1.2. Riscos
A composio dos lodos de ETE pode inviabilizar sua utilizao
agrcola devido s concentraes prejudiciais de metais pesados,
patgenos, compostos txicos ou ainda pelo risco de salinizao ou
acidificao do solo (BOEIRA & MAXIMILIANO, 2006).
Desta forma, deve-se remover os elementos inorgnicos txicos
(ou ainda impedir que entrem nos sistemas de coletas de esgoto
domiciliar), e os microorganismos patognicos devem ser eliminados ou
reduzidos a um nvel seguro.
Em relao aos elementos inorgnicos txicos, as formas de
remoo ainda no so economicamente viveis, sendo que a origem do
material que definir a viabilidade de sua utilizao agrcola. Em
relao contaminao por patgenos, resultado da sanidade da
populao produtora do lodo, a utilizao da compostagem termoflica
tida, inclusive pela United States Environmental Protection Agency
(USEPA, 2003), como uma forma eficiente de higienizao do lodo de
ETE, podendo torn-lo sanitariamente seguro para sua utilizao
agrcola. Cabe destacar que higienizar no a mesma coisa que
desinfetar, sendo que, aps a higienizao, concentraes de patgenos
aceitas pela legislao, ainda podem ser encontradas (PINTO, 2010).
3.2.1.2.1. Patgenos
Atualmente, diversos organismos patognicos vm sendo
identificados e reconhecidos como causa principal de vrias doenas.
Muitos destes so transmitidos pelas fezes, o que faz com que os
mesmos possam estar presentes no lodo de esgoto (DUMONTET et al.,
2001; SHIDU & TOZE, 2009), podendo ocasionar surtos de doenas
gastrointestinais, respiratrias, hepatites, dermatoses, entre outras
quando descartados de forma incorreta no ambiente.
Entre os patgenos presentes destacam-se o grupo das bactrias,
protozorios, vrus e helmintos (MAIER et al., 2009; USEPA, 2003).
Alm destes, os ovos de parasitas tambm podem ser facilmente
encontrados em diversos tipos de lodo (SMITH et al., 2004; USEPA,
2003).
A diversidade de microorganismos presentes em lodo de estao
de tratamento influenciada diretamente pela populao e/ou do tipo de
indstria que o produz, ou seja, conseqncia das condies scio-
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42
econmicas da populao geradora, condio sanitria, regio
geogrfica, presena de indstrias agro-alimentares e o tipo de
tratamento a que o lodo foi submetido (SILVA et al., 2010).
A contaminao atravs do lodo pode ocorrer de forma direta
atravs do contato com o solo ou produto onde foi aplicado o biosslido
ou indireta, pelo consumo de gua ou alimento contaminado (USEPA,
2003).
A presena de matria slida, especialmente os slidos em
suspenso de guas residurias, fator determinante para a
sobrevivncia de patgenos neste ambiente. por este motivo que os
microorganismos esto muito concentrados e podem sobreviver longos
perodos em biosslidos (SHIZU & TOZE, 2009). Entretanto, ao se
aplicar este material no solo, as condies do prprio solo, assim como
o clima se tornam determinantes para a sobrevivncia destes
organismos.
Alm da matria orgnica, diversos so os fatores que
determinam o tempo de sobrevivncia de patgenos, sendo que os mais
citados so: umidade, pH, temperatura, competio entre espcies, entre
outros (PIETRONAVE et al., 2004; USEPA, 2003).
importante destacar tambm que os vrus entricos, os
protozorios e os parasitas so incapazes de se multiplicarem no lodo,
uma vez que so parasitas obrigatrios. J as bactrias devem receber
uma ateno especial, pois apresentam alta capacidade de se
multiplicarem neste material. (SHIDU et al., 2001), desde que o pH no
seja superior a 11,5 (GERBA E SMITH, 2005).
3.2.1.2.1.1. Vrus
Os vrus so os microorganismos patognicos mais excretados
por homens e animais, podendo apresentar cargas virais de 10
partculas por grama de fezes (BOSCH et al., 2008) e, esto presentes,
em altas concentraes, no produto final das estaes de tratamento,
pois os mtodos correntes de tratamento de esgoto muitas vezes no so
eficientes para sua eliminao (KOOPMANS et al., 2002), o que pode
acarretar surtos de doenas em indivduos susceptveis caso este
material seja aplicado na agricultura (ANDREOLLI et al., 2010).
Estima-se que mais de 150 diferentes tipos de vrus so
excretados pelo homem, podendo ser encaminhados para o lodo
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43
(BOSCH et al., 2008). Segundo Gerba & Smith (2005), os vrus so
considerados a maior causa de infeco gastrointestinal em seres
humanos em pases desenvolvidos.
Por estes motivos, a agncia de proteo ambiental americana
(EPA) considera os vrus entricos como modelo para o monitoramento
ambiental (PUIG, 1994; YEH et al., 2009), uma vez que as doses
infectantes so muito baixas (BOSCH et al., 2008) e os mesmos so
muito mais resistentes que as bactrias, ao processo comum de
tratamento de esgoto (GABUTTI et al., 2000).
Entre os vrus, destacam-se, devido alta incidncia em diversos
ambientes, aqueles com RNA fita simples, como os calicivrus, os
enterovrus, os vrus da hepatite A e da hepatite E; os rotavrus; e os
vrus de DNA fita dupla como os adenovrus (LEES, 2000).
Os vrus entricos agregam-se s fontes slidas, diminuindo
assim a possibilidade de sua inativao e favorecendo, portanto, sua
viabilidade, podendo desta forma permanecer potencialmente
infectantes durante meses em ambientes como a gua e/ou o lodo de
esgoto (TRABELSI et al., 1995; SKRABER et al., 2004). Os principais
processos de inativao dos enterovrus so a variao de pH, de
temperatura e de umidade (MAIER et al., 2009). O tratamento trmico
considerado o mais eficiente (SCHWARTZBORD, 1995).
Dentre os enterovrus, a famlia dos adenovrus se destaca
devido a sua alta resistncia, conseqncia de sua fita dupla de DNA.
Estes so usualmente transmitidos atravs da via fecal-oral e replicam-se
no trato gastrointestinal do hospedeiro (LIPP et al., 2001).
3.2.1.2.1.2. Salmonella
Segundo Sahlstrom (2003), diversos autores detectaram a
presena de Salmonella em lodo de esgoto, sendo inclusive a bactria
que ocorre em maior nmero, com quase 2000 tipos identificados.
Destes, grande parte considerado patognico ao homem (BITTON,
2005). Ainda segundo Sahlstrom (2003), 50% das amostras de lodo de
uma estao de tratamento na Sucia apresentaram contaminao por
Salmonella. Este autor cita ainda outro trabalho realizado na Noruega no
qual em 10% das amostras havia contaminao por Salmonella.
-
44
3.2.1.2.1.3. Helmintos
Dentre os helmintos, o gnero Ascaris o mais conhecido (HOGLUND, 2001). Tambm se destacam o Ascaris lumbricoides,
associados a problemas gastrointestinais e a Taenia solium, que ocorre
em alta incidncia na Amrica latina (SILVA et al., 2010).
Devido alta velocidade de sedimentao, acredita-se que a
maior parte dos ovos de helmintos fique retida no lodo (NELSON,
2003), e possam permanecer vrios anos no solo que recebeu
adubao com lodo de ETE, principalmente se esta regio for utilizada
como pasto (LIMA, 2010). Segundo Brewster et al. (2003), ovos de
Ascaris so resistentes s condies ambientais e podem permanecer
infectivos por vrios anos. Por estes motivos os ovos de helmintos so
timos indicadores para a anlise das condies sanitrias (GASPARD
& SCHWARTZBROD, 2001).
Conforme indicado por Aitken et al. (2005) a melhor opo para a
inativao de ovos de helmintos submet-lo ao tratamento trmico.
3.2.1.2.2. Elementos inorgnicos
Os elementos inorgnicos so encontrados naturalmente nos
solos, sendo inclusive importantes para diversos processos fisiolgicos
vegetais. Todavia, em lodos de esgoto, estes mesmos metais podem ter a
sua concentrao exacerbada, e, quando aplicados ao solo podem ser
txicos s plantas e aos seres humanos que consumirem estes vegetais
(MELO, 2002). Podem estar presentes no lodo, principalmente em lodos
industriais, o cdmio e o chumbo, que so extremamente txicos,
mesmo em baixas quantidades (SILVA et al., 2010).
De forma geral, segundo Epstein (2002), as comunidades no
industrializadas apresentam concentraes baixas de elementos
inorgnicos em seus lodos de esgoto, fato este confirmado por Barton et
al. (2008) citado por Incio & Miller (2009). Todavia estes autores
destacam que quando despejos industriais e a gua da chuva entram no
sistema de captao do esgoto urbano pode ocorrer o aumento
significativo das concentraes de elementos inorgnicos no lodo. No
caso do Brasil, mesmo sendo ilegal, existem diversas indstrias que
despejam resduos contaminados com elementos inorgnicos nas redes
de esgoto. Isto pode acarretar altas quantidades dos mesmos no lodo,
mesmo quando a coleta predominantemente domiciliar (KUCHAR et
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45
al., 2006).
A preocupao em relao aos elementos inorgnicos est
associada tanto a sua absoro e acmulo nos tecidos vegetais, e
possivelmente na cadeia alimentar; como aos processos de sua perda por
lixiviao ou eroso (SILVA et al., 2006). Todavia, o maior problema
relacionado aos elementos inorgnicos no lodo que os mesmos no
podem ser destrudos, pois no so molculas, mas sim, elementos
estveis.
O risco associado aos elementos inorgnicos do lodo est
principalmente ligado ao fato do solo ser capaz de armazenar estes
metais. Todavia, sua dinmica ainda um assunto com muitas dvidas,
sendo esta dinmica conseqncia da Capacidade de Troca de Ctions,
do contedo original, da textura, da matria orgnica, do tipo de argila,
da intensidade do intemperismo, do pH, do contedo de xidos, das
reaes de complexao, entre outros (BORGES & COUTINHO, 2004).
Dependendo das condies ambientais, os elementos inorgnicos podem
estar no solo de formas disponveis s plantas, sendo que a transferncia
destes metais para a cadeia alimentar depender das caractersticas de
cada solo e do tipo de planta, visto que as espcies vegetais tm
capacidades variveis de absoro de metais (BORGES & COUTINHO,
2004).
Quando os elementos inorgnicos so aplicados no solo existem
algumas rotas possveis para os mesmos, so elas: adsoro pelas
plantas, pelas argilas, precipitao, formao de quelatos com a matria
orgnica, formao de complexos insolveis de fsforo e solubilizao
(EPSTEIN, 1997). Estas rotas so tambm influenciadas pelos fatores
acima descritos.
Cabe destacar que o principal fator para a solubilizao dos
elementos inorgnicos no solo no a sua quantidade absoluta, mas o
pH do solo (OLIVEIRA et al., 2002). Em solos cidos ocorre a
solubilizao dos metais, ficando disponveis s plantas, e muitos dos
elementos inorgnicos no so solveis quando o pH maior que 4,5
(EPSTEIN, 1997). Alm disto, medida que o tempo de contato com o
solo aumenta, diminui o perigo das plantas absorverem os metais
(BROWN et al., 1998, ABREU et al., 2002).
Desta forma, os critrios para aplicao de biosslido devem ser
baseados tambm nos atributos do solo e no apenas nos teores totais de
metais no biosslido. O conhecimento de como esses atributos
influencia o comportamento dos metais torna-se, ento, fundamental
-
46
para o estabelecimento da carga mxima de resduo que um solo pode
receber.
3.2.1.2.2.1. Consequncias do acmulo de elementos
inorgnicos txicos
Do ponto de vista ambiental, MCBRIDE (1998) indica que entre
os elementos que podem causar toxicidade, os mais potencialmente
txicos as plantas e aos animais superiores so: As, Hg, Cd, Pb, Se, Co,
Cu, Fe e Mn, Mo, Zn e Ni. Sendo os cinco primeiros particularmente
txicos aos animais superiores, enquanto que os demais podem ser
txicos as plantas, de maneira especial quando em altas concentraes,
neste caso chamados de fitotxicos.
Todavia, os prejuzos causados pela presena de elementos
inorgnicos no ambiente ainda objeto de diversos estudos. Vilar (2003)
destaca alguns perigos: acmulo na cadeia trfica, devido assimilao
por plantas que sero consumidas por homens ou animais para o abate; a
fitotoxidade, que pode prejudicar a produtividade agrcola; a alterao
da microbiota do solo, que pode afetar a assimilao de nutrientes pelas
plantas; a contaminao das guas superficiais devido ao arraste destes
elementos pelas guas pluviais. Em relao s guas subsuperficiais,
Ahlberg et al. (2006), afirma que dificilmente os metais presentes no
lodo se deslocam para as camadas mais profundas do solo, portanto, o
risco de lixiviao e contaminao do lenol fretico se torna quase
nula. Isto ocorre devido complexao dos metais com a matria
orgnica.
3.3. Matria orgnica: Compostagem ou aterro sanitrio?
O termo aterro sanitrio se refere a uma instalao previamente
planejada para a posterior disposio de resduos slidos, visando no
causar danos, nem perigo, ao meio ambiente e a sade pblica
(MUOZ, 2002).
A decomposio anaerbica da matria orgnica, ou seja, aquela
que ocorre sob condies marcadas pela ausncia de oxignio, uma
importante fonte de metano para o ar (BAIRD, 2002). Os aterros so
responsveis por 10 a 20% das emisses de metano geradas pela
atividade antropognica (IPCC, 2007) sendo estas emisses
responsveis para um grande nmero de problemas ambientais.
-
47
Segundo o Primeiro Inventrio Brasileiro de Emisses
Antrpicas de Gases de Efeito Estufa (Brasil, 2002), elaborado pela
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB), ligada
Secretaria de Meio Ambiente do Estado de So Paulo (2006), as
emisses totais de metano provenientes do tratamento de resduos
totalizaram 803.000 toneladas em 1994 e destes a maior parcela (pouco
mais de 84%) foi atribuda s emisses provenientes dos aterros (DIAS,
2009).
Para o IPCC, o metano (CH4) um dos principais gases
responsveis pelo efeito estufa, e possui uma ao 25 vezes maior do
que o dixido de carbono (CO2) em relao reteno do calor
responsvel pelo aquecimento global. (IPCC, 2007).
Neste contexto, gases de efeito estufa e seus efeitos no meio
ambiente terrestre tm levado a comunidade cientfica na direo de se
aprimorar sobre o que e o que no ambientalmente favorvel
(BOTSKINS & KELLER, 1998), sendo os aterros sanitrios um dos
focos de contestao.
Atualmente diversos estudos apontam que a possibilidade de
que os aterros sanitrios tenham capacidade de capturar carbono para
venda no mercado vem sendo contestada. De acordo com Anderson
(2006) os modelos utilizados pela EPA para calcular esta captura so
errneos, tendendo a superestim-los. O valor real capturado chega
prximo a 25% do calculado por estes mtodos.
A partir deste e de outros estudos, a UNEP (2011) - United Nation Environment Prograrmme - afirma que uma das principais aes que
devem ser incentivadas no mundo a separao dos resduos urbanos
biodegradveis, destinando-os para a reciclagem e/ou para a
compostagem, sendo os lodos de esgoto e os restos de alimentos alguns
dos principais focos deste programa.
Estudos realizados por Santos et al. (2006), no Municpio de
Manaus apontam o alto grau poluidor dos aterros sanitrios sobre as
guas superficiais e subsuperficiais adjacentes ao aterro sanitrio do
municpio.
Neste contexto, observa-se que disposio de resduos orgnicos
(no qual se insere o lodo de esgoto) em aterros sanitrios ainda uma
prtica muito disseminada no Brasil. Todavia este procedimento esta
sendo alvo de restries devido aos problemas ambientais anteriormente
discutidos.
-
48
Diversos pases j adotam instrumentos legais e econmicos para
restringir o uso do aterro sanitrio, buscando desta forma a reciclagem
do lodo de esgoto e de outros resduos. Por exemplo, destaca-se a
Comunidade Econmica Europia, que desde 2002, est impondo
restries utilizao dos aterros sanitrios, considerando que esta
prtica apresenta diversos prejuzos, como os maiores custos
econmicos e os prejuzos ambientais. Somada a uma poltica de
reciclagem, a utilizao de aterros sanitrios deve acontecer apenas para
resduos no reciclveis. Desta forma, deve ocorrer o aumento da
utilizao agrcola do lodo de ETE, sendo necessrio, estudos para que a
aplicao agrcola do lodo de esgoto seja feito de uma forma
ambientalmente segura.
Como alternativa, os resduos reciclveis devem ser separados e
reciclados, enquanto que o descarte dos resduos orgnicos, que
compem at 60% do peso total do lixo comum, deve ser realizado de
forma que minimize seus impactos ambientais negativos, bem como
contribua para a ciclagem dos seus nutrientes. Neste sentido a
compostagem termoflica uma alternativa vivel, pois alm de
diminuir os efeitos ambientais indesejveis, tem como produto final um
timo condicionador de solo.
3.3.1. Compostagem
3.3.1.1 Caractersticas Gerais
A compostagem um processo de decomposio controlada de
resduos orgnicos que resulta na produo de substncias similares, em
composio, ao hmus do solo e de minerais, por meio da atuao de
microorganismos e de reaes fisioqumicas (PAIGN & GIRARDIN,
2004). Como um processo, obrigatoriamente, aerbio, na
compostagem a ao da degradao biolgica usa o O2 para transformar
o carbono do substrato orgnico e obter energia, CO2, gua e calor
(INCIO & MILLER 2009). No esquema abaixo, pode-se observar um
esquema simplificado do processo da compostagem:
-
49
Figura 2 - Simplificao do processo de compostagem
Fonte: Fernandes & Silva (1999)
Observa-se que parte do carbono resultante da degradao
orgnica, durante o processo aerbio o dixido de carbono (CO2), cujo
potencial poluidor 25 vezes menor do que o do metano (CH4),
produzido em aterros sanitrios. Outra parte do carbono ficar fixada
como matria orgnica estvel, beneficiando as caractersticas fsicas e
qumicas do solo.
Neste processo, os componentes orgnicos biodegradveis
passam por etapas sucessivas de transformao sob ao de diversos
grupos de microorganismos, resultando em um processo biogeoqumico
altamente complexo (FERNANDES & SILVA, 1999), sendo que o
produto de um grupo de microorganismos o ponto de partida ideal para
outro grupo de microorganismos (INCIO & MILLER, 2009).
Segundo Haug (1993), o processo de compostagem pode ser
dividido em trs etapas de acordo com a temperatura no interior da leira.
A primeira fase, denominada de Fase mesoflica caracterizada por
apresentar temperaturas abaixo dos 45 C, e est associada ao incio do
processo, quando os microorganismos esto em perodo de colonizao
do resduo orgnico depositado na leira. Devido intensa atividade
microbiana no resduo orgnico, ocorre um aquecimento desta leira,
proporcionando a denominada Fase termoflica, segunda fase, que
caracterizada por temperaturas acima dos 45o C e predominncia de
bactrias no processo. Esta etapa persiste at que estes microorganismos
decomponham os resduos orgnicos de fcil degradao (carboidratos,
protenas, leos, etc.) presentes na matria orgnica. Por fim, ocorre a
terceira fase, que se caracteriza pela diminuio da temperatura,
denominada de Maturao, onde os resduos orgnicos de difcil
degradao (lignina, celulose, hemicelulose) sero decompostos pela
Matria
orgnica
Micror-
ganismo O2
Matria
orgnica
estvel
CO2 H2O
Matria Orgnica
nutrientes calor
+ +
+ + + +
-
50
atividade microbiana. Esta etapa esta mais relacionada degradao
pelos fungos.
Os nutrientes, principalmente carbono e nitrognio, so
fundamentais ao crescimento bacteriano na compostagem. O carbono
a principal fonte de energia e o nitrognio necessrio para a sntese
celular. Fsforo e enxofre tambm so importantes. Os microorganismos
tm necessidade dos mesmos micronutrientes requeridos pelas plantas:
Cu, Ni, Mo, Fe, Mn, Zn e Cl que so utilizados nas reaes enzimticas,
porm, os detalhes deste processo, ainda so pouco conhecidos.
(EPSTEIN, 1997)
De acordo com WEF (1996), os principais objetivos da
compostagem so:
Converso biolgica da matria orgnica putrescvel numa forma estabilizada;
Destruio de patgenos;
Promoo da biorremediao e biodegradao de resduos perigosos;
Reduo da massa total dos resduos orgnicos atravs da remoo de gua e slidos volteis;
Produo de produto final utilizvel;
Diminuio das quantidades de resduos depositados em aterros sanitrios.
Alm destes benefcios diretos, o uso do composto orgnico na
agricultura pode destacar benefcios ambientais como a reduo da
contaminao dos recursos hdricos, o aumento da vida til dos aterros e
a mitigao de emisso de metano oriundo da disposio de resduos
urbanos (INCIO & MILLER, 2009).
Estes mesmos autores ainda destacam os benefcios ao solo
relacionados ao uso do composto, tais como: fonte de matria orgnica e
nutrientes, elevao da CTC, aumento da estabilidade do pH, melhora o
aproveitamento dos fertilizantes qumicos, incremento de microbiota no
solo e supresso de fitopatgenos.
Alm destes benefcios, Kiehl (1985) indica que, no composto, a
maior parte dos nutrientes, especialmente nitrognio, fsforo e enxofre,
esto conservados na forma orgnica (matria orgnica) e na biomassa
microbiana, sendo que apenas uma pequena parte dos nutrientes j se
encontra em estado mineral. O produto final tem baixa atividade
biolgica, mas rico em microorganismos e restos de microorganismos
(parede celular e contedo citoplasmtico). Desta forma, a
-
51
compostagem retm a maior parte dos nutrientes presentes no material
original, o que proporciona ao produto final a caracterstica de liberar
lentamente os nutrientes contidos nele, no ocorrendo, portanto
saturaes do solo, principalmente com nitrognio. Apesar disto, em
relao ao nitrognio, uma frao deste perdida na forma de amnia
que volatiliza junto com o vapor de gua. A prtica adotada e os
prprios materiais da compostagem influenciam esta perda (INCIO &
MILLER, 2009).
A compostagem est longe de ser uma atividade de preocupante
potencial poluidor, pois, como processo controlado, uma biotecnologia
para transformar resduos orgnicos em um beneficio ambiental
(INCIO & MILLER, 2009). Entretanto, segundo Golueke (1984): a qualidade do processo repousa sobre alguns
aspectos especficos: Evitar a proliferao de
moscas e a atratividade de outros vetores; Evitar a
ocorrncia de odores fortes e desagradveis;
Evitar excessiva produo de chorume; Gerar um
produto final sem riscos de contaminao do solo,
gua e adequado ao manuseio; Adequado uso na
agricultura e recuperao do solo. Basicamente,
estes aspectos so dependentes das altas
temperaturas proporcionadas durante o processo
de compostagem, os quais tambm garantem a
ausncia de patgenos no produto final que ser
manuseado.
3.3.1.2. Leiras estticas com aerao natural Mtodo UFSC
Existem diferentes mtodos de compostagem, que se diferenciam:
pelo porte, pela tecnologia, pelos custos, pela mo de obra, pela rea,
pelo tipo de aerao, pelo grau de revolvimento, e se realizado em
leiras ou em reatores. (EPSTEIN, 1997). Os principais mtodos so:
compostagem com revolvimento de leiras, leiras estticas com aerao
forada, compostagem em sistemas fechados (In Vessel) e leiras estticas com aerao natural (INCIO & MILLER, 2009). Na Tabela 1 esto
expostos os principias mtodos de compostagem, destacando as
especificidades de cada um deles.
-
52
Tabela 1 - Mtodos de compostagem e suas caractersticas
Compostagem
com
revolvimento de
leiras
Compostagem
com leiras
aerao forada
Compostage
m em
reatores
Compostagem com
leiras estticas e
aerao natural
+ Difundido Eficiente controle
de moscas e
produo de
percolado
Necessita
reas
pequenas
Baixo custo de
implantao
Baixo custo de
implantao
Alto custo de
implantao
Diminui o
tempo do
processo
Baixo custo de
operao
Alto custo
operacional
Alto custo
operacional
Produz um
material mais
homogneo
Eficiente controle de
moscas e emisso de
percolado
Dificuldade para
controlar moscas e
emisso de odores
Necessita reas
extensas
Alto custo de
implantao
Necessita de reas
menores
Necessita reas
extensas
Acelera o
processo
Alto custo
operacional
Alto custo de mo de
obra
Alta produo de
percolado
Necessita
pouca mo de
obra
Alta suscetibilidade
ao clima
Na presente pesquisa utilizou-se o mtodo de Leiras estticas
com aerao natural (Mtodo UFSC), devido s altas temperaturas
alcanadas, a baixa necessidade de mo de obra, o baixo custo, e a
experincia obtida com este mtodo decorrente do Projeto de Extenso
da UFSC (1994-2011) denominado Compostagem de resduos
orgnicos que atua no Campus Universitrio por mais de mais15 anos.
Por ser um mtodo, ainda pouco difundido no resto do mundo,
mesmo no Brasil, o referencial terico bsico adotado nesta pesquisa,
o livro de Incio & Miller (2009), publicado pela EMBRAPA, intitulado
Compostagem: cincia e prtica na gesto de resduos orgnicos, onde
este mtodo muito bem descrito.
Este mtodo, segundo Incio & Miller (2009) se caracteriza pelo
emprego de algumas tcnicas especficas, sendo elas:
-
53
Formato das leiras: as paredes da leira neste mtodo apresentam ngulo perpendicular ao solo (paredes retas), normalmente com
utilizao de palha;
Leiras estticas: as leiras permanecem fixas, portanto no so deslocadas como em outros mtodos, nem mesmo revolvidas;
Densidade do substrato: alta carga de material estruturante, com alta relao C/N, e com pelo menos 1/3 do volume total;
Carga contnua: novas cargas peridicas, conforme monitoramento da leira, ou seja, a leira ganha altura no decorrer do
processo;
Mistura de camadas: a cada nova carga, o material da carga anterior (situado mais no fundo da leira) misturado a esta nova
camada, proporcionando a inoculao deste novo material, o que
otimiza e acelera o processo;
Cobertura: uma ampla cobertura da leira com material vegetal, de preferncia gramnea. Esta camada tem a funo de evitar a
exposio dos alimentos a vetores, bem como funcionar como um
tampo, evitando assim a perda de calor da leira.
A forma retangular das leiras estticas tem papel na manuteno e
controle do fator ecolgico mais importante, o oxignio (aerao). Ao
contrrio do que algumas literaturas tcnicas brasileiras descrevem; o
formato piramidal no necessariamente o mais adequado para as leiras
de compostagem, mesmo em perodos chuvosos (INCIO & MILLER,
2009). Ainda em relao aerao, em sistemas que utilizam a aerao
forada, deve-se ter muito cuidado, pois muitas vezes a mesma pode
remover a umidade e conseqentemente diminuir a temperatura,
causando problemas na qualidade final do produto e na eficincia da
eliminao de patgenos (PINTO, 2010). Neste tipo de leiras (estticas
com aerao natural), os operadores devem, basicamente, observar as
temperaturas no seu interior, atravs de termmetros, pois redues
abruptas, a valores abaixo de 55 C, so sintomas de interrupo do
processo termoflico.
Um autor que observou este mtodo de compostagem da UFSC
foi Buttenbender (2004), e assim o definiu do ponto de vista
operacional, o sistema de compostagem termoflica em leiras estticas
caracterizou-se como um processo flexvel, de baixo custo, que utiliza
equipamentos simples, sanitariamente adequados, e principalmente por
requerer mo de obra reduzida, eliminando o revolvimento peridico da
massa do composto. A configurao da leira, associada ao sistema de
-
54
aerao, permitem a permanncia de altas temperaturas termoflicas
durante o perodo de 120 dias. O elevado perodo de exposio dos
agentes patognicos a altas temperaturas gerou um composto orgnico
isento de coliformes fecais nas quatro amostras analisadas. Ficou
constatado, ainda, o controle dos principais aspectos ambientais
prejudiciais, como os vetores, os odores e o excesso de percolados.
Para a otimizao do processo, todo o manejo baseado no
entendimento dos fatores ecolgicos, que afetam a atividade biolgica,
principalmente a entrada de oxignio, a umidade, a densidade, a
disponibilidade do substrato e pela nfase na arquitetura da leira. Desta
forma, procura-se confeccionar a leira de compostagem para que todo o
processo ocorra sem a necessidade de interveno, ou interferncia
mnima, satisfazendo aos requisitos antes colocados. (INCIO &
MILLER, 2009)
3.3.1.3. Controle dos fatores ecolgicos na compostagem
De acordo com Miller (1993) o entendimento racional da
ecologia da compostagem prov as melhores bases para o
desenvolvimento e estratgias de controle do processo. Isto inclui o
conhecimento sobre os fatores fsicos, qumicos e biolgicos que
determinam (e so seletivos para) a estrutura das comunidades
microbianas e para as rotas da atividade metablica dentro do processo
de compostagem.
A biodecomposio aerbia e termoflica ocorrer apenas a
partir de certas condies na estrutura da leira que permitam:
transferncia de calor, transferncia do fluxo de ar e de vapor e do
balano de umidade. Tais fenmenos so manejados a partir de prticas
de montagem da leira de compostagem, e no apenas ao longo do
processo, o que torna necessrio conhecer a influncia do manejo das
leiras de compostagem na dinmica microbiana, e consequentemente no
processo de compostagem. Tcnicas amplamente difundidas, como a
aerao forada e o revolvimento, podem no favorecer o processo
aerbio e termoflico como esperado e necessrio, e isto tem levado a
problemas srios como a emisso de odores, produo excessiva de
percolado e proliferao de moscas, que se traduzem na falta de
segurana e qualidade do processo (INCIO & MILLER, 2009).
De forma geral, so cinco os principais fatores a serem
observados para a otimizao do processo da compostagem: aerao,
-
55
calor, pH, umidade, relao C/N e a utilizao de microrganismos
adaptados (inculo). Destaca-se que estes fatores esto inter-
relacionados e, portanto, o manejo de um destes acarreta em alteraes
dos outros.
3.3.1.3.1. Oxigenao
Por ser um processo predominantemente aerbio, indispensvel
no interior da leira a presena de oxignio, o que ocorre devido
porosidade da pilha de composto. O oxignio serve para os
microorganismos se alimentarem da matria orgnica por respirao
oxidativa (EPSTEIN, 1997).
Processos de compostagem requerem uma concentrao mnima
entre 5 e 10% de O2 dentro dos espaos porosos da leira (RYNK, 1992),
com base em evidncias de que os organismos termoflicos so ativos
em concentraes acima de 5% de O2 (RANDLE & FLEGG, 1978).
Segundo Epstein (1997) o fluxo de oxignio est estritamente
relacionado ao fluxo de calor. Este ocorre por conveco e por difuso,
sendo funo: do diferencial de temperatura com o ambiente, do fluxo
de ar na superfcie da leira, da porosidade da mistura e do contedo de
gua nos poros. Inicialmente, as reas internas das leiras so anaerbias,
mas tornam-se aerbias ao longo da fase termoflica, acompanhando a
evoluo da temperatura.
Este mesmo autor afirma que as mudanas na concentrao de
oxignio so resultado da interao de trs fatores: O2 consumido pelos
microorganismos, O2 reposto pela movimentao de ar (conveco) e
por fim, pela troca de gases (difuso). Se a concentrao de O2 se reduz,
isso indica que seu consumo maior do que a taxa de reposio por
conduo ou conveco, sendo o oposto tambm verdadeiro (RANDLE
& FLAGG, 1978).
Portanto, leiras estticas com laterais verticais so construdas
para promover a conveco de ar. O formato retangular proporciona
maior superfcie de entrada de ar frio (temperatura ambiente) pelas
paredes laterais, e tambm um fluxo direcionado ascendente para a sada
do ar quente (temperatura interna da leira) e do vapor de gua. A sada
ascendente do ar, devido ao aquecimento interno, gera um gradiente de
presso negativo no interior da leira suficiente para promover o fluxo de
ar por conveco e a entrada do ar externo numa taxa satisfatria
durante a compostagem (INCIO & MILLER, 2009). Desta forma, em
-
56
um processo com aerao passiva, o fornecimento de O2 exige um fluxo
de ar de fora para dentro da leira, e dependente de altas temperaturas
geradas no interior da leira.
A aerao tambm remove o gs carbnico, gua e calor, como
pode ser observado na ilustrao representativa do fluxo de ar em leiras
de compostagem retangular com aerao natural (Mtodo UFSC).
Figura 3 - Fluxo de ar em leiras de compostagem com aerao
natural
Fonte: Desenho do autor Baseado em Incio & Miller (2009)
O lodo de ETE, por ser um material com granulometria muito
fina, quando parcialmente desidratado se torna pastoso e gera
dificuldades para a circulao do ar devido baixa porosidade do
material. Por isto, necessrio que sejam misturados ao lodo outros
resduos com granulomtrica mais grosseira, servindo como agente
estruturante, permitindo assim a livre difuso do oxignio no interior da
leira (FERNANDES & SILVA, 1999).
3.3.1.3.2. Calor
A produo de calor no interior da leira est intimamente
relacionada ao consumo de oxignio, pois a utilizao do oxignio
pelos microorganismos que produz calor no interior da leira de
compostagem.
Segundo Epstein (1997), no processo de compostagem de leiras
fundamental favorecer a produo de calor, e principalmente manejar a
-
57
transferncia de calor dentro da leira e sua sada junto ao vapor de gua.
Neste sentido, as perdas de calor ocorrem de forma mais intensa a partir
do calor sensvel na sada de gases da leira, em forma de calor latente da
evaporao do vapor de gua e ainda de forma menos intensa por
conduo, conveco e radiativa. A baixa condutividade trmica da
matria orgnica tambm contribui para reduo das perdas por
condutividade e resulta em grande acumulo de calor.
Segundo Miller (1993), em muitas configuraes de leiras de
compostagem, tal como as leiras piramidais no ocorre uma
significativa conveco, enquanto que em leiras com formato retangular,
isto , com laterais verticais, observa-se significante transferncia de
calor por conveco, o que importante para a manuteno do fluxo de
oxignio e, portanto de produo de calor.
Segundo Fernandes & Silva (1999) e Epstein (1997), as
temperaturas da compostagem devem se encontrar entre 55C e 65C,
uma vez que valores abaixo deste intervalo no so eficientes na
eliminao de patgenos e valores acima reduzem a atividade
microbiana, tornando o processo muito lento. Todavia, Incio & Miller
(2009) indicam que apesar de diversos autores citarem a importncia de
se controlar a temperatura em torno de 55 C para evitar perdas de
nitrognio e inibio da atividade microbiana termoflica, na
compostagem de materiais com potenciais cargas de organismos
patognicos, o manejo do fluxo de calor fundamental. Assim, a