3.3 ALTERNATIVAS DE DISPOSIÇÃO DO BIOSSÓLIDO

As alternativas mais usuais para o aproveitamento e/ou destino final de biossólidos têm sido as seguintes (TSUTYA, 2000):

- Disposição em aterro sanitário exclusivo ou não; - Produção de agregado leve, tijolo, cerâmica e cimento; - Incineração;

- Conversão a óleo combustível; - Recuperação de áreas degradadas; - Fazendas de biossólido (landfarming); - Produção de composto.

O uso agrícola será enfocado em capítulo à parte, por ser o mais importante para este trabalho.

Em países desenvolvidos, como os EUA são produzidos 13 milhões ton/ano de biossólidos. Na Europa os valores chegam a 16 milhões ton/ano. A Tabela 6 mostra a disposição final de biossólidos nessas regiões.

Tabela 6 – Disposição final de biossólidos nos Estados Unidos e na Europa

Formas de Disposição EUA Europa

Aterro 41% 40% Uso agrícola 25% 37% Incineração 16% 11% Demais usos* 1% 2% Disposição oceânica 6% 6% Outras formas 10% 4

* reflorestamentos/recomposição de áreas degradadas Fonte: SABESP (1998) apud TSUTYA (2000)

3.3.1 - Disposição em aterro sanitário

A disposição de biossólidos em aterros acaba por ser necessária, de forma a atender a um dos seguintes objetivos: absorção de volumes com características inadequadas a outros usos, ou outra destinação; absorção de volumes excedentes à demanda de outros usos; disposição de cinzas resultantes da incineração (TSUTIYA, 2001).

No aterro exclusivo, os biossólidos podem ser dispostos na forma de tortas desidratadas ou secos termicamente. As tortas de biossólido não apresentam, geralmente, resistência suficiente para submeter-se a um processo de compactação, e o aumento dela é função da redução de sua umidade; o que poderá ser obtido por meio da mistura com outros materiais.

Na disposição com resíduos sólidos urbanos, é inequívoca a vantagem da incorporação dos biossólidos. Geralmente, os resíduos orgânicos urbanos apresentam uma relação C/N e uma umidade adequadas à bioestabilização; porém, basta que se incorporem à massa orgânica resíduos verdes, tais como restos vegetais e restos de feira com grande umidade, para que a relação aumente, dificultando ou interrompendo o processo de degradação. A incorporação de biossólidos a essa mistura, na forma de tortas com umidade entre 60 e 70%, além de possibilitar o restabelecimento de umidades adequadas, corrige a relação C/N pela incorporação de N encontrado nos biossólidos. Além disso, sabe-se que a degradação de resíduos sólidos orgânicos urbanos em aterros é extremamente lenta. Biossólidos previamente submetidos à degradação anaeróbia servem de excelente inóculo e de material de aceleração do processo, diminuindo o tempo de partida da célula de aterro.

3.3.2 -Produção de agregado leve, tijolo, cerâmica e cimento

A produção de agregados leves a partir de biossólidos digeridos anaerobiamente foi desenvolvida pelo IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. O material foi utilizado na fabricação de peças pré-moldadas em pisos de concreto de pátios, na fabricação de blocos de concreto para pavimentação e na execução de laje de concreto (IPT, 1979).

O processo de produção consiste nas seguintes etapas: desidratação do biossólido, digerido, até 30% de sólidos; secagem natural em galpão, até 40% de sólidos; mistura do biossólido com sinter de retorno‘; pelotização em tambor rotativo, produzindo pequenas pelotas com 4mm de diâmetro, no máximo, e umidade de 45%; secagem em leito fluidizado com correntes de ar quente, utilizando como fonte de energia os gases da digestão, até 10% de umidade e granulometria de até 4 mm; e sinterização com autosustentação da temperatura em cerca de 1000 ºC, por 20 minutos, pela combustão da matéria orgânica; britagem dos blocos sinterizados e classificação do material, com o agregado leve possuindo 570 kg/m3 de densidade, e granulometria de 2,4 a 25 mm de diâmetro (SANTOS, 1996).

A produção de tijolos tem sido praticada em escala industrial em Port Elizabeth, na África do Sul, desde 1979. A fase sólida do tratamento utiliza a mistura de biossólidos brutos primários e secundários, e envia-os para tratamento térmico pelo processo zimpro de oxidação úmida (vapor a 187 ºC e pressão de 2.200 kPa). O biossólido esterilizado é adensado por gravidade, seguindo-se a sua desidratação por centrífugas, que consomem 0,6 kg de polieletrólito por tonelada de sólidos secos processados. O biossólido é misturado em uma proporção de 30% em volume com a argila, para a fabricação de tijolos comuns, e, de apenas 5 a 8% em volume, quando são produzidos tijolos de acabamento. Os torrões de argila-biossólido passam por um moinho para a redução até partículas de 12mm de diâmetro, sendo novamente moídos à alta rotação para a granulometria máxima de 2,5 mm. Passam por um misturador de duplo eixo, no qual recebe água para formação de uma massa homogênea a 20% de umidade. Essa massa é guilhotinada em segmentos de 1,15 m, sendo novamente seccionada por fios, para a produção de 15 tijolos de peso convencional, que são conduzidos por vagonetes à área de secagem. A secagem é realizada à temperatura ambiente por duas semanas ou, em estufas, por 48 horas entre 60 e 65ºC. Após a secagem, os tijolos são levados para a queima em fornos- túneis, seguindo-se o resfriamento por ventilação forçada e por ventilação natural (TSUTIYA, 2000).

Na Catalunha, Espanha, o processo de produção de cerâmica, a partir de mistura do biossólido com a argila, vem sendo desenvolvido desde 1993; obtendo-se um produto com características de resistência mecânica similares ao produto

tradicional e com melhores condições de isolamento térmico e acústico (TSUTIYA, 2000).

A utilização do biossólido na indústria de cimento pode ser benéfica sob dois aspectos, como combustível auxiliar para os fornos de clinkerização e como matéria adicional misturada à farinha crua a ser clinkerizada. No processo, o biossólido desidratado é convertido em material seco por meio de secagem e mistura com cal. Umidade e odor são removidos pelo exaustor de gás. O material seco produzido pelo sistema é misturado com outros materiais, moído, queimado e resfriado para a produção do clinker, os quais são, novamente, moídos antes da mistura com gesso calcinado para a produção final do cimento (TSUTIYA, 2000).

3.3.3 - Incineração

A incineração é um método de tratamento que se utiliza da decomposição térmica via oxidação a temperaturas acima de 700 ºC, com o objetivo de reduzir o volume pela conversão dos sólidos voláteis em gases e dos sólidos fixos em cinzas, resultando em um volume de, aproximadamente, 20% do original (TSUTIYA, 2001).

São eliminados, no processo, os microrganismos patogênicos e os compostos orgânicos tóxicos; os metais não são eliminados pelo processo, e concentram-se nas cinzas.

As cinzas da incineração podem ser reaproveitadas como mistura para a produção de asfalto, corretivo de solos após a mistura com biossólidos do tratamento de água; material de enchimento na produção de tijolos, e agregados leves para concreto (WEF, 1994).

3.3.4 - Conversão a óleo combustível

A tecnologia de conversão do biossólido em óleo combustível tem sido desenvolvida e demonstrada na Alemanha, Austrália e no Canadá, nos últimos 15 anos. Os principais aspectos benéficos dessa tecnologia são: a completa reciclagem do biossólido, recuperação de energia, imobilização de metais pesados, destruição de

patógenos e compostos organoclorados e produção pequena de gás (TSUTIYA, 2001).

A produção de óleo é variável, conforme a origem do biossólido, sendo tipicamente igual a 25% da massa de biossólido ou equivalente a 200 ou 300 litros por tonelada de biossólido processada (base seca); o que implica em aquecer o biossólido a cerca de 450ºC na ausência de oxigênio, provocando a evaporação de, aproximadamente, metade da quantidade de biossólido. Os vapores entram em contato com os resíduos do carvão, catalisando as reações na fase de vapor, que convertem os compostos orgânicos em hidrocarbonetos saturados, constituintes principais dos combustíveis líquidos (TSUTIYA, 2000).

3.3.5 - Recuperação de áreas degradadas

As áreas degradadas caracterizam-se pela falta de matéria orgânica e nutrientes; o que impede a fixação e o desenvolvimento da vegetação. Normalmente, são áreas onde foram praticadas atividades extrativistas de forma intensa, como a mineração.

A aplicação de biossólido nessas áreas traz benefícios às propriedades físicas do solo, pois este é um condicionador, melhorando a formação de agregados, a infiltração, a retenção da água e a aeração do solo. O valor da taxa de aplicação é função do tipo de matéria orgânica e nutrientes necessários ao solo, para suportar a vegetação até que o ecossistema de auto sustentação seja estabelecido. A taxa de aplicação típica é de 112 ton secas/ha (TSUTIYA, 2000).

3.3.6 - Fazendas de biossólido (landfarming)

Consiste na mistura do biossólido com a camada de solo existente na zona arável, a qual deve ser revolvida periodicamente. Devido ao fato de ser um processo aberto, sem qualquer sistema de impermeabilização, um landfarming mal projetado ou gerenciado pode trazer problemas de contaminação de águas superficiais e subterrâneas, assim como do ar e do solo (TSUTIYA, 2001).

3.3.7 - Produção de composto

A compostagem é um processo biológico aeróbio exotérmico, no qual os sólidos orgânicos degradáveis do biossólido são estabilizados ou digeridos. O produto final, além da geração de vapor d’agua e gás carbônico, é um condicionador de solo rico em compostos húmicos (WEF, 1995).

Durante o processo de biodegradação da matéria orgânica, a temperatura eleva-se, geralmente, na faixa de 60 a 65 ºC nos primeiros dias do processo. Essa elevação da temperatura é responsável pela redução dos microrganismos patogênicos presentes no biossólido. Para a compostagem do biossólido, há necessidade da mistura de outros resíduos, tais como bagaço de cana, serragem de madeira, palha etc. Esses resíduos participam do processo como fonte de carbono e material estruturante, e o biossólido, como fonte de nitrogênio, fósforo, entre outros nutrientes, e umidade.

Os principais objetivos da compostagem são a conversão biológica de matéria orgânica putrescível para uma forma estabilizada, destruição de patógenos, redução da umidade do biossólido e produção de um produto que pode ser utilizado na agricultura.

As técnicas de compostagem mais utilizadas incluem o sistema de leiras revolvidas (windrow), o de leiras estáticas aeradas (static pile) e sistemas fechados (in vessel). No processo de leiras revolvidas, de implantação e operação mais simplificada, o biossólido é misturado ao material estruturante, e disposto em áreas abertas, em leiras de seção triangular, com cerca de 2 a 3 m de base, altura de 1,2 a 2 m, e comprimentos variáveis. A aeração ocorre pela convecção e difusão da massa de ar, e pelo revolvimento periódico. Em condições adequadas, a temperatura pode atingir valores acima de 55 ºC em poucas semanas, a partir do início do processo, permanecendo nessa faixa a maior parte do ciclo, que dura 30 a 50 dias. Nas leiras estáticas aeradas, a introdução de ar é forçada por insuflação ou aspiração, por meio de tubos perfurados, instalados sob as leiras. O processo dura de 14 a 28 dias (WEF, 1995).

Em sistemas fechados, a compostagem é realizada em tanques verticais ou horizontais, construídos em aço ou concreto armado, com revolvimento mecânico do

material. Ocupa áreas menores que os demais sistemas, sendo os parâmetros do processo mais facilmente controlados; o que reduz o tempo de detenção para 7 a 20 dias (TSUTIYA, 2000).