I UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE ETA COMO INSUMO AGRÍCOLA

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

I-175 - UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE ETA COMO INSUMO AGRÍCOLA

Luiza Carla Girard Teixeira Machado(1)

Engenheira Civil pela UFPA. Mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - EPUSP. Doutora em Ciências: Desenvolvimento Sócio-Ambiental pelo NAEA/UFPA. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Sanitária-Ambiental e do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará – UFPA.

Marcos Ximenes Ponte

Engenheiro Mecânico. Doutor em Engenharia Mecânica. Professor do Departamento de Engenharia Mecânica e do Doutorado em Desenvolvimento Sustentável do Trópico Úmido da Universidade Federal do Pará – UFPA.

Luiza de Nazaré Almeida Lopes

Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal do Pará. Mestranda em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pela UFPA.

José Almir Rodrigues Pereira

Engenheiro Sanitarista pela UFPA. Mestre em Recursos Hídricos pela UFPB. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC/USP. Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária-Ambiental e do Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Pará – UFPA.

Endereço(1): Tv. Vileta, 1289, ap 1002 - Pedreira – Belém – Pará – CEP 66085-70 – Brasil – Tel (91)

3246-8308 – e-mail: lugirard@ufpa.br.

RESUMO

No trabalho foi realizada a caracterização do resíduo da Estação de Tratamento de água do Bolonha (ETA Bolonha), situada na Região Metropolitana de Belém (RMB), desaguado em leitos de secagem, sendo os resultados obtidos comparados com compostos orgânicos utilizados como insumos agrícolas (composto orgânico de lixo urbano e esterco bovino) e com solos de municípios do estado do Pará. O resíduo desaguado apresentou as seguintes características principais: 0,7% de Nitrogênio, 0,6 % de Fósforo total, 0,7 % de Potássio, 6,3% de matéria orgânica, 2,7 % de Alumínio, 0,2 % de cálcio e relação C/N de 5,1. Comparativamente ao composto orgânico de lixo urbano e ao esterco bovino, o resíduo da ETA Bolonha apresentou baixos valores de matéria orgânica, macronutrientes (nitrogênio, potássio, fósforo, cálcio, magnésio e enxofre) e micronutrientes (boro, cobre, ferro manganês, zinco). No entanto, na composição desse resíduo existem elementos essenciais ao desenvolvimento dos vegetais, o que indica que o mesmo pode ser utilizado para fins agrícolas, apresentando valores de nitrogênio, fósforo, potássio e matéria orgânica superiores aos encontrados em solos da região, não sendo verificadas concentrações de metais que possam ocasionar problemas de contaminação. Essas constatações são uma indicação que esse resíduo pode ainda ser utilizado para recuperar áreas degradadas pela ação antrópica, sem prejuízo ou risco de contaminação do solo.

PALAVRAS-CHAVE: Lodo, ETA, agricultura, aproveitamento

INTRODUÇÃO

A descarga de resíduos de ETAs em cursos de água foi por muito tempo uma prática comum em vários países do mundo, e ainda é, até hoje, em um número considerável de ETAs no Brasil.

O resíduo produzido em ETA’s é composto de argilas, siltes, areia fina, material húmico e microrganismos, bem como de produtos químicos provenientes do processo de coagulação.

Há uma grande dificuldade em se generalizar os impactos que podem ser causados a um corpo receptor quando do lançamento de lodos de ETAs, uma vez que são dependentes de fatores como as características físicas, químicas e biológicas das águas naturais e do corpo receptor, dos produtos químicos utilizados no tratamento, da forma de remoção e tempo de retenção dos resíduos nos decantadores, e das características hidráulicas do corpo receptor, entre outros (REALI, 1999; AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, 1996).

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Pode-se ressaltar a carga orgânica contida nesse tipo de resíduo, que pode contribuir para o consumo de oxigênio do corpo d’água, levando a condições anaeróbias, produção de odores e mortandade de peixes e algas, sendo a toxicidade ao meio aquático um dos principais problemas da descarga de águas com alto teor de alumínio no corpo receptor.

Os resíduos gerados em ETAs não devem ser lançados em corpos receptores sem antes passarem por processo de tratamento adequado, uma vez que podem provocar degradação da qualidade dos mananciais de abastecimento de água, afetar nocivamente os organismos aquáticos e a saúde do homem, além de ir de encontro às Leis Federais no_{9.433, 9.605 e 9.984, que se reportam respectivamente à Política Nacional de}

Recursos Hídricos, à Lei de Crimes Ambientais, e à Agência Nacional de Águas.

Atualmente, o desenvolvimento tecnológico já permite que sejam agregados valores aos resíduos, seja pela redução dos custos ou pela oportunidade do aumento de receitas. Assim, muitos estudos tem sido conduzidos no intuito do seu aproveitamento.

Nesse sentido, a forma mais usual de aproveitamento dos resíduos de ETAs nos EUA é a sua aplicação em solos agrícolas (25% do total de resíduos produzidos), advindo alguns benefícios como a melhoria da estrutura do solo, ajuste de pH, aumento do número de poros e com isso o aumento da capacidade de retenção de água e condições de aeração do solo (RICHTER, 2001). As principais desvantagens apontadas por Dempsey et al. (1990 apud AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, 1996) são a possibilidade do aumento da concentração de metais pesados no solo e na água subterrânea, adsorção do fósforo do solo pelos hidróxidos de alumínio e ferro e o decréscimo na produtividade do solo.

Dessa forma, este trabalho tem como objetivo caracterizar o resíduo produzido na ETA Bolonha – Região Metropolitana de Belém, previamente desaguado em leitos de secagem, visando analisar a viabilidade do seu aproveitamento para fins agrícola.

MATERIAIS E MÉTODOS

A ETA Bolonha é do tipo convencional (Figura 1), onde é realizado o tratamento de cerca de 65 % da água distribuída na RMB, sendo a vazão projetada de 3,2 m3_{/s (1ª fase) e 6,4 m}3_{/s (2ª fase – futura expansão) e o}

coagulante utilizado o sulfato de alumínio ferroso.

De acordo com as características da ETA Bolonha, os resíduos são produzidos em duas etapas do processo: na lavagem dos decantadores e dos filtros. Os resíduos produzidos na ETA foram caracterizados e posteriormente desaguados em leitos de secagem no Sistema experimental de desaguamento de lodo (SEDL) da Universidade Federal do Pará (UFPA), conforme descrito por Machado (2003).

Figura 1– Fluxograma do processo de tratamento – ETA Bolonha. Fonte: Pereira et. al. , (2003).

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O SEDL é constituído por 12 leitos de secagem, sendo 6 cobertos e 6 descobertos, respectivamente, sendo no experimento utilizado dois leitos cobertos e dois descobertos. Os leitos de secagem possuem dimensões 1,0 m2

(1,0 m x 1,0 m) e fundo com declividade de 2 %, para facilitar o escoamento do líquido percolado através do meio drenante até a tubulação de descarga. Para evitar vazamentos, as paredes e o fundo dos leitos de secagem foram impermeabilizados com manta asfáltica de polipropileno, com espessura de 3,0 mm. Na Figura 2 é apresentado um leito de secagem pronto para receber lodo.

Figura 2 - Vista superior de um leito de secagem do sistema experimental de desaguamento de lodo.

Após o período de secagem (21 dias) foram coletadas amostras do resíduo desaguado em cada leito de secagem (2 cobertos e 2 descobertos), para determinação das características físico-químicas desse resíduo (Nitrogênio, Carbono, Fósforo Total, Potássio, Cálcio, Magnésio, Enxofre, Teor de Umidade, Matéria Orgânica, Relação C/N, pH, Boro, Cobre, Ferro, Manganês, Zinco, Silício, Alumínio, Hidrogênio, Massa específica e Sólidos Totais).

Os resultados obtidos foram comparados com compostos orgânicos já utilizados como insumos agrícolas (composto orgânico de lixo urbano e esterco bovino) e com solos de municípios do estado do Pará, sendo, dessa forma, realizada a análise preliminar da viabilidade de utilização do resíduo da ETA Bolonha para fins agrícolas.

RESULTADOS

O resíduo desaguado proveniente dos leitos de secagem piloto da UFPA apresentou as características relacionadas na Tabela 1. Os resultados de todos os parâmetros estão expressos em peso seco, exceto o teor umidade, o teor de sólidos totais e a massa específica.

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Tabela 1 - Resultados analíticos médios, de amostras de resíduo desaguado em leitos de secagem em escala-piloto (C – leitos cobertos ; D – leitos descobertos), proveniente da ETA Bolonha.

Amostra Parâmetro C1 D1 C2 D2 Média Unid. Nitrogênio N 0,39 0,50 0,78 1,23 0,7 % Carbono C 2,22 4,05 0,92 6,70 3,5 % Fósforo – Total P2O5 0,44 0,43 0,50 1,00 0,6 % Potássio K2O 0,54 0,54 0,9 0,96 0,7 % Cálcio Ca++ _{0,27 0,26 0,19 0,17 0,2} _% Magnésio Mg++ 0,14 0,14 0,19 0,24 0,2 % Enxofre S 2,25 2,31 0,24 1,17 1,5 %

Teor de Umidade Umidade 80,75 77,6 82,9 71,76 78,3 %

Matéria Orgânica M.O. 4,02 7,35 1,66 12,07 6,3 % Relação C/N C/N 5,70 8,10 1,18 5,44 5,1 - pH pH 5,99 5,40 6,47 6,33 5,4 - Boro B 313,2₈ 293,7₀ 274 313,2₈ 298,6 mg/Kg Cobre Cu++ _{32,00 12,00} _{1,00 4,00 12,3} _mg/Kg Ferro Fé++ _{15500 15890 11650 43050 21522,5 mg/Kg} Manganês Mn++ _{152 205 191 433 245,3} _mg/Kg Zinco Zn++ _{46,00 50,00 74,00} 121,0 0 72,8 mg/Kg Silício Si 9,3 3,26 6,26 12,18 7,75 % Alumínio Al+++ _{0,1 0,1 0,8 0,1 0,3} _Cmol/dm3 Hidrogênio H+ _{7,49 7,66 13,39 7,99 9,13} _% Massa específica ρ 2,31 2,29 2,49 2,20 2,3 g/cm3 Sólidos Totais ST 19,25 22,4 17,1 28,24 21,7 %

Para crescer e produzir adequadamente, as plantas necessitam de 16 elementos químicos considerados essenciais e de outros que, embora não considerados como essenciais, têm efeito sobre o desenvolvimento dos vegetais. O carbono, o hidrogênio e o oxigênio são retirados do ar, na forma de gás carbônico e água. Os elementos nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre, denominados de macronutrientes, pois aparecem na composição do tecido vegetal em maior porcentagem, são extraídos pela plantas principalmente do solo. Os elementos cobre, ferro, manganês, zinco e boro, denominados de micronutrientes, pois aparecem na composição do tecido das plantas em menores proporções, também são retirados em quantidades mais significativas do solo (POTENCIAL...,2003).

Neste trabalho foi realizada comparação do LDLS com solos de municípios do estado do Pará e com outros compostos orgânicos já utilizados como insumos agrícolas: lodo de ETE, composto orgânico de lixo urbano e esterco de bovino.

Na Tabela 2 podem ser observadas as características do resíduo da ETA Bolonha, do argissolo amarelo distrófico do município de Castanhal1_{e do latossolo amarelo (textura média) do município de Belém}2_.

1_{Resultados analíticos das amostras de argissolo amarelo distrófico típico A moderado, textura arenosa/média, que ocupa}

78,32% da área total do município de Castanhal, coletado em camada de 0 a 20 cm (VALENTE et al., 2001).

2_{Resultados analíticos de amostra de latossolo amarelo, textura média, coletada na área da Embrapa Amazônia Oriental,}

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Tabela 2 - Resultados analíticos do resíduo da ETA Bolonha comparados a solos dos municípios de Belém e Castanhal.

Parâmetro Resíduo da ETA-_BOLONHA

Latossolo amarelo (textura média) BELÉM* Argissolo amarelo distrófico CASTANHAL** Unid Nitrogênio N 0,7 0,12 0,06 % Fósforo – Total P2O5 0,6 0,15 0,1 % Potássio K2O 0,7 0,1 0,78 % Cálcio Ca++ _{0,2 - 7,0}_% Magnésio Mg++ _{0,2 - 1,8}_% Enxofre S 1,5 1,05 - % Alumínio Al+3 _{0,3 1,6 0,35}_cmol/dm3

Matéria Orgânica M.O. 6,3 2,4 1,21 %

pH - 5,4 3,5 5,2 -

Boro B 298,6 1,01 - mg/Kg

Cobre Cu++ _{12,3 0,42} _-_mg/Kg

Ferro Fe++ _{21522,5 364,9} _{- mg/Kg}

Fonte: *Oliveira, Cruz e Teixeira (2000). ** Valente et al. (2001).

Na composição do resíduo da ETA Bolonha existem elementos essenciais ao desenvolvimento de culturas agrícolas. Os valores apresentados na Tabela 2 mostram que o resíduo pode ser utilizado para fins agrícolas, pois apresenta valores de nitrogênio, fósforo, potássio e matéria orgânica superiores aos encontrados em solos da região, sendo que a concentração de alumínio, que poderia ser o fator limitante, ficou abaixo dos valores verificados nos solos de Belém e Castanhal.

A Tabela 3 apresenta resultados analíticos do resíduo da ETA Bolonha comparado a um composto orgânico de unidades de compostagem e reciclagem de Lixo urbano, situada na Vila dos Cabanos – PA, e a esterco animal.

Tabela 3 - Resultados analíticos de resíduo da ETA Bolonha comparados a composto orgânicos de unidades de compostagem e reciclagem de Lixo urbano e a bovino.

Parâmetro Resíduo ETA _BOLONHA Compostagem de _{Lixo Urbano} Esterco _Bovino Unidade

Nitrogênio N 0,7 3,03 2,01 % Fósforo – Total P2O5 0,6 2,59 0,67 % Potássio K2O 0,7 3,06 1,52 % Cálcio Ca++ _{0,2 7,08}_0,74_% Magnésio Mg++ _{0,2 1,29}_0,56_% Enxofre S 1,5 0,37 0,34 %

Teor de Umidade Umidade 78,3 12,6 13,61 %

Matéria Orgânica M.O. 6,3 39,84 42,26 %

Relação C/N C/N 5,1 6,87 14,97 -

pH pH 5,4 6,62 6,47 -

Boro B 298,6 694,3 726 mg/Kg

Cobre Cu++ _{12,3 98}_30,50_mg/Kg

Ferro Fe++ _{21522,5 6918 5486}_mg/Kg

Na unidade de compostagem e reciclagem de lixo urbano instalada na Vila dos Cabanos, município de Barcarena (PA) são processados cerca de 10 t de lixo por dia. A matéria orgânica é transportada para o pátio de compostagem e é colocada em leiras, junto com outros materiais como capim verde ou seco, folhas e caroço de açaí. O composto produzido pela ação de microrganismos em ambiente aeróbio e na presença de água, que transformam matéria orgânica em composto orgânico. As análises químicas da amostra do composto orgânico apresentaram teores de matéria orgânica de 39,84%, nitrogênio de 3,03%, fósforo de 2,59% e potássio de 3,06 %. Os pesquisadores concluíram que o composto pode ser utilizado em propriedades agrícolas, especialmente por produtores que praticam a agricultura familiar na produção de hortaliças e jardinagem, próximas à unidade de compostagem de lixo urbano (TEIXEIRA et al., 2000).

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Teixeira et al. (2002) citam que o esterco de bovino, em função de sua grande disponibilidade e resposta no crescimento dos vegetais, é considerado importante adubo orgânico, sendo bastante utilizado na região amazônica na produção de hortaliças e mudas frutíferas. O fator limitante do uso é a necessidade de grande quantidade e a distância entre o local de produção e a propriedade agrícola onde o composto será aplicado. O esterco bovino analisado foi proveniente de quatro fontes, sendo duas fazendas no município de Castanhal e duas no município de Santa Maria – PA.

Comparativamente a esse composto orgânico, o lodo da ETA Bolonha apresenta baixos valores de matéria orgânica, macronutrientes (nitrogênio, potássio, fósforo, cálcio, magnésio e enxofre) e micronutrientes (boro, cobre, ferro manganês, zinco). Para Andreoli, Pegorini e Fernandes (2001), a matéria orgânica exerce importantes efeitos nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, servindo como elemento condicionante e contribuindo substancialmente para o crescimento dos vegetais.

No entanto, o LDLS apresenta vários elementos que são essenciais ao crescimento dos vegetais, podendo ser usado em qualquer plantação, não sendo verificadas concentrações de metais que possam ocasionar problemas de contaminação, conforme pode ser verificado na Tabela 4 para os valores limites de concentração de metais pesados em compostos orgânicos, em alguns países do mundo e segundo proposta do Estado do Paraná, referência nacional nos estudos de utilização de lodos de ETEs na agricultura.

Tabela 4 - Valor limite de concentração de metais pesados no composto em alguns países do mundo e segundo proposta do Estado do Paraná.

País/estado Cu Ni Zn Cr Ano Alemanha 800 200 2500 900 1992 EUA 1500-4300 420 2800-7500 1200-3000 1993 Austrália 1200 100 1800 500 1991 França 1000 200 3000 1000 1988 Espanha 1000 300 2500 1000 1990 Paraná * 1000 300 2500 1000 2001 *_{Proposta de norma} Fonte: Santos (2001).

Com base nos resultados da Tabela 60, constatou-se que o LDLS, o composto orgânico e o esterco bovino contêm 20 kg, 86,94 kg, 42,03 kg de N + P2O5 + K2O (NPK) por tonelada de adubo orgânico,

respectivamente. Para os macronutrientes (N,P, K, Ca, Mg, e S), por tonelada de composto, foram obtidos 39 kg no LDLS, 174,46 kg no composto orgânico e 58,50 kg no esterco de bovino. Em relação a macronutrientes, cada kg de esterco de bovino corresponde a 1,5 kg de LDLS. No entanto, deve-se ressaltar que o valor de NPK é duas vezes maior e a matéria orgânica é cerca de 7 vezes maior no esterco de bovino do que no lodo em estudo. Esses resultados indicam que poderão ser necessárias maiores quantidades em relação a outros adubos.

Outro fator que deve ser analisado com cautela se refere a concentração de alumínio no resíduo desaguado, já que no processo de tratamento de água ocorre a adição de sulfato de alumínio. O teor médio de alumínio obtido no lodo desaguado foi de 2,7% ou 27.000 mg/kg, o que está de acordo com os valores observados em resíduos de várias ETAs entre 10.000 e 170.000 mg/kg. Esse teor é compatível se for comparado com as concentrações típicas de alumínio nos solos naturais, entre 10.000 e 300.000 mg/kg. Esse fato indica que o LDLS, bem como os resíduos de ETAs, não são em geral classificados como resíduos tóxicos, mesmo após ensaios de lixiviação quando os metais, na maioria das vezes, não são detectados por sua baixa concentração (AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, 1996).

CONCLUSÕES

De acordo com os resultados obtidos é possível concluir que:

O resíduo da ETA Bolonha pode ser utilizado em atividades agrícolas, por conter macro e micronutrientes essenciais ao desenvolvimento de plantas e vegetais;

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O resíduo apresentou 0,7% de Nitrogênio, 0,6 % de Fósforo total, 0,7 % de Potássio, 6,3% de matéria orgânica, 2,7 % de alumínio, 0,2 % de cálcio e relação C/N de 5,1. Os valores de nitrogênio, fósforo, potássio e matéria orgânica foram superiores aos encontrados em solos da região, não sendo verificadas concentrações de metais que possam ocasionar problemas de contaminação;

Devido às características dos resíduos, a utilização mais imediata seria a disposição direta em áreas do Parque Ambiental, onde está situada a ETA Bolonha, o que poderia trazer benefícios para o solo local.

Recomenda-se que sejam realizados ensaios específicos com plantas para definição da melhor relação a ser disposta no solo, além do tipo de cultura mais adequada ao resíduo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION. Management of water treatment plant residuals. New York : American Society of Civil Engineers, 1996. 294 p.

2. ANDREOLI, Cleverson.V; PEGORINI, Eduardo Sabino; FERNANDES, Fernando Santos. Disposição do lodo no solo. In: ANDREOLI, Cleverson.V; SPERLING, Marcos von; FERNANDES, Fernando. Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. [S. l.]: UFMG. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Companhia de Saneamento do Paraná, 2001. 484 p.

3. OLIVEIRA, Raimundo Freire; CRUZ, Emanuel de Souza; TEIXEIRA, Leopoldo Brito. Efeito do composto de Lixo orgânico urbano de Barcarena na produção de matéria seca de milho em casca de vegetação. Belém: Embrapa Amazônia Oriental, 2000. 16 p. (Boletim de Pesquisa, n. 26).

4. MACHADO, Luiza Carla Girard Teixeira. ANÁLISE DE CICLO DE VIDA APLICADA AO GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS: O CASO DA ETA BOLONHA - RMB. 2003. 340 p. Tese (Doutorado em desenvolvimento sustentável do trópico úmido) – Núcleo de Altos estudos Amazônicos (NAEA). Universidade federal do Pará.

5. PEREIRA, José Almir Rodrigues et al. Relatório técnico: COSANPA, junho de 2003. Belém: UFPA, 2003.

6. POTENCIAL do Biossólido como fonte de nutrientes para as plantas. Disponível em: <http://www.tratamentodeesgoto.hpg.ig.com.br/usoagricola.html>. Acesso em: 9 set.2003.

7. REALI, Marco Antônio Penalva. Principais características quantitativas e qualitativas do lodo de ETAs. In: REALI, M.A.P. (Coord.). Noções gerais de tratamento e disposição final de lodos de estações de tratamento de água. Rio de Janeiro: Projeto PROSAB; ABES, 1999.

8. RICHTER, C. A. Tratamento de Lodos de Estações de Tratamento de Água. São Paulo: E. Blucher, 2001. 9. SANTOS, Hilton Felício. Normatização para o uso agrícola dos biossólios no exterior e no Brasil. In:

ANDREOLI, Cleverson.V; von SPERLING, Marcos; FERNANDES, Fernando. Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. [S. l.]: UFMG. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Companhia de Saneamento do Paraná, 2001. 484 p.

10. TEIXEIRA, Leopoldo Brito et al. Comparação de composto orgânico de Barcarena com adubos orgânicos tradicionais quanto a propriedades químicas. Belém: EMBRAPA Amazônia Oriental, 2002. (Comunicado Técnico n. 70).

11. ______. Compostagem de Lixo orgânico no município de Barcarena, Pará. Belém: Embrapa Amazônia Oriental, 2000. 25 p. (Documentos n. 59).

12. VALENTE, Moacir Azevedo et al. Solos e avaliação da aptidão agrícola das terras do município de Castanhal, estado do Pará. Belém: Embrapa Amazônia Oriental, 2001. 26 p. (Documentos n. 119).

AGRADECIMENTOS

À EMBRAPA, especialmente aos Professores Raimundo Freire e Leopoldo Brito, pelas informações e análises de resultados referentes ao aproveitamento do resíduo na agricultura.

À COSANPA, pelo apoio na realização deste trabalho. Ao CEFET/PA, pelo tempo disponibilizado.