Adriely Ketilin Pradoa*; Magda Elisa TuriniCunhaa
Resumo
Lodos de Esgoto e Curtume podem substituir ou reduzir a utilização de fertilizantes na agricultura, pois garantem o fornecimento de nutrientes essenciais às plantas, apresentando vantagens potenciais como a redução dos gastos com estes insumos e garantindo uma disposição e reciclagem correta para esses resíduos. Neste trabalho foram avaliados os efeitos da aplicação de doses crescentes de lodo de Esgoto e Curtume no solo como fonte de matéria orgânica e nitrogênio para o plantio de feijão. Os experimentos foram conduzidos em vasos de dois litros, com aplicação: 0, 7, 14, 28 e 42 Mg ha -1 de cada lodo (base seca) nas amostras de solo e posterior cultivo de feijão por um período de 60 dias. Os resultados mostraram aumento da matéria orgânica na demanda química de oxigênio e na quantidade de resíduos minerais e diminuição do teor de nitrogênio total quando adicionado ao solo 14 Mg ha-1 dos dois tipos de lodo. Nas plantas cultivadas com lodo de esgoto, o aumento do teor de nitrogênio foi proporcional à quantidade de lodo aplicada, porém com o lodo de curtume o efeito foi contrário, ocorrendo a morte das plantas nos vasos com 42 Mg ha -1 de lodo após 40 dias.
Palavras chave: Lodo. Nitrogênio. Fertilizante e feijoeiro.
Abstract
Sewage sludge and Tannery can replace or reduce use of fertilizers in agriculture as they guarantee the supply of essential nutrients to plants, with potential benefits such as reduced costs and ensuring proper disposal and recycling for this waste. In this study, the effects of increasing doses of sewage sludge and tannery as source of organic matter and nitrogen in the beans planting were evaluated. The experiments were conducted in two liters pots, with the following application rates: 0, 7, 14, 28 and 42 Mg ha -1 from each type of sludge (dry basis) in the soil samples, and further beans cultivation in a period of 60 days. It was observed an increase of organic matter, chemical oxygen demand and the amount of mineral residues and decrease in total nitrogen concentration when added to soil 14 Mg ha-1 in the two types of sludge. In the plants grown with sewage sludge the increase of the nitrogen concentration was proportional to amount of sludge applied, but with tannery sludge the effect was the opposite, plants died in the pots with 42 Mg ha -1 of sludge after 40 days.
Keywords: Sludge. Nitrogen. Fertilizer and Snap Bean.
1 Introdução
O acúmulo de resíduos é um fenômeno exclusivo das sociedades humanas, pois em um sistema natural há sempre um processo de reciclagem, o que não serve mais para um ser vivo é absorvido por outros, de maneira contínua. No entanto, atualmente produz-se grande quantidade e variedade de resíduos, que quando dispostos de maneira inadequada ocasionam a poluição do solo, das águas e do ar (HESS, 2002). Isso faz com que a gestão de resíduos sólidos se torne cada vez mais complexa, uma vez que a demanda tem sido proporcional ao crescimento e desenvolvimento das populações urbanas e o volume de recursos necessários ao gerenciamento dos resíduos sólidos é de grande proporção (BORGES, et al. 2007).
As estações de tratamento de efluentes industriais e estações de tratamentos de esgotos (ETE) geram resíduos no final do processo, os quais, na maioria das vezes são de difícil disposição final.
No tratamento de esgotos é gerado um subproduto
denominado lodo e várias são as maneiras de dispor desse resíduo: em aterros específicos, no oceano, incineração ou armazenamento em lagoas. Os aterros sanitários específicos apresentam altos custos de manutenção; a disposição oceânica provoca grande impacto ambiental negativo e pode causar um fenômeno chamado eutrofização, que é caracterizado pela super fertilização das águas através da entrada de nutrientes, causando principalmente falta de oxigênio dissolvido no recurso hídrico (DE VIRES, 1985). A incineração para a diminuição do volume do lodo e utilização das cinzas em material cerâmico é mais uma alternativa, porém, devem-se tomar certos cuidados nessa utilização, pois, nas cinzas não só os elementos potencialmente tóxicos, mas também os radionuclídeos pesados ficam ainda mais concentrados (OKUNO; TAKAHASHI, 1997). Outra alternativa de disposição são as lagoas de armazenamento onde o problema é a grande área necessária para a implantação das lagoas.
Um dos problemas ambientais relacionados a resíduos industriais está na reciclagem do couro bovino. Os resíduos
Efeito da Aplicação de Lodo de Esgoto e Curtume nas Características Físico-Químicas do Solo
e na Absorção de Nitrogênio por Feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.)
Effect of Sewage Sludge and Tannery in Soil Physical Chemistry Characteristic and Nitrogen
Absorption in Snap Bean (Phaseolus vulgaris L.)
aUniversidade Norte do Paraná, PR, Brasil *E-mail: adriely_prado@hotmail.com
deste ramo industrial apresentam elevadas cargas orgânicas e inorgânicas e de cromo, o qual é utilizado no processo de curtimento (SOUZA, 2009). Segundo Konrad e Castilhos (2002), uma pele produz em média 15 kg de resíduos sólidos e, destes, 7,5 kg decantam no fundo da lagoa de tratamento primário na forma de lodo proveniente de três principais etapas: conservação das peles, operação de ribeira e curtimento.
O alto custo dos fertilizantes comerciais e a dificuldade de descarte de resíduos industriais fazem com que a busca por alternativas econômicas para o uso desses resíduos seja de suma importância.
O uso do lodo proveniente de ETE e de estações de tratamento de efluentes industriais como fertilizante tem se mostrado uma solução adequada em termos técnico, econômico e ambiental, isto desde que precauções sejam tomadas quanto à qualidade do resíduo, bem como quanto ao tipo e manejo de culturas agrícolas (LOURENÇO, 1999). Outro benefício para a atividade rural é o da reciclagem de nutrientes, pois o resíduo é transformado em insumo agrícola, o qual fornece matéria orgânica e nutrientes ao solo, reduzindo os efeitos adversos à saúde causados pela incineração, menor dependência dos fertilizantes químicos e melhores condições para o balanço do CO2 pelo incremento da matéria orgânica no solo. A fração orgânica do lodo confere melhor estruturação aos agregados do solo, tornando-o mais resistente à erosão (SOUZA, 2009).
Em razão de sua constituição predominantemente orgânica, o lodo de esgoto quando incorporado ao solo, proporciona melhoria no estado de agregação das partículas, acarretando na diminuição da densidade e aumento em macroporosidade, o que possibilita sua maior aeração, e capacidade de retenção de água. Além disso, proporciona aumento na capacidade de troca de cátions (CTC), redução nas concentrações de alumínio trocável, além de ser fonte de macro e micronutrientes para as culturas e aumento da população microbiana benéfica do solo.
De acordo com Fia; Matos e Aguirre (2005) a aplicação de lodo de esgoto em solos agrícolas tem conduzido a aumentos na absorção de nutrientes pelas culturas, com reflexos positivos na produtividade. O lodo oriundo de estações de tratamento de despejos de curtume (LC) atua de maneira semelhante ao LE como fonte de matéria orgânica e nutrientes para o solo, fazendo com que a utilização desse tipo de lodo seja recomendada pelo seu valor corretivo e fertilizante (SOUZA, 2009).
Os benefícios da aplicação do adubo de resíduos podem se equiparar ou superar os alcançados com a adubação mineral, principalmente em relação à produtividade e economia com fertilizantes, sobretudo, nitrogenados (RIBEIRO; MELO, 2008), porém para o uso dos lodos na agricultura devem ser considerados outros aspectos
envolvidos, como a quantidade de metais pesados, presença de compostos orgânicos tóxicos e/ou persistentes e de patógenos; ou ainda seu potencial de salinização ou de acidificação do solo. Tais fatores podem superar largamente as possíveis vantagens como fertilizante, colocando em risco a qualidade do solo (BOEIRA, 2004).
Nos resíduos de curtume o principal contaminante é o cromo que se encontra na forma trivalente (Cr3+), sendo o estado de oxidação mais estável no solo. O acúmulo constante no solo de Cr3+ associado a determinadas condições pode promover a sua oxidação para formas hexavalentes, apresentando-se como cromato solúvel que penetra facilmente através da membrana celular, possuindo ação tóxica aguda por ser um forte oxidante, prejudicando animais superiores, plantas e microorganismos (MARTINES, 2005).
No lodo de esgoto, além da presença de micro-organismos patogênicos e metais pesados, há o risco de poluição ambiental por nitrato. Segundo Boeira (2004), o nitrogênio encontra-se no lodo de esgoto principalmente em formas protéicas. Uma vez aplicado ao solo, esse nitrogênio orgânico contido no lodo passa a formar minerais, entre elas o nitrato, pela ação de micro-organismos. As quantidades de nitrato que geradas no solo além da capacidade de absorção pelas raízes das plantas são pouco ou nada retidas nas partículas do solo. Assim, movimentam-se com facilidade em direção aos corpos d’água subsuperficiais, junto com as águas de chuva, por exemplo. Dessa forma, a geração excessiva de nitrato é um dos grandes riscos ambientais do uso agrícola de lodo de esgoto, justamente pela possibilidade da contaminação de corpos d’água.
Uma das culturas nas quais é possível a utilização de lodos como fertilizante é o feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) espécie mais cultivada no mundo entre as demais do gênero Phaseolus e destaca-se por ser importante fonte protéica na dieta humana. Apesar da baixa produtividade no país, em torno de 850 kg ha-1, o feijoeiro vem sendo explorado em diversos sistemas de produção, obtendo-se produtividades superiores a 3.000 kg ha-1 (SILVA; LEMOS; TAVARES, 2006).
O nitrogênio (N) é um dos nutrientes que mais limita a produção do feijoeiro, sendo o elemento mais absorvido e extraído pelo feijoeiro e o seu uso tem influência significativa na produtividade; sua presença ou ausência afeta a simbiose de várias formas. Em excesso, o N fornecido pela adubação pode reduzir a eficiência simbiótica, porém em pequenas quantidades aplicadas na cultura do feijão, permite aumento no crescimento dos nódulos e maior fixação biológica de nitrogênio (FBN). Por outro lado, teores muito baixos de nitrato no solo podem ser limitantes à atividade simbiótica (MOURA, et al. 2009).
Para obtenção de altas produções de feijão é necessária a aplicação de fertilizantes nitrogenados, uma vez que os rizóbios nativos apresentam, em geral, baixa eficiência
simbiótica. Tem sido relatada a ausência de resposta à inoculação em experimentos realizados no campo e, diante desse insucesso, têm sido estudadas formas alternativas de cultivo do feijoeiro que aumentem a fixação simbiótica de N2 por essa leguminosa (VIEIRA; TSAI; TEIXEIRA, 2005).
O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da aplicação de dois tipos de lodo: de estação de tratamento de esgoto e de curtume, nas características físico-químicas do solo, e comparar as alterações da aplicação de doses crescentes dos diferentes lodos na absorção de nitrogênio pelo feijoeiro.
2 Material e Métodos
Amostras de solo foram coletadas em propriedade agrícola situada na estrada da Mantiqueira na cidade de Arapongas- PR.
O lodo de esgoto (LE) foi coletado na estação de tratamento de esgoto de Arapongas- PR pertencente à Sanepar no mês de abril de 2010, seco ao sol por período de cinco dias e armazenado para uso prévio. O lodo de curtume (LC) proveniente de indústria da cidade de Apucarana- PR foi recolhido no mês de maio- 2010 e seco ao sol por período de 10 dias para sua posterior aplicação ao solo e análise.
As sementes de feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) foram concedidas pela Fukushima Alimentos, situada na cidade de Arapongas- PR.
Foi montado um delineamento de blocos casuais com uma repetição para cada tipo e quantidade de lodo em vasos de 2 L, totalizando 18 vasos.
A concentração de lodo de esgoto e curtume utilizada foi de 14 Mg ha-1 (base seca), onde foram determinados de pH, umidade, matéria orgânica e resíduo mineral do solo. Para as análises de absorção de nitrogênio pelas plantas de feijão, foram aplicadas no solo as seguintes concentrações de lodo de esgoto e curtume: 0, 7, 14, 28 e 42 Mg ha-1 (base seca).
O plantio foi feito após incubação prévia de 5 dias do solo, utilizando 3 sementes em cada vaso. Após dez dias da semeadura foi feito o desbaste nos vasos deixando apenas duas plantas por vaso. A ceifagem das plantas foi feita 60 dias após o plantio.
O pH do solo e lodos foi determinado em solução de CaCl2 0,01mol segundo Pavan et al.(1992).
A umidade, o teor de matéria orgânica total (MO) e as análises de carbono orgânico no solo foram determinados pelos métodos descritos por Khiel (1985).
O teor de MO total foi determinado através do método da perda por ignição, sendo adaptada a metodologia para as análises de solo, aumentando o tempo na mufla de uma para quatro horas a 550 ºC.
A partir dos resultados de carbono orgânico obtidos podem-se calcular os seguintes parâmetros:
a) Matéria orgânica compostável;
b) Matéria orgânica resistente à compostagem; e c) Demanda química de oxigênio (DQO).
O resíduo mineral ou cinza bruta foi determinado por cálculo a partir da análise de MO ( KIEHL, 1985). As análises de nitrogênio total do solo e lodos foram realizadas segundo Camargo et. al (1996) sendo adaptada para o semi-micro Kjeldahl e as soluções tituladas com ácido sulfúrico 0,01N. Para análise de nitrogênio no material vegetal foi seguida a metodologia descrita em Carmo et. al.(2000). As análises estatísticas foram realizadas pelo software Assistat, versão 7.5 beta, 2010.
3 Resultados e Discussão
Os resultados das análises dos lodos foram comparados aos valores estabelecidos pela Portaria nº 01 da Secretaria de Fiscalização Agropecuária do Ministério da Agricultura para compostos orgânicos no Brasil (KIEHL, 1985). O pH do lodo de esgoto (4,97) apresentou valor abaixo do limite mínimo permitido pela legislação (tolerância até 5,70). Quanto aos outros índices regulamentados: matéria orgânica, nitrogênio e relação C: N, os lodos estão dentro do padrão estabelecido (Tabela1).
Tabela 1: Caracterização físico-química dos lodos de esgoto e
curtume. Média de três repetições
Parâmetros Lodo de curtume Lodo de esgoto
pH (CaCl2) 11,31± 0,38 ª 4,97± 0,4372 b Umidade a 110ºC (%) 10,09 ± 0,5883 ª 10,90± 0,3225 ª Matéria Orgânica (%) 42,21 ± 0,5107 ª 43,74 ± 0,9233 ª Carbono Orgânico (%) 13,17 ± 0,1908 ª 11,11± 0,3118 b MO compostável (%) 23,71 ± 0,3465 ª 19,99± 0,5613 b MO resistente a compostagem (%) 21,50± 0,8347 b 23,75 ± 0,8969 DQO (mg/g) 116,24 ± 5,0868 ª 104,95± 8,3134 b Resíduo mineral (%) 36,49 ± 0,3889 ª 34,70± 0,9241 b N- total (%) 1,47± 0,1442 b 3,79 ± 0,1249 ª Relação C/N- total 17,20 ± 1,7964 ª 6,41± 0,2928 b Valores seguidos pela mesma letra não diferem nas linhas entre si o nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Os valores de demanda química de oxigênio dos solos com lodo em comparação com os lodos brutos foram muito superiores, demonstrando alto índice de oxidação de matéria orgânica (Tabela 2).
Tabela 2: Caracterização físico-química do solo antes e depois de
acrescentado lodo de esgoto e curtume. Média de três repetições
Parâmetros Solo Solo+Lodo de esgoto 14 Mg ha-1 Solo+Lodo de Curtume 14 Mg ha-1 pH (CaCl2) 6,71± 0,041b 7,41 ± 0,2145 a 6,58± 0,1787 ab Umidade a 110ºC (%) 5,83± 0,1384 a 5,60± 0,1899 a 6,58 ± 0,1695 b Matéria Orgânica (%) 19,52± 0,2917 b21,69 ± 0,3207 a 22,39 ± 0,2911 a Carbono Orgânico (%) 3,15± 0,0856 c 3,94± 0,1132 b 4,36 ± 0,1013 a MO compostável (%) 5,68± 0,1519 c 7,09± 0,2048 b 7,85 ± 0,1829 a MO resistente a compostagem (%) 13,84± 0,0439 a 14,60 ± 0,4755 a 14,51 ± 0,3926 a DQO (mg/g) 84,07± 2,2815 c296,10± 3,0183 b351,10 ± 2,7006 a Resíduo mineral (%) 14,94± 0,3784 b16,58 ± 0,3120 a 17,37±0,2842 a N- total (%) 0,25± 0,0137 a 0,16± 0,0705 b 0,15± 0,0289 b Relação C/N- total 42,91± 1,0632 b81,25± 0,7519 ab83,09 ± 0,6319 a Valores seguidos pela mesma letra não diferem nas linhas entre si o nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
O solo tratado com lodo de esgoto apresentou maiores valores de pH, enquanto que para os solos tratados com o lodo de curtume o valor de pH não alterou significativamente. Tendo em vista que as plantas de feijão apresentam maior
desenvolvimento na faixa de pH ligeiramente ácido (de 6,5 à 7,0), o lodo de curtume foi o que apresentou resultados mais próximos a esse valor (6,58 ± 0,1787) (Tabela 2).
A relação C: N não diferiu entre os tratamentos com os dois lodos no solo. A atividade microbiana consome nitrogênio na degradação e re-síntese de matéria orgânica. O carbono é retirado dos resíduos e o nitrogênio é fornecido pelo lodo. Segundo Andreoli; Ilhenfeld e Lara (1999), o equilíbrio ideal, ou bom estado nutricional do composto, apresenta uma relação C: N entre 20 e 30, ou seja, 20 a 30 unidades de Carbono para uma unidade de Nitrogênio. Assim, o valor obtido para o solo após aplicação dos lodos está bem acima do ideal.
Com a aplicação dos LE e LC no solo houve aumento no teor de Matéria Orgânica do solo o que também foi observado por Bataglia et al. (1983) com a aplicação de LE na cultura de milho.
A análise de variância mostrou coeficiente de variação relativamente alto para nitrogênio total e para relação carbono/ nitrogênio (respectivamente 17,12% e 25,57%), provavelmente devido à dificuldade de obter uma amostra uniforme de solo e lodo para análise.
O aumento da umidade após a aplicação do lodo de curtume (Tabela 2) pode ser atribuído à incorporação de matéria orgânica, capaz de condicionar os solos degradados, influenciando positivamente na sua estruturação, o que facilita a penetração de água.
Conforme tabela 2, houve diminuição no nitrogênio total com a aplicação de 14 Mg ha-1 dos dois lodos no solo, o que também foi observado na análise das plantas cultivadas com a mesma quantidade de lodo de esgoto (Figura 1).
N em plantas com LE N em plantas com LC 6 5 4 3 2 1 0 0 7 14 28 42 doses de lodo (Mg ha-1)
N (%)
N (%)
doses de lodo (Mg ha-1) 6 5 4 3 2 1 0 0 7 14 28 42
Figura 1: Conteúdos de nitrogênio em plantas de feijão em função de doses de lodo de
curtume (LC) e esgoto (LE) adicionados
De acordo com Fia, Matos e Aguirre (2005), tal fato pode ser decorrente da maior instabilidade de algumas formas químicas no meio, como a volatilização de formas amoniacais em pH elevado, o que não ocorreu neste experimento, já que o pH dos solos mantiveram-se numa faixa de 6,5 à 7,5, e, principalmente, a não mineralização de todo o N orgânico aplicado, durante o curto período de encubação.
Enquanto as plantas cultivadas com lodo de esgoto responderam positivamente ao teor de nitrogênio, exceto na dose de 14 Mg ha-1, o contrário aconteceu nas plantas cultivadas com lodo de curtume, onde quanto maior a dose de lodo aplicada, menor foi a quantidade de nitrogênio absorvida pela planta, (Figura 1), chegando a morte com 42 Mg ha-1 após 40 dias do plantio. De acordo com Castilhos et al.
(2001), isso se explica devido à grande quantidade de cromo possivelmente contida no lodo utilizado. O cromo absorvido pelas plantas fica acumulado nas raízes, formando barreiras que diminuem a sua translocação para a parte aérea das plantas, assim a fixação biológica de nitrogênio, por ser um processo realizado em nível radicular, pode ser prejudicada pela presença excessiva do cromo.
Os lodos de esgoto e curtume mostraram um bom potencial quando fornecedores de matéria orgânica e resíduo mineral.
Quanto ao fornecimento de nitrogênio o uso do lodo de esgoto se viável, porém o lodo de curtume mostrou-se inviável já que pode causar a morte das plantas quando aplicado em maiores quantidades devido ao possível excesso de metais pesados, especialmente o cromo.
4 Conclusão
A utilização do lodo de esgoto mostrou-se viável como fonte de nitrogênio para o feijoeiro, pois a plantas cultivadas apresentaram aumento na quantidade de nitrogênio proporcional às quantidades de lodo aplicadas.
A aplicação das doses de lodo de curtume fez decrescer as quantidades de nitrogênio nas plantas, levando até a morte, mostrando não ser indicado o uso desse material como fonte de nitrogênio.
A quantidade de 14 Mg ha -1 de ambos os lodos aplicada no solo fez aumentar o teor de matéria orgânica total, carbono orgânico, DQO e resíduo mineral total, porém fez diminuir a quantidade de nitrogênio no solo. Isso pode garantir a utilização de ambos os lodos na recuperação de solos com deficiência em matéria orgânica.
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