USO AGRÍCOLA DE BIOSSÓLIDOS DE ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS DO
ESTADO DE SÃO PAULO
Milton Tomoyuki Tsutiya
Coordenador de Pesquisa da Superintendência de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico da SABESP. Engenheiro Civil pela Escola Politécnica da USP (1975). Mestre em Engenharia pela Escola Politécnica da USP (1983). Doutor em Engenharia pela Escola Politécnica da USP (1989). Professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da USP.
Endereço: Rua Palestina, 531 apto 74 Vila Mascote São Paulo SP -CEP: 04362-030 - Brasil - Tel: (011) 3030-4265 - e-mail: tsutiya@usp.br
RESUMO
O uso agrícola constitui em uma das formas mais utilizadas para a disposição final de biossólidos. Cerca de 25% de todo o biossólido produzido nos Estados Unidos são utilizados na agricultura; na Europa e no Canadá a utilização do biossólido é de aproximadamente 37%.
Pela sua composição química, o biossólido se apresenta como um possível fertilizante para o uso agrícola, uma vez que é composto por cerca de 40% de matéria orgânica e macronutrientes como nitrogênio (2,2%), fósforo (1,5%), potássio (0,01%), cálcio (7,3%), magnésio (0,3%), e enxofre (0,5%). Também os micronutrientes como cobre, zinco, manganês, boro, molibdênio e cloro estão presentes nos biossólidos.
Por outro lado, os biossólidos podem conter componentes tóxicos aos vegetais, aos animais e aos homens, como os metais pesados e organismos patogênicos. Pela norma norte-americana U.S. EPA – 40 CFR Part 503, o biossólido pode ser classificado em Classe A e Classe B, dependendo dos teores de patógenos.
Para o uso agrícola do biossólido devem ser levados em consideração, além dos aspectos referentes a qualidade dos biossólidos, os aspectos referentes as condições do solo, características das áreas de aplicação, taxa de aplicação do biossólido, culturas agrícolas e monitoramentos. Para o Estado de São Paulo, a aplicação do biossólido é regulamentado através da norma CETESB – “Aplicação de biossólidos em áreas agrícolas – critérios para projeto e operação”.
As principais culturas para o uso agrícola dos biossólidos no Estado de São Paulo são: milho, café, cana de açúcar, citrus e florestas. Dentre essas culturas, destaca-se a cana de açúcar por ocupar áreas extensas e passar por processos de industrialização antes de ser consumida pela população.
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INTRODUÇÃO
O biossólido são lodos tratados de estações de tratamento de esgotos sanitários municipais, após passar por processos de tratamento que aumentam sua estabilização biológica.
O processo de tratamento separa as impurezas presentes no esgoto, produzindo-se os lodos ainda na forma líquida nas ETE’s com 2% de sólidos retirados dos esgotos. Quando os lodos na forma líquida são submetidos a processo de desidratação mecânica, elimina-se uma parcela representativa de águas transformando-se em tortas de lodo. As tortas podem ser processadas posteriormente com o intuito de reduzir ainda mais a quantidade de água através da secagem térmica ou incineração. A secagem térmica facilita a manipulação dos biossólidos nas fases de transporte e viabiliza o uso agrícola devido a manutenção da matéria orgânica necessária às plantas, a total higienização obtida e ainda a compatibilização com os equipamentos de uso comum na agricultura.
O uso agrícola do biossólido é uma forma mundialmente aceita para reciclar a matéria orgânica e dispor adequada e economicamente o resíduo do tratamento de esgotos. Nos Estados Unidos cerca de 25% do total de biossólidos produzidos tem destinação agrícola, enquanto que, na Europa e Canadá o uso agrícola de biossólido é de aproximadamente 37%. Observamos que, atualmente dentre as várias formas de disposição final de biossólidos, somente a disposição em aterros ainda é a solução mais praticada do que o uso agrícola nos Estados Unidos e na Europa, correspondendo a 41% e 40%, respectivamente. A incineração ocupa a terceira opção nesses dois países, correspondendo a 16% nos Estados Unidos e 11% na Europa.
BENEFÍCIO AGRONÔMICO DO BIOSSÓLIDO
Principais Parâmetros de Valor Agronômico dos Biossólidos
O biossólido contêm matéria orgânica, macro e micronutrientes que exercem um papel fundamental na produção agrícola e na manutenção da fertilidade do solo. Além disso, a matéria orgânica contida no biossólido pode aumentar o conteúdo de húmus que melhora a capacidade de armazenamento e de infiltração da água no solo, aumentando a resistência dos agregados, reduzindo a erosão.
Na Tabela 1 são apresentados a comparação dos principais parâmetros de valor agronômico dos biossólidos produzidos em São Paulo (ETE Barueri), Curitiba (ETE Belém), Brasília (ETE’s Sul, Norte e Sobradinho), Canadá, Estados Unidos e fertilizante típico de uso agrícola. Observa-se na Tabela 1 que, de um modo geral, as quantidades de nitrogênio contido nos biossólidos de diversas localidades tem concentração variável de 2,2 a 5,6%, as concentrações de fósforo variam de 1,5 a 3,7%, decorrentes do processo de tratamento da fase líquida e da fase sólida dos esgotos. Entretanto, as concentrações de potássio são pequenas porque esse elemento é altamente solúvel em água e durante o processo de tratamento de esgoto o potássio fica contido no efluente líquido.
Pela quantidade de nitrogênio e fósforo contido nos biossólidos, pode-se admitir que esses elementos podem substituir os fertilizantes comerciais como uma fonte de nutrientes para as plantas (Webber e Bates, 1997). No entanto, o uso exclusivo de biossólido como fertilizante poderá implicar em deficiências nutricionais para a cultura. A adição de biossólido proporcionou aumento significativo no rendimento da matéria seca e na absorção de N, P, e K pela cultura, contudo Ros (1993) indica que deve ser feita a suplementação mineral
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Tabela 1 - Comparação dos principais parâmetros de valor agronômico dos biossólidos.
PARÂMETRO CONCENTRAÇÕES (%) SÃO PAULO ETE BARUERI Lodo Digerido + Cal (a) CURITIBA ETE BELÉM (b) BRASÍLIA Lodo Digerido (c) CANADÁ Lodo Digerido (d) EUA Lodo Digerido (e) Fertilizante Típico para Uso Agrícola (f) Lodo Digerido + Cal Lodo Digerido Nitrogênio Total 2,25 2,94 4,91 5,5 5,6 3,0 5 Fósforo (P2O5) 1,48 2,2 3,7 3,0 2,4 2,5 10 Potássio (K2O) 0,01 0,21 0,36 0,35 0,01 1,0 10 Matéria Orgânica 44 37,6 69,4 52,5 51 40 -Cálcio 7,29 9,08 1,59 4,5 (*) (*) -Magnésio (*) 4,78 0,60 0,35 0,7 (*) -Enxofre 0,51 (*) (*) (*) (*) (*) -Cobre 0,13 (*) (*) 0,015 (*) (*) -Zinco 0,20 (*) (*) 0,065 (*) (*) -Umidade 63 (*) (*) 83 (*) (*) -PH 11 11,4 5,9 7,9 (*) 7,0
-*valores não apresentados
(a) Média de 4 análises de lodo digerido realizadas pela CEEJ (c) em 1995 (Fonte: Santos, H. F.; 1996)
(b) Características médias (5 a 16 amostras) em % de peso seco de lodo aeróbio (ETE Belém), bruto e tratado com cal (calado) na razão de 50% do peso seco, 1994 e 1995 (Fonte: Fernandes, F.; Andreoli, C. V.; Domaszak, S. C.; 1996)
(c) Concentrações médias do lodo digerido produzido nas ETE’s de Brasília (Fonte: Luduvice, M. L.; 1996)
(d) Concentrações médias de lodo digerido de 15 ETE’s pertencentes ao município de Ontário, Canadá (Fonte: Webber, M. D.; Bates, T. E.; 1997) (e) Concentração típica de lodo digerido (Fonte: Metcalf-Eddy, 1991)
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Melo (1997) ressalta que pelo conteúdo de matéria orgânica e nutrientes das plantas, o biossólido apresenta potencial para uso em agricultura, substituindo parte da adubação mineral.
Para solos paulistas, onde há uma carência de matéria orgânica, possivelmente o valor agronômico de maior importância dos biossólidos refere-se à matéria orgânica, cuja concentração é de, no mínimo, 40%.
Os biossólidos contém também outros macronutrientes, tais como, cálcio, magnésio e enxofre e também micronutrientes como, cromo, cobre e zinco, que constituem elementos de vital importância para o desenvolvimento das plantas.
QUALIDADE DOS BIOSSÓLIDOS
Os biossólidos produzidos em sistemas de tratamento biológicos podem poluir o meio ambiente devido aos seguintes aspectos:
• Metais pesados;
• Organismos patogênicos.
Os metais pesados originários da atividade industrial podem estar presentes nos biossólidos, pois as ETE’s recebem os esgotos sanitários, que compõem de esgotos doméstico, água de infiltração e esgoto industrial. Para a Região Metropolitana de São Paulo a presença de metais pesados é o principal aspecto poluidor dos biossólidos.
São apresentados nos Tabela 2 e 3 as concentrações de metais pesados em biossólidos das ETE’s Barueri e Suzano, respectivamente. As análises foram realizadas nos anos 1993, 1995, 1996 e 1997, totalizando 14 amostras para o lodo de Barueri e 12 amostras para o lodo de Suzano. Nesses quadros, também, estão apresentados os limites estabelecidos pela norma norte-americana U.S.EPA-40 CFR, Part 503, para o uso agrícola dos biossólidos. Observa-se no Tabela 2, que o níquel em quatro amostras, excederam o limite da U.S.EPA-40 CFR Part 503 e no Tabela 3, o arsênio excedeu em uma amostra o limite da U.S.EPA-40 CFR Part 503. Portanto, os biossólidos produzidos nesses dias não poderiam ser utilizados na agricultura, pela legislação norte-americana e também pela proposta de norma da CETESB.
Os organismos patogênicos são inerentes aos esgotos sanitários e consequentemente aos biossólidos. A sua presença causa um problema potencial de poluição na medida em que se verifica a possibilidade da sua disseminação pelo meio ambiente. A combinação de organismo patogênico com a matéria orgânica causará outro tipo de problema ambiental, que se refere a atração de vetores.
A Tabela 4 apresenta as concentrações de patógenos em biossólidos das ETE’s Barueri e Belém, localizados em São Paulo e Curitiba, respectivamente. Nessa Tabela são apresentadas os valores encontrados de Coliformes Fecais, Salmonella sp, ovos de Helmintos e Cistos de Protozoários.
Tabela 2 - Concentração de metais pesados em biossólidos da ETE Barueri.
Poluente Concentração em mg/kg, base seca
Concentação. máxima U.S.EPA 40 CFR - Part 503 (uso agrícola) 1993 1995 1996 1997 11/03 29/03 06/04 14/04 17/01 23/01 10/02 15/02 22/11 29/12 05/03 29/01 07/03 09/12 Arsênio <8 7,5 19 8 2 0,7 2,3 2 68 5,3 75 Cádmio 9 12 24 11 17 17 31 28 38 20 8 20 7,7 7,6 85 Chumbo 180 182 350 183 259 113 195 173 322 145 147 101 152 152 840 Cobre 547 570 1167 569 1706 1470 1265 859 944 501 545 485 619 664 4300 Mercúrio 1,8 3,5 6,8 NA 4,8 0,9 2,2 1,9 1,0 1,0 0,7 0,0 1,6 0,67 57 Molibdênio 2,7 0,8 37 16 23 2 39 15 12 5 NA 75 Níquel 294 351 600 289 244 311 432 462 500 283 411 239 211 268 420 Selênio 3 0,7 2 NA ND ND ND ND ND 1,4 100 Zinco 595 1218 2469 1154 2338 2396 1710 1723 2403 2506 1889 2127 1850 1800 7500
NA – Resultado não disponível.
ND – Valor menor que o limite de detecção.
Tabela 3 Concentração de metais pesados em biossólidos da ETE Suzano.
Poluente Concentração em mg/kg, base seca
Concentação. máxima U.S.EPA 40 CFR - Part 503 (uso agrícola) 1993 1995 1996 11/03 29/03 06/04 14/04 17/01 23/01 10/02 15/02 22/11 29/12 29/01 04/03 Arsênio ND 11 14 9 ND 2 2 3 48 70 33 202 75 Cádmio ND 4 3 5 4 1 6 8 23 2 7 2 85 Chumbo 500 485 281 762 398 173 274 190 354 267 187 273 840 Cobre 1016 107 553 630 1215 833 781 450 854 717 803 841 4300 Mercúrio 19.2 19.7 NA 19.9 32.0 19.0 22.0 55.0 2.0 42.0 15.0 14.6 57 Molibdênio 55 521 24 6 5 14 18 29 25 10 11 11 75 Níquel 208 250 124 165 190 210 184 231 266 235 269 390 420 Selênio 1.1 0.7 ND 0.5 ND ND ND ND ND ND ND ND 100 Zinco 839 1997 1096 1391 2175 2144 1918 1625 2243 2408 2846 1793 7500
NA – Resultado não disponível.
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Tabela 4 - Concentração de patógenos em biossólidos de ETE.
ETE Ano Concentração de Patógenos
Coliformes Fecais NMP/g* Salmonella sp NMP/4g* Helmintos Ovos viáveis/4g* Cistos de Protozoários NMP/4g* Barueri – São Paulo (a)
1993 Ausente Ausente 1,25 Ausente
1997 5,4 Ausente 1,00 -Belém – Curitiba (b) 1997 86,4 x 104 Presente em 17% das amostras 17,20 0,1
* Resultados expressos por grama de sólidos totais de biossólidos
(a) ETE Barueri: biossólido digerido com adição de cal pH=11. Análises microbiológicas realizadas pela CETESB, em 1993 (4 amostras) e 1997 (5 amostras)
(b) ETE Belém: biossólido aeróbio, pH=5,9. Concentração média de 17 amostras, 1997
APLICAÇÃO DO BIOSSÓLIDO EM SOLOS AGRÍCOLAS DO ESTADO DE SÃO PAULO
Para a aplicação de biossólido na agricultura é necessário que essa atividade seja regulamentada, de modo que se fixe as condições e restrições para que os biossólidos possam ser aplicados de forma segura para a população e meio ambiente. Para o Estado de São Paulo a CETESB através da norma “Aplicação de Biossólidos em Áreas Agrícolas – Critérios para Projeto e Operação” estabelece os procedimentos, critérios e requisitos para a elaboração de projetos, implantação, operação e emissão de autorização para o uso do biossólido em áreas agrícolas.
Para o uso agrícola do biossólido devem ser levados em consideração os aspectos referentes a qualidade dos biossólidos, principalmente quanto aos metais pesados e organismos patogênicos, conforme apresentados no item anterior. Além disso, devem também serem considerados os seguintes aspectos:
• Condições do solo para o uso do biossólido;
• Características das áreas para aplicação do biossólido;
• Taxa de aplicação do biossólido;
• Culturas agrícolas recomendadas. Culturas Agrícolas Recomendadas
As propriedades do biossólido são semelhantes a outros produtos orgânicos usados normalmente na agricultura (esterco suíno, bovino, avícola...), portanto, em termos de resultados agronômicos, o biossólido poderia ser aplicado à maioria das culturas. Porém, algumas culturas se prestam mais que outras para o uso do biossólido, seja por aproveitarem melhor sua composição química e liberação lenta do nitrogênio, seja por eliminarem os riscos associados à reciclagem de resíduos animais, principalmente com relação aos patógenos. Desta forma, por precaução, a SANEPAR veta o uso do biossólido (mesmo higienizado) para horticultura e demais produtos consumidos crus que tenham contato direto com o biossólido.
O milho e as gramíneas, de modo geral (trigo, cana, sorgo...) pelas suas características, são as culturas mais recomendadas e as que dão melhores respostas ao uso do biossólido. Outras aplicações como a fruticultura, reflorestamento e recuperação de áreas degradadas também são alternativas interessantes, dentro de critérios específicos de utilização. (Sanepar, 1997)
Para a estimativa da área potencial, por cultura e por região do uso agrícola de biossólidos gerados nas estações de tratamento de esgotos da Região Metropolitana de São Paulo, o Plano Diretor selecionou 116 municípios, sendo que dez regiões foram selecionadas como áreas potencialmente adequadas para receberem o biossólido (Tabela 5), em função das características agronômicas do sistema solo/planta, áreas disponíveis, além de sua proximidade com a RMSP e da vocação agrícola.
Tabela 5 – Estimativa da área potencial, por cultura e por região para o uso agrícola do biossólido gerado na RMSP
Região Área potencial em hectare
Cana Milho Café Citrus Florestais Total
Atibaia 50 1.750 2.715 180 2.556 7.251 Jacareí 136 900 60 2703 2.608 3.977 Sorocaba 4.210 9.433 890 3.8305 3.493 15.861 Campinas 6.763 3.573 28.680 20.8009 4.140 67.905 Piracicaba 24.6803 1.69 9.6047 1.880 1.817 39.7017 Limeira 17.878 5.800 2.225 2.3063 1.489 50.455 Tatuí 10.118 10.045 1.447 7.632 2.501 31.473 Araraquara 22.3007 5.340 4.452 30.275 4.581 66.955 Jaú 48.321 5.043 20.494 12.236 16.140 102.234 Ribeirão Preto 50.781 7.751 4.166 26.934 7.602 103.851 TOTAL 185.246 49.326 74.716 126.846 46.927 483.061 Fonte: SABESP–Plano Diretor de Uso/Disposição de Lodos das ETE’s da RMSP, 1998 Para a estimativa da área e do tipo de cultura apresentado no Tabela 5, foi considerado latifúndio acima de 1000 ha e distância de até 300 km da RMSP. Para a seleção da cultura agrícola que poderão receber os biossólidos, foram adotados os seguintes critérios:
• Significado econômico das culturas dentro das regiões determinadas, relativamente próximas da RMSP e com infra-estrutura favorável para transporte;
• Exclusão de todas culturas, ainda que remotamente, pudessem oferecer qualquer risco ao homem ou ao ambiente. Assim, foram excluídas todas as plantas hortícolas, pastagens e frutícolas tendo em vista indicações da fixação de metais pesados nas folhagens. A laranja é uma exceção, no que se refere às frutícolas, porque o biossólido seco é aplicado intensivamente nos laranjais do sul dos Estados Unidos, não havendo registros de risco à saúde pública;
• Consideração do ponto de vista agronômico, com seleção de culturas que respondem bem a adubações e cujas práticas agrícolas empregadas permitem o uso do solo sem afetar rotinas e sem alterações de máquinas e equipamentos.
Entre as culturas selecionadas cabe destacar a cana de açúcar que detém as melhores condições para utilização do biossólido, seja em extensão de área cultivada, como por características da própria agroindústria açucareira. A pesquisa realizada na
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UNESP/Jaboticabal por Marques (1997), com o biossólido da ETE Suzano conclui que a utilização do biossólido na adubação da cana não encontrou restrição por parte dos produtores do setor, já acostumados a utilizar produtos orgânicos no cultivo, sendo a cana de açúcar a cultura ideal para a adubação com o biossólido.
CONCLUSÕES
• O uso agrícola constitue na alternativa mais adequada para a disposição final de biossólidos gerados nas ETE’s no Estado de São Paulo.
• Nos Estados Unidos cerca de 25% do total de biossólidos produzidos tem destinação agrícola, e no Canadá e na Comunidade Européia esse valor aumenta para 37%.
• O biossólido contêm cerca de 40% de matéria orgânica que possibilita a melhoria das características físicas, químicas e biológicas do solo.
• O biossólido contêm, aproximadamente, 2,2% de nitrogênio, 1,5% de fósforo, 0,01% de potássio, 7,3% de cálcio, 0,3% de magnésio e 0,5% de enxofre. Esses nutrientes são denominados macronutrientes. Além disso, os biossólidos contêm, também, os micronutrientes como o cobre, zinco, manganês, boro, molibdênio e cloro. Os macronutrientes e os miconutrientes tem impacto direto no desenvolvimento e rendimento das plantas.
• O biossólido pode conter componentes prejudiciais aos vegetais, aos animais e aos homens, como os metais pesados e organismos patogênicos. Como os metais pesados são originários da atividade industrial, o controle de efluentes industriais é fundamental para uma boa qualidade de biossólidos gerados nas ETE’s.
• O biossólido pode ser classificado em Classe A e Classe B, dependendo dos teores de patógenos. Para os de Classe A não há nenhuma restrição de uso. O biossólido gerado na ETE Barueri é classificado como Classe B, pelo fato de que a concentração de ovos viáveis de Helmintos é um pouco superior ao limite estabelecido pela norma norte-americana. Devido a utilização do cal para a desidratação, o biossólido gerado na ETE Barueri é praticamente isento de Coliformes Fecais, Salmonella sp e Cistos de Protozoários.
• Os valores recomendados pela norma norte-americana U.S. EPA-40 CFR Part 503, são bem superiores aos valores adotados em outros países. O Plano Diretor de Uso/Disposição de Lodos das ETE’s da RMSP desenvolvido através do Consórcio ETEP-ESTÁTICA-JNS para a SABESP, e também, a proposta de norma da CETESB, recomendam a utilização da norma norte-americana para a aplicação de biossólidos na agricultura, no Estado de São Paulo.
• As principais culturas agrícolas selecionadas pelo Plano Diretor de Lodos, em função das características dos sistema solo/planta, áreas disponíveis, proximidades com a RMSP e da vocação agrícola foram: milho, café, cana de açúcar, laranja e floresta. Por ocupar grandes áreas e não ser consumida diretamente pela população, destaca-se a cana de açúcar que é a cultura mais propícia para o uso do biossólido.
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