III APLICAÇÃO DE LODO DE TRATAMENTO DE EFLUENTE DE COQUERIA NA AGRICULTURA

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1 III APLICAÇÃO DE LODO DE TRATAMENTO DE EFLUENTE DE COQUERIA NA AGRICULTURA Renata Vinhas Itavo Bióloga UEL (1995), MSc Engenharia de Pesca UFC (1999). Pesquisadora do Núcleo Água - UFES. Thiago Rafalski Maduro Graduando em Química UFES, Pesquisador do Núcleo Água - UFES. Evelyn Colon de Mello Graduanda em Química UFES, Pesquisadora do Núcleo Água - UFES.. Érika C. S. Vieira Rios Engenheira Agrônoma UFV (23), Pesquisadora do Núcleo Água - UFES. Sérvio Túlio Alves Cassini (1) Biólogo - UFMG (1985), MS Microbiologia Agrícola ESALQ USP 198; PhD Microbiologia ambiental NCSU USA 1988, Prof. Adjunto do Departamento de Engenharia Ambiental - Centro tecnológico UFES. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Ambiental Universidade Federal do Espírito Santo Vitória ES CEP.: Brasil Tel.: +55 (27) Fax: +55 (27) scassini@npd.ufes.br RESUMO Estudou-se a possível utilização agronômica de lodo derivado da produção de coque em usinas siderúrgicas em culturas de interesse agrícola no estado do Espírito Santo. Geralmente o lodo de coqueria causam grandes impacto ambientais necessitando,assim, de soluções menos imnpactantes para a sua disposição final. Neste estudo foram realizadas as análises dos teores de micro e macronutrientes no lodo e no adubo orgânico visando a sua utilização em cultivos de mamão (Carica papaya L.). Assim foi delineado um experimento em casa de vegetação utilizando doses de lodo, adubo orgânicoe adubo químico adicionados em substrato para crescimento e desenvolvimento de plantas. Os s constituíram-se: (1) 1 de lodo biológico, (2) 5 de adubo orgânico e 5 de vermiculita, (3) adubação química: 3 g de sulfato de amônio + 3g de cloreto de potássio, (4) 5 de lodo + 5 de vermiculita, (5) 4 de lodo, (6) 3 de lodo, (7) 2 de lodo e (8) 1 de lodo. As plantas foram crescidas em casa de vegetação utilizando vasos de 3 L com irrigação diária por 9 dias. Os resultados obtidos com a aplicação do lodo de coqueria mostraram que esse resíduo pode atuar como fonte de nutrientes, especialmente, N e P, indicando o seu potencial para utilização na agricultura. Os resultados indicaram um maior crescimento das plantas de mamão quando se utiliza doses de 1 a 2 do lodo de coqueria aplicado no substrato de crescimento das plantas. Não foi observado nenhum efeito tóxico decorrente da presença de metais pesados tanto no lodo quanto na sua possível bioacumulação nos tecidos da e es de plantas de mamão. PALAVRAS-CHAVE: Lodo de coqueria, resíduo industrial, reciclagem agrícola, fertilidade do solo. INTRODUÇÃO A produção de coque em usinas siderúrgicas gera diversos tipos de resíduos na forma de gases e efluentes líquidos. Os principais componentes dos efluentes de coqueria são hidrocarbonetos, hidrogênio, amônia, cianetos, óleos e outros gases tóxicos. Alguns desses gases podem ser reaproveitados no processo, enquanto outros são lavados, constituindo-se no efluente de coqueria, que é tratado em diversas etapas envolvendo basicamente a remoção de cianetos e carga orgânica, com a geração de lodos orgânicos e químicos. Os principais parâmetros que caracterizam os diversos tipos de lodos são: teor de sólidos e umidade, grau de estabilidade, relação entre sólidos voláteis e totais, densidade, captura de sólidos, tipo de ligação da água com a partícula sólida, viscosidade, DBO, DQO, tamanho das partículas, conteúdo de microrganismos patogênicos, potencial de putrefação, toxicidade, etc. Este lodo ou lama não tem sido reaproveitado, sendo basicamente descartado durante a produção de coque. Uma possível alternativa para a destinação final desse resíduo é o seu uso na agricultura, representando além de um benefício social (descarte menos impactante no ambiente), um benefício de ordem econômica pela reciclagem dos nutrientes nele contidos (EPA, 1995). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 O uso do lodo como fertilizante orgânico e condicionador do solo, para aumentar a produtividade de cultura anuais e perenes, é tema de estudos de pesquisadores em diferentes partes do mundo. Diversos países dispõem de normas sobre o uso do biossólido na agricultura. No Brasil, a disposição de resíduos industriais no solo foi praticada de forma descontrolada e sem nenhuma restrição durante anos, devido à falta de uma política ambiental séria. Esta disposição requer cuidados especiais na escolha da área, no projeto e exige um monitoramento ambiental cuidadoso. Existem varias opções de aplicação de lodo em culturas no estado do Espírito Santo. Entre estas, devemos ressaltar a cultura do mamoeiro (Carica papaya L.) que representa uma importante atividade agrícola de alta importância econômica e social para o Estado. Estudos de campo realizados por COSTA et al. (21) utilizando o lodo de ETE previamente higienizado com cal aplicado na cultura do mamoeiro (Carica papaya L.) promoveu um aumento na produtividade de frutos quando aplicado na dose de 4 a 8 Kg de lodo/cova. A presente proposta teve como objetivo avaliar a utilização do lodo gerado na produção de coque como substrato de crescimento de plantas de mamão. MATERIAIS E MÉTODOS Manuseio do Lodo e Produção do Substrato para o crescimento de Plantas O lodo resultante do biológico foi coletado e transportado em bombonas 5 L até o seu processamento na ETE-UFES, onde foi adensado utilizando-se um polímero catiônico conforme metodologia proposta por (MARQUES, 24)e os sólidos sedimentados separado de modo a obter-se uma torta com aprox. (12,27 ST). Este material foi misturado com vermiculita de modo a obter-se um substrato com diferentes concentrações de lodo, correspondente aos s do experimento de avaliação de crescimento de plantas de mamão. Como referencial de uma adubação orgânica, utilizou-se um adubo orgânico para comparação com os s de adição de lodo. Antes da mistura, amostras de lodo e adubo orgânico foram analisadas para avaliação dos teores de micro e macro elementos conforme metodologia proposta por MALAVOLTA (1997) para análise de solo. Ensaio Agronômico O experimento foi conduzido na casa de vegetação da Estação Experimental da ETE - UFES, com mudas de mamão (Carica papaya) plantadas em vasos de 3 L contendo o substrato previamente preparado. Os Tratamentos correspondentes a doses de lodo aplicado foram: (1) 1 de lodo biológico, (2) 5 de adubo orgânico e 5 de vermiculita, (3) adubação química: 3 g de sulfato de amônio + 3g de cloreto de potássio, (4) 5 de lodo + 5 de vermiculita, (5) 4 de lodo, (6) 3 de lodo, (7) 2 de lodo e (8) 1 de lodo. O delineamento experimental foi em blocos casualizados totalizando 64 unidades experimentais (8 s x 8 repetições). As plantas foram crescidas por 3 meses, com irrigação diária manual. Após 9 dias de crescimento, as plantas foram avaliadas para a sua altura de crescimento (cm) representado todas as possíveis variações ocorridas neste período em cada considerado. Coleta e análise Laboratoriais Após o periodo de crescimento de 9 dias, as plantas foram colhidas, separadas as suas partes aéreas e radicular, secas em estufa de circulação forçada de ar, à temperatura de 7 o C, por 48 horas. Em seguida, o material foi triturado em moinho (tipo Wiley) com peneira de 2 mesh. A matéria seca, assim obtida, foi submetida às análises químicas. Os elementos analisados foram N, P, K, Ca, Mg, S, Cl, Na, Fe, Cu, Mn e Zn. As análises dos elementos foram realizadas de acordo com metodologias descritas por MALAVOLTA et al. (1997) e JONES Jr. et al. (1991). O N foi determinado pelo método de Nessler (JACKSON, 1965), após digestão da matéria seca com H 2 SO 4 e H 2 O 2. Os teores de metais pesados nas amostras de e raiz foram realizados segundo APHA (1995). O substrato de crescimento das plantas foi, também, analisado para os teores de micro e macro nutrientes bem como avaliado para os teores de metais pesados segundo a mesma metodologia adotada para as análises de e es. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise do lodo e substrato de crescimento de plantas Os resultados das análises de micro e macro nutrientes presentes nas amostras de lodo e do adubo orgânico utilizados para a preparação do substrato de crescimento das plantas encontram-se na tabela (1). Comparandose os teores de macro elementos referenciais tais como N, P, K, Ca e Mg no lodo e no adubo orgânico verifica-se que o lodo de coqueria apresenta valores significativamente maiores para nitrogênio, fósforo e Cálcio. Este fato evidencia o potencial de utilização deste resíduo como insumo agrícola, visto que estes elementos representam a maior demanda durante o crescimento e desenvolvimento de plantas. ph P K Na Ca 2+ Mg 2+ AL 3- SB mg/dm 3 mg/dm 3 mg/dm 3 cmolc/dm 3 cmolc/dm 3 cmolc/dm 3 cmolc/dm 3 Adubo 5,5 8, ,78 6,13 19,27 Lodo 7,2 168, ,66 1,75,6 3,32 P-rem MO Fe Zn (t) (T) V H +L mg/l dag/kg mg/dm 3 mg/dm 3 cmolc/dm 3 cmolc/dm 3 () cmolc/dm 3 Adubo 19 13, ,12 19,4 21,35 9,3 2,8 Lodo - 9, ,1 31,58 3,28 31,55 95,8 1,33 m Mn Cu B S ISNa NTK Sólidos Totais Sólidos Voláteis () mg/dm 3 mg/dm 3 mg/dm 3 mg/dm 3 () (mg/g SS) () () Adubo,67 43,76 1,37 3,82-5,6,3 86,952 13,4 Lodo,2 834,22 1,9 2,46-23,36,1489 2,8764 1,8 Tabela 1 Comparação dos Parâmetros de avaliação do lodo de coqueria utilizado nos ensaios agronômicos na cultura do mamão com o adubo orgânico. ph em água KCL e CaCl relação 12,5 CTC (t) Capacidade de Troca catiônica efetiva Ca, Mg e Al Extrato KCl 1 mol/l CTC (T) Capacidade de Troca catiônica a ph 7, H + AL - Extrator SMP V Índice de saturação de bases B Extrator água quente M - Índice de saturação de alumínio SB- Soma de Bases Trocáveis ISNa - Índice de saturação de sódio P rem fósforo remanescente P, Na, K, Fe, Zn, Mn e Cu Extrator Mehlich 1 Ensaio Agronômico Após 9 dias de crescimento, as plantas foram avaliadas para altura (cm) representando o crescimento total neste período sendo os resultados consolidados na figura 1. Verifica-se que os s 7 e 8, correspondentes às dosagens de 2 e 1 de lodo aplicado no substrato, apresentaram o melhor crescimento, quando comparado com os s 2 e 3, representando a adição de adubo orgânico e químico, respectivamente. A pior situação foi encontrada para o 1, ou seja, a adição de 1 do lodo de coqueria como substrato de crescimento. valores intermediários de crescimento foram encontrados nos s 4, 5 e 6 representando as doses de 5, 4 e 3 de lodo de coqueria respectivamente. Estes resultados indicam a possibilidade de ocorrência de efeitos tóxicos derivado do lodo de coqueria sobre as plantas, visto que nos s representando as maiores dosagens de lodo de coqueria apresentaram um menor crescimento. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Evolução da altura Fig 1. Altura de plantas de mamão sob diferentes concentrações de lodo após 9 dias de crescimento, no experimento de casa de vegetação utilizando vasos de 3, L. cm Analise do conteúdo elementar das plantas Os resultados do ensaio de crescimento das plantas, expressos em termos de teores na e es das plantas, após 9 dias de crescimento, estão ilustrados na figura (2). Os resultados expressos em termos de metais pesados nos tecidos de e de es das plantas após 9 dias de crescimento, estão ilustrados na figura (3). Concentração de N Concentração de S ,6,4,2 1,5 Concentração de P 5 Concentração de K,4 4,3,2 3 2,1 1 Fig.2 - Concentração dos diferentes elementos encontrados na e raiz vegetal. Com relação os teores percentuais de N, P, K e S na e es de plantas após 9 dias de crescimento, verifica-se uma maior acúmulo de N na de todos os s considerados. Os maiores valores de Nitrogênio encontra-se nas dosagens de 5 e 4 correspondentes aos s 4 e 5, embora nos s 6, 7 e 8 referente às dosagens de 3, 2 e 1 de lodo aplicado, também apresentem valores de nitrogênio compatíveis com níveis de tecidos normais, esses resultados expressos em termos podem indicar um efeito concentrador do elemento em uma massa relativamente pequena. Isto talvez, explique os baixos teores de nitrogênio exatamente onde se observou um maior crescimento das plantas, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 visualizando-se na comparação da figura 1 e 2. No caso do elemento enxofre (S) observou-se um maior teor deste elemento nas plantas do 3, ou seja, com adubação química. Nos demais s, não foram observadas grandes variações. No caso do fósforo, os maiores teores foram encontrados nas plantas do 2 referente a adubação orgânica, refletindo, talvez, a grande mineralização de P da matéria orgânica adicionada como adubo. Os teores de K foram constantes para todos os s considerados. Cd (mg/g SS),5,4,3,2,1, Concentração de Cd raiz Fe (mg/g SS) 1, 8, 6, 4, 2,, Concentração de Fe raiz Mn (mg/g SS),8,6,4,2, Concentração de Mn Zn (mg/g SS),12,1,8,6,4,2, Concentração de Zn raiz raiz Fig. 3 - Comparação das concentrações dos diferentes elementos nas es e de mamão cultivados com lodo biológico. Comparando os teores de metais pesados na e es das plantas correspondentes aos diversos s, verifica-se que, no caso do Cd e Fe maior concentração desses elementos nas es e baixa distribuição na, evidenciando, talvez, uma baixa mobilidade desses elementos na planta. Com relação aos elementos Mn e Zn, verifica-se uma maior distribuição na nos diversos s, refletindo, talvez, a maior mobilidade desses elementos nos tecidos das plantas. Em todos os casos considerados não foi observada uma relação de causa e efeito para os níveis de metais pesados nos tecidos e possíveis efeitos tóxicos decorrentes da presença desses metais nos tecidos das plantas. CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos podemos concluir que: O lodo biológico de coqueria avaliado nesse trabalho contém os teores de matéria orgânica e nutrientes, capazes de promover o crescimento e desenvolvimento de plantas de mamão (tabela1) baseando-se principalmente nos teores de N, P, K do lodo aplicado em comparação com a suplementação à base de adubo orgânico aplicado. O melhor crescimento das plantas foi observado quando se utilizou dosagens de lodo equivalente a 1 e 2 no substrato para crescimento das plantas. Nos s com maiores dosagens de lodo no substrato (1 e 5) foram observados possíveis efeitos tóxicos nas plantas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Os níveis de macronutrientes, N, P, K e S nos diversos tecidos das plantas, encontram-se em níveis adequados para o crescimento e desenvolvimento de plantas. Não foi determinado nenhum nível tóxico dos metais pesados estudados nos tecidos das plantas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA - American Public Helth Association. Standard Methods or Examination of Water and Wastewater, USA, Washington D. C., American WaterWorks association, 19 th, COSTA, A. N., COSTA, A. F. S., MARQUES, M. O. Estudo de Caso Utilização de Lodo de Estações de Tratamento (ETEs) na cultura do mamoeiro no Norte do Estado do Espírito Santo. In Resíduos Sólidos do Saneamento: Processamento, reciclagem e disposição final, Ed. Andreoli CV. Edição do PROSAB, Rio de Janeiro, EPA US Environmental Protection Agency. Environmental regulations and technology: land application of municipal sludge. Cincinnati: Federal Regulations, (EPA 625/ ). 4. JACKSON, M. L. Soil chemical analysis. New Jersey: Prentice Hall, p. 5. JONES JR, J. B.; WOLF, B.; MILLS, H. A. Plant Analysis Handbook: a practical sampling, preparation, analysis, and interpretation guide. Athens: Micro-Macro Publishing, p. 6. KABATA-PENDIA, A. PENDIAS, H. Trace elements in soil and plants. Boca Raton: CRC, p. 7. MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C. & OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2 ed. Piracicaba, POTAFOS, p. 8. MARQUES, M. A. M. Estudo da Aptidão ao Desaguamento e do Potencial de Lixiviação em diferentes tipos de lodos produzidos na estação de de águas residuárias da coqueria da companhia siderúrgica de tubarão. 24. Dissertação de mestrado programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental Universidade Federal do Espírito Santo, 24. SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná: Manual Técnico para Utilização Agrícola do lodo de esgoto no Paraná, p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6