II LODO DE ESGOTO SECO E CALADO COMO FONTE DE NUTRIENTES NO CULTIVO DO ALGODÃO HERBÁCEO NO SEMI-ÁRIDO NORDESTINO

Transcrição

1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II LODO DE ESGOTO SECO E CALADO COMO FONTE DE NUTRIENTES NO CULTIVO DO ALGODÃO HERBÁCEO NO SEMI-ÁRIDO NORDESTINO Roselene de Lucena Alcântara (1) Doutora em Recursos Naturais (UFCG). Mestre em Engenharia Química (DEQ/CCT/UFPB). Engenheira de Materiais (DEMA/CCT/UFPB), Universidade Federal da Paraíba, Campus II - Campina Grande. Annemarie Konig Doutora em Botânica (Universidade de Liverpool, Inglaterra). Bióloga (UFSCAR). Professora Adjunta (DEC/AESA/CCT/UFCG). Coordenadora da Área de Engenharia Sanitária e Ambiental. Napoleão Esberard de Macêdo Beltrão Doutor em Fitotecnia (Universidade Federal de Viçosa/MG). Mestre em Agronomia (UFC). Engenheiro Agrônomo (Universidade Federal Rural de Pernambuco). Professor e Pesquisador III da EMBRAPA Algodão. Hans Raj Gheyi Doutor em Química do Solo (Universidade de Leuven, Bélgica). Engenheiro Agrônomo. Professor Titular (DEAg/CCT/UFCG), Área de Irrigação e Salinidade, Universidade Federal de Campina Grande. Beatriz Susana Ovruski de Ceballos

2 Doutora em Microbiologia Ambiental-Universidade de São Paulo. Mestre pela EPM-SP. Bioquímica-UNT Argentina. Professora Adjunta (DEC/AESA/CCT/UFCG). Vice- Coordenadora do Curso de Doutorado Temático em Recursos Naturais da UFCG. Endereço(1): Rua: Castro Pinto n. 58 Bairro: São José Cidade: Campina Grande Estado: PB CEP: Brasil - Tel: +55 (83) roselual@terra.com.br. RESUMO Avaliou-se a influência do lodo de esgoto, proveniente de um reator anaeróbio de fluxo ascendente, sobre o crescimento e a produção do algodão herbáceo BRS verde. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação da EMBRAPA - Algodão, Campina Grande (PB). O delineamento foi em blocos casualizados, em esquema fatorial [(5x2)+3], representado por cinco dosagens (70, 140, 210, 280 e 350kgN/ha) e duas consistências de lodo (seco e pastoso/calado), mais três testemunhas: absoluta (solo), adubação mineral (nitrogênio, fósforo e potássio) e adubação orgânica (esterco bovino), com quatro repetições. A unidade experimental foi representada por vasos plásticos com capacidade de 21L, totalizando treze tratamentos e cinqüenta e dois vasos. A calagem foi realizada a 50% do peso seco do lodo (sólidos totais) e a secagem foi ao ar, em casa de vegetação, durante 20 dias a uma temperatura de 26-38oC. O esterco bovino foi incorporado na dosagem de 20t/ha. Foram utilizados os seguintes adubos minerais: sulfato de amônio (20% de N), superfosfato triplo (45% de P2O5) e cloreto de potássio (60% de K2O). Os materiais constituídos por solo, lodo, esterco e líquido percolado, foram submetidos à caracterização física, química, microbiológica e parasitológica. A calagem promoveu a remoção de 100% dos microrganismos indicadores de contaminação fecal (Escherichia coli e estreptococos fecais), enquanto que para a secagem, os resultados foram de 99,7% de coliformes totais, 98,9% de coliformes fecais, 82,4% de Escherichia coli e 92,5% de estreptococos fecais. O líquido percolado foi classificado como de alta salinidade, apresentando aumento dos íons cloreto e sódio, o que poderá elevar os riscos de salinização do solo e à provável deterioração das águas subterrâneas. Houve efeito positivo do lodo seco no crescimento do algodoeiro. Quanto às doses de lodo seco, obteve-se produção máxima de 12 capulhos/planta (243kgN/ha). Quanto às testemunhas, as plantas cultivadas com esterco bovino e adubo mineral, de maneira geral, superaram àquelas cultivadas apenas com o solo (testemunha absoluta) em todas as variáveis estudadas. A utilização agrícola do lodo de esgoto é viável, desde que seja realizado um monitoramento das suas condições sanitárias, considerando a viabilidade dos ovos de helmintos e a presença de coliformes totais e fecais no solo, objetivando satisfazer alguns pré-requisitos que tornem seu uso seguro para os seres humanos, animais e para o ambiente. Palavras-chave: Biossólido, esgoto doméstico, Gossypium hirsutum, crescimento, adubação nitrogenada.

3 INTRODUÇÃO O crescimento da população urbana e as demandas da sociedade por melhores condições de vida têm exigido das instituições a definição de políticas de preservação ambiental que geralmente se iniciam pela coleta e tratamento de água e dos efluentes gerados nas diferentes atividades humanas. Esses processos podem ser físicos, químicos e biológicos e geram sub - produtos na forma sólida, semi - sólida ou líquida, que também necessitam de tratamento específico antes da sua disposição final. O lodo (também denominado de biossólido) gerado nas Estações de Tratamento de Esgotos é um desses sub - produtos e seu descarte é problemático, se tornando um desafio para os gestores públicos, haja vista que a sociedade tem consciência do valor econômico dos recursos hídricos e da crescente importância de sua preservação. Para uma disposição segura dos lodos de esgoto há a necessidade de estudos legais, técnicos, ambientais e econômicos que viabilizem sua utilização, minimizem os impactos ambientais além de proporcionar condições de saúde às pessoas envolvidas que manuseiam o produto. A utilização de biossólidos tem ganho grande importância sendo a mais promissora delas a reciclagem agrícola tanto nos aspectos da adequação sanitária e ambiental quanto pela viabilidade econômica (Sanepar, 1999; Andreolli et.al. 2000). Na agricultura o biossólido é fonte de matéria orgânica e de nutrientes melhorando diversas propriedades físicas, químicas (aumenta a capacidade de retenção de água e nutrientes minerais) e biológicas do solo com reflexos na produtividade da cultura. Os maiores riscos ambientais de sua utilização estão na presença de metais pesados e pela poluição hídrica por matéria orgânica e nitrogênio. Sob o ponto de vista sanitário, a presença de microrganismos patogênicos no lodo oriundos do esgoto, devem ser eliminados através processos seguros de desinfecção e a qualidade final do produto irá restringir seu uso final. Os ganhos financeiros se relacionam com os custos do produto final e maximização do retorno financeiros e sociais com os benefícios para comunidade que vão desde a redução do tratamento do esgoto, aumento da produção agrícola e aumento das oportunidades de trabalho (Outwater, 1994; Andreolli et.al., 2000). Considerando a importância da cotonicultura para o Brasil e para a região Nordeste e sabendo que o Brasil é um tradicional produtor e exportador de algodão, esta cultura foi contemplada para este estudo. Nos últimos anos houve queda acentuada de área de plantio e de produção, sendo o país atualmente o segundo maior importador de algodão do mundo, com cerca de t/ano de pluma. Existe, no entanto, expectativa de retomada do crescimento da produção porque a cotonicultura brasileira está se modernizando e passando a funcionar em bases empresariais, aumentando sua competitividade, esperando-se com isto um aumento significativo do volume de produção nos próximos anos. O processo produtivo está direcionado para as regiões do cerrado do Centro-Oeste, de Minas Gerais e do Nordeste e para as áreas planas e irrigáveis destas regiões por grupos empresariais. Essas regiões apresentam grande potencial para crescimento da cotonicultura, além de produzir algodão de boa qualidade (Embrapa, 2001). A região Nordeste, a partir da criação do Centro Nacional de Pesquisa de Algodão (CNPA), atualmente conhecido como EMBRAPA - Algodão, passou a ser assistida pelos trabalhos de melhoramento desenvolvidos nesta instituição, os quais têm sido também importantes para o desenvolvimento da cotonicultura

4 na região (Beltrão, 1999). No âmbito destes trabalhos surgiu o algodão colorido (verde e marrom). OBJETIVOS Avaliar o efeito da utilização de lodo de esgoto seco e calado, no crescimento (altura de planta) e na produção (número de capulhos) do algodão colorido BRS - verde, visando à reciclagem agrícola, bem como analisar as características físico-químicas do líquido percolado. Comparar o lodo de esgoto com o esterco bovino e os nutrientes minerais. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi conduzido em casa de vegetação do Centro Nacional de Pesquisa do Algodão (CNPA) da EMBRAPA-Algodão, Campina Grande (PB). O solo utilizado (franco-arenoso) foi proveniente de Lagoa Seca (PB), coletado nas dependências da EMEPA (Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária) e caracterizado química e fisicamente, através das metodologias recomendadas por RICHARDS (1954) e EMBRAPA (1997). O lodo digerido, proveniente de um reator anaeróbio de fluxo ascendente localizado no PROSAB (Campina Grande/PB), foi submetido às análises de sólidos totais (APHA, 1995), coliformes totais e fecais, E. coli (APHA, 1995) e quantificação de ovos de helmintos (YANKO, 1987, citado por BONNET et al., 1998) com testes de viabilidade utilizando corante vital (safranina) segundo GALVÁN & VICTORICA (1997). A desinfecção foi feita pelos processos de calagem (cal virgem - óxido de cálcio a 50% do peso seco do lodo) e secagem ao ar (em casa de vegetação) durante 20 dias. A cultura utilizada foi o algodão herbáceo verde, derivado da cultivar CNPA 7H. A unidade experimental foi representada por vasos plásticos com aproximadamente 21L, com furos na parte inferior para facilitar a drenagem e lixiviação da água de irrigação. Na base inferior de cada vaso foi acoplada uma mangueira para coleta, em garrafas plásticas tipo PET, do líquido percolado. O delineamento experimental utilizado foi de blocos casualizados utilizando um esquema fatorial [(5x2) + 3], representados por cinco dosagens (70, 140, 210, 280 e 350kgN/ha), duas consistências do lodo (seco e pastoso), mais três testemunhas: absoluta (solo), com adubação mineral (nitrogênio, fósforo e potássio) e com adubação orgânica (esterco bovino), com quatro repetições, totalizando treze tratamentos e cinqüenta e dois vasos. A irrigação foi feita com água de abastecimento sem cloro residual. O trabalho foi desenvolvido, utilizando-se o solo próximo à capacidade de campo. As dosagens foram escolhidas com base no teor de nitrogênio do lodo. O líquido percolado foi submetido mensalmente às análises físico químicas de acordo com os métodos analíticos comumente utilizados em análises de irrigação. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5 A análise do lodo revelou um percentual de 54,05% de matéria orgânica; 3,7% de nitrogênio; 2,38% de P2O5 e 0,42% de K2O. Observando-se a Tabela 1 verifica-se que o processo da calagem promoveu a remoção de 100% dos indicadores de microrganismos patogênicos, indicando a eficácia do método. Entretanto a secagem não foi tão eficiente (talvez considerando o curto período de secagem), reduzindo em 99,7%, 98,9% e 82,4% os coliformes totais, coliformes fecasi, e E. coli respectivamente. A concentração de ovos de helmintos do lodo digerido foi elevada (264ovos/gST) dos quais 55% eram viáveis e 45% inviáveis. A calagem foi mais eficiente que a secagem, reduzindo em 62,5% a viabilidade dos ovos de helmintos existentes no lodo digerido. Ressalte-se, porém, que o tempo de exposição à luz solar (20 dias a uma temperatura de 26-38oC) proporcionou uma redução de duas unidades de log, portanto, se exposto a mais dias de secagem (30-40 dias) teria-se conseguido uma maior redução. A utilização da luz solar visando ao controle de microrganismos patogênicos do lodo é um processo de baixo custo, disponível em grande parte da área dos países tropicais e, considerando as características do clima do Nordeste, que, segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), encontra-se em um local privilegiado em termos de insolação, é pertinente a otimização da utilização deste processo de desinfecção. Tabela 1: Características microbiológicas e parasitológicas de amostras de lodos digerido, calado e seco. Determinações Lodo Digerido Calado Seco Coliformes Totais (NMP/100g) 5,0 x 109 Ausente 1,6 x 107 Coliformes Fecais (NMP/100g) 8,0 x 108 Ausente

6 9,0 x 106 Escherichia. coli (NMP/100g) 1,7 x 105 Ausente 3,0 x 104 Estreptococos Fecais (UFC/100mL) 7,6 x 106 Ausente 5,7 x 105 Ovos de Helmintos (nº/gst) Ovos viáveis (nº/gst) Ovos inviáveis (nº/gst) Observando-se a Tabela 2 verifica-se que as características dos líquidos percolados variaram em função do tipo de lodo aplicado às unidades experimentais. As maiores variações foram observadas naquelas que receberam as maiores dosagens de lodo seco

7 (350kgN/ha), com aumentos de 326% nos valores de condutividade elétrica, 538% e 298% nas concentrações dos íons cloreto e sódio, respectivamente, o que poderá elevar os riscos de salinização do solo e a provável deterioração das águas subterrâneas. Neste contexto e nas condições desenvolvidas nesta pesquisa, é importante, quando da utilização de biossólidos, fazer um monitoramento da salinidade do solo. Tabela 2: Valores médios das variáveis físico-químicas analisadas no líquido percolado no decorrer do experimento. Determinações (unidades) T.A.* (Solo) Lodo Calado Lodo Seco Tratamentos Tratamentos T4 T6 T8 T10 T12 T5 T7 T9

8 T11 T13 Dosagens (kgn/ha) Dosagens (kgn/ha) PH 7,03 7,42 7,47 7,12 7,05 7,02 7,15 6,71 6,35

9 5,72 5,85 C.E (m mho/cm) Cloretos (mgcl-/l)

10 Sódio (mgna+/l) * = Testemunha Absoluta Os resultados referentes à altura final de plantas, determinada aos 120 dias após a emergência, para os 13 tratamentos, encontram-se nas Figuras 1 e 2. Com base nas duas consistências de lodo estudadas, o maior crescimento em altura foi obtido para as plantas cultivadas com lodo seco (Figuras 1A e B). De acordo com as doses empregadas, constatase que estas se ajustaram a um modelo linear quando se aplicou o lodo calado (pastoso) (Figura 1A). As plantas cultivadas com lodo seco, apesar de não terem se ajustado a nenhum modelo estudado, se destacaram daquelas que receberam lodo calado (pastoso) em todas as doses (Figura 1A) e dentro de cada dose estudada (Figura 1B), sugerindo que a secagem preservaria melhor os nutrientes contidos no lodo digerido. O contraste do fatorial versus testemunha isoladamente, mais uma vez destaca a superioridade do fatorial (Figura 2A, B e C). Entre testemunhas (Figura 2D), maior crescimento em altura foi obtido para as plantas cultivadas mineralmente e com esterco, os quais diferiram significantemente das plantas que receberam só o solo (testemunha absoluta).

11 Para o número de capulhos/planta, observou-se, através do desdobramento da interação dose x consistência de lodo (p 0,05), que as plantas, quando cultivadas na presença do lodo seco, destacaram-se significativamente daquelas que receberam o lodo calado (pastoso), em cada dose estudada (Figura 3B). Considerando-se as doses aplicadas em cada consistência de lodo seco (Figura 3A), estas se ajustaram ao modelo quadrático, alcançando uma produção máxima de 12 capulhos por planta com o emprego de 243kgN/ha de lodo seco. Já para o lodo calado (pastoso), apesar dos dados não terem se ajustado aos modelos testados (desvio significativo), optou-se pela união dos pontos originais (Figura 3A). Observou-se que praticamente não houve influência do lodo calado na produção de capulhos. A superioridade do número de capulhos por planta, decorrentes da aplicação de lodo seco ao solo, também se expressou na Figura 4 (A, B e C), onde o fatorial foi significativamente superior às testemunhas. Entre testemunhas (Figura 4D), verificou-se que o maior número de capulhos por planta foi registrado naquelas cultivadas com o esterco e com o adubo mineral. Figura 1: Altura final de plantas do algodoeiro herbáceo BRS - verde, submetidas a diferentes doses (A) e consistências (B) de lodo, em condições de casa de vegetação. B, em cada dose, letras comparam as consistências de lodo, pelo teste de Tukey (p 0,05). Figura 2: Altura final de plantas do algodoeiro herbáceo BRS - verde, submetidas a diferentes doses e consistências de lodo, em condições de casa de vegetação. A-C, comparação entre fatorial vs testemunha e D, entre testemunhas.

12 Figura 3: Número de capulhos do algodoeiro herbáceo BRS-verde, submetido a diferentes doses (A) e consistências (B) de lodo, em condições de casa de vegetação. B, em cada dose, letras comparam as consistências de lodo, pelo teste de Tukey (p 0,05). Figura 4: Número de capulhos do algodoeiro herbáceo BRS - verde, submetido a diferentes doses e consistências de lodo, em condições de casa de vegetação. A-C, comparação entre fatorial vs testemunha e D, entre testemunhas. CONCLUSÕES De maneira geral, a higienização mais favorável em termos agronômicos foi a secagem, visto que disponibilizou mais nutrientes para o algodoeiro. E, conseqüentemente, promoveu em cada dose estudada, maior crescimento e número de capulho por planta. Entretanto, sob ponto de vista sanitário, o lodo seco apresentou concentrações elevadas de organismos indicadores de contaminação fecal e percentual elevado de ovos de helmintos viáveis, necessitando, portanto, de um maior tempo de secagem para inativar esses organismos, além de produzir um líquido percolado com condutividade elétrica elevada devido à presença de íons como o cloreto e sódio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDREOLLI, C. V.; PEGORINI, E. S.; FREGADOLLI, P.; CASTRO, L. A. R. de. Diagnóstico do potencial dos solos da região de Maringá para disposição final do lodo gerado pelos sistemas de tratamento de esgoto do município. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba: SANEPAR, v.13, n. 13, p , Janeiro a Junho, APHA (American Public Health Association), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19th ed., Washington D.C., 1995, 1040p. BELTRÃO, N. E. de M. (org.). Algodão brasileiro em relação ao mundo: situação e perspectiva, In: O agronegócio do algodão no Brasil / Embrapa Algodão, v.1, Brasília: Embrapa - Comunicação para Transferência de Tecnologia, Cap. I, p

13 BONNET, B. R. P.; LARA, A. I. de.; DOMASZAK, S. C., Manual de Métodos para Análises Microbiológicas e Parasitológicas em Reciclagem Agrícola de Lodo de Esgoto. Curitiba: PROSAB, 1998, Cap. 1, p EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), Histórico da EMBRAPA - Algodão, Disponível em: < Acesso: 02 nov EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos. Manual de Métodos de Análise de Solo. Rio de Janeiro: EMBRAPA SNLCS, 1997, 212p. GALVÁN, M. e VICTORICA, J. Implicaciones sanitárias de la presencia de huevos viables de nematodos na água para riego e necessidad de su evaluacione rápida. In: CONG. INTERAMERICANO DE ENG. SANITÁRIA E AMBIENTAL, XXVI, Lima. Anais do XXVI Cong. Inter. de Eng, Sanitária e Ambiental, Lima p. OUTWATER, A. B. Reuse of sludge and minor wastewater residuals. Boca Ratton: Lewis Publishers, 1994, 179p. RICHARDS, L.A. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. Washington: United Department of Agriculture, 1954, 160p. (Agriculture Handbook, 60). SANEPAR (Companhia de Saneamento do Paraná). Reciclagem agrícola do lodo de esgoto: estudo preliminar para definição de critérios para uso agronômico e de parâmetros para normatização ambiental e sanitária, 2ª ed. rev., Curitiba: SANEPAR, p.