I PRODUÇÃO DE BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE EFLUENTE DOMÉSTICO

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1 I PRODUÇÃO DE BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE EFLUENTE DOMÉSTICO Aline Regina Piedade (1) Acadêmica do curso de Agronomia, da Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista (FCA/UNESP), Botucatu, SP - Brasil. Bolsista de Iniciação Científica pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo. Roberto Lyra Villas Boas Engenheiro Agrônomo formado pela FCA/UNESP - Botucatu. Obteve os títulos de Mestre e Doutor em Agronomia pelo CENA/USP. Atualmente exerce a função de Professor Assistente Doutor do Departamento de Recursos Naturais, FCA/UNESP- Botucatu, na área de Solos (Fertilizantes e Corretivos). Paulo Rodolfo Leopoldo Engenheiro Agrônomo. Professor Titular do Departamento de Engenharia Rural, FCA/UNESP- Botucatu e Coordenador do grupo de pesquisadores do Laboratório de Recursos Hídricos do Departamento de Engenharia Rural - FCA/UNESP. Endereço (1) : Rua Tiradentes,240 - Vila Carolina - Botucatu - SP - CEP: Brasil - Tel: (0xx14) alinepiedade@zipmail.com.br RESUMO O principal objetivo foi estudar o aproveitamento dos resíduos orgânicos originários de um sistema de tratamento de águas servidas, retidos por caixas de decantação, o qual foram removidos periodicamente. Esses resíduos orgânicos, formados por uma parte sólida e uma líquida, passaram por um processo de biodigestão, que após o término do processo, o material biodigerido (lodo e efluente) foi aplicado na cultura do milho, visando assim sua utilização como fonte de nutrientes na agricultura, por possuírem quantidades consideráveis de matéria orgânica e nutrientes necessários às plantas. O material foi considerado digerido após o completo cessamento da produção de gás. Foram utilizados biodigestores de fluxo descontínuo (tipo batelada) e as quantidades de substrato variaram conforme os tratamentos descritos a seguir: Tratamento S10 - preenchimento do biodigestor com 10% de sólidos totais, à base de peso seco, complementado com efluente coletado junto a saída das caixas de decantação; Tratamento S15 - Idem, com 15% de sólidos totais; Tratamento S20 - Idem, com 20% de sólidos totais; Tratamento S30 - Idem, com 30% de sólidos totais; Tratamento S35 - Idem, com 35% de sólidos totais; Tratamento S50 - Idem, com 50% de sólidos totais. Assim, o método utilizado foi o delineamento envolvendo 6 tratamentos (quantidades diferentes de matéria seca total), seguidas de 2 repetições em ocasiões diferentes. Após o processo de biodigestão, o material gerado (lodo e efluente) foi empregado como fonte de nutrientes para plantas de milho conduzidas em vasos, visando comparar a eficiência do aproveitamento desse material em relação à adubação química convencional. A busca de tais objetivos visa meios simples de preservação de recursos hídricos e possibilidade de reciclagem de materiais úteis à agricultura, através de princípios possíveis de serem utilizados, sobretudo pelo pequeno produtor. Esse tipo de manejo se encontra dentro dos princípios da auto sustentabilidade, conforme previsto na Agenda 21, uma vez que se tem, através desse sistema, um ciclo praticamente fechado, com reciclagem do material retido e devolução de água tratada ao Ambiente. PALAVRAS-CHAVE: Biodigestão, Efluente, Biofertilizante, Qualidade da Água, Tratamento de Água. INTRODUÇÃO Diante da crescente preocupação com a preservação ambiental, a água ocupa papel de destaque, pois estudos mostram que sua disponibilidade será insuficiente para suprir as necessidades da população, dentro de um futuro bem próximo. Existem muitas alternativas para o tratamento das águas servidas, muitas delas complexas e onerosas e outras simples e de baixo custo (Gasi, 1988) dentre eles a biodigestão. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 A produção de biofertilizante, através da digestão anaeróbia em biodigestores, é ressaltada como um dos meios mais adequados de tratamento de efluentes com alta concentração de material orgânico e com possibilidades de utilização na produção agrícola, complementando fertilizantes minerais (Yang e Nagano, 1985; Balasubramaniam e Bai, 1996). Contudo tais estudos envolvem a aplicação de materiais oriundos da produção animal (Freis e Aita, 1990) e utilizando a biodigestão continua aplicada em sistemas que geram grande volume de efluente. Fernandes (1993) cita a utilização do lodo como fornecedor de nutrientes, atuando na melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos. Através do apresentado, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito dos resíduos orgânicos biodigeridos, oriundos de um sistema de tratamento de águas servidas de origem doméstica, nas características químicas do solo e sua ação fertilizante em plantas de milho. MATERIAL E MÉTODOS Os materiais utilizados no experimento foram gerados a partir de resíduos orgânicos retidos nas caixas de decantação de um sistema de tratamento de águas servidas de pequena comunidade rural. Os sólidos foram removidos e acondicionados em biodigestores com capacidade de 50 L, sendo Tratamento S10 (10% base peso seco de sólidos totais, completando com efluente in natura ); Tratamento S15 (idem com 15% de sólidos totais); Tratamento S20 (idem com 20% de sólidos totais); Tratamento S30 (idem com 30% de sólidos totais); Tratamento S35 (idem com 35% de sólidos totais) e Tratamento S50 (idem com 50% de sólidos totais). Amostras de lodo foram analisadas a fim de se determinar as variáveis ph, Condutividade Elétrica (CE), DQO, Sólidos Totais (ST) e Elementos Químicos, enquanto que o efluente foi analisado quanto ao ph, ST, Matéria Orgânica (MO), Relação C/N e Elementos Químicos. Após o encerramento da produção de gás (~60 dias) obteve-se dois matérias distintos: efluente biodigerido (fase líquida) e lodo biodigerido (fase sólida). As características dos materiais são mostradas na Tabela 1. Tabela 1 - Valores obtidos do efluente e lodo biodigerido, para a sua aplicação na cultura do milho. VARIÁVEIS EFLUENTE LODO ph 7,24 7,32 Condutividade Elétrica (µs/cm) 3,60 ND* DQO (mg/l) 452,95 ND* Sólidos Totais (mg/l) 2065,0 ND* Sólidos Totais Fixos (mg/l) 1482,0 ND* Sólidos Totais Voláteis (mg/l) 583,0 ND* Matéria Orgânica (g/ kg) ND* 495,0 Relação C/N ND* 11/ mg.l g.kg N 330,0 39,0 P ND* 5,24 K 61,7 1,0 Ca 62,4 28,0 Mg 13,85 2,20 S ND* 6,8 C ND* 275, mg.kg Cu 0,00 84,0 Fe 0, ,0 Na 46, ,0 Mn 0,12 88,0 Zn 0,00 586,0 * ND! não determinado. Esses materiais foram aplicados na cultura do milho como fonte nutrientes em comparação com a adubação química convencional. O experimento foi conduzido em túnel plástico, seguindo o delineamento de blocos inteiramente ao acaso, sendo as parcelas representadas por vasos de 15 L, preenchidos com Latossolo Vermelho Escuro e seis plantas por vaso. Foram feitas 5 repetições para cada um dos tratamentos, sendo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tratamento EF (aplicação do efluente biodigerido); Tratamento LD (aplicação do lodo biodigerido); Tratamento AQ (adubação química de nitrogênio na quantidade de 2,1 g/vaso) e Tratamento TT (sem adubação nitrogenada). Em todos os tratamentos, incluindo a testemunha aplicou-se 150 mg P e 120 mg K 2 O para cada kg de solo. Colocou-se 12 sementes de milho por vaso, e uma semana após a germinação deixou-se apenas seis plantas. Utilizou-se o híbrido Colorado (CE6095). As quantidades de efluente e lodo aplicadas se basearam na quantidade de N fornecida no tratamento AQ (2,1 g N), mesmo sabendo que os materiais tinham concentrações diferentes de N, cerca de 39,0 g.kg -1 para o lodo e 330 mg.kg -1 para o efluente. Portanto utilizou-se 128 g de lodo por vaso, misturados ao solo antes da semeadura. Para fornecer a referida quantidade de N foram necessários 15,2 L de efluente por vaso, divididos em 2 L após a semeadura e 2 L a cada 3 dias, pois as características do solo não permitiam a retenção de todo o volume aplicado de uma só vez. Assim sendo, a aplicação do volume total de efluente se deu aos 20 dias após a semeadura (d.a.s). Como fonte de N no tratamento AQ, utilizou-se Uréia em três aplicações iguais, antes da semeadura, aos 20 e aos 27 d.a.s. O desenvolvimento da fase experimental se deu em 50 dias, retirando-se 2 plantas aos 20; 40 e 50 d.a.s.. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Tabela 2 apresenta os resultados de massa de matéria fresca e seca da parte aérea das plantas de milho. Tabela 2 - Massa de matéria fresca e seca da parte aérea de plantas de milho para cada período de análise. Massa de matéria (g) - média 5 repetições Dias após a semeadura Tratamentos Fresca Seca Fresca Seca Fresca Seca EF 9,63 0,87 110,2 b 10,9 b 186,7 ab 19,5 ab LD 10,88 0,93 79,3 b 10,8 b 91,4 b 10,3 b AQ 13,94 1,26 193,1 a 20,0 a 257,8 a 27,9 a TT 10,53 0,86 73,9 b 10,2 b 72,0 b 6,8 b As massas de matéria fresca e de matéria seca produzidas no tratamento LD foram semelhantes aquelas obtidas em TT, devido, supostamente, ao N do lodo não estar na forma disponível para a planta. Porém, apesar de apresentar produção superior, o tratamento AQ não apresentou diferença significativa em relação a EF. A necessidade de nutrientes pelas plantas aos 40 d.a.s. foi superior à observada aos 20, nota-se que diferenças significativas ocorreram apenas em relação AQ, mostrando que tanto o efluente como lodo liberaram pequena quantidade de N. Já aos 50 d.a.s nota-se que a massa de matéria seca obtidas em EF não apresentou diferença significativa de AQ o mesmo acontecendo entre os tratamentos EF, LD e TT. Analisando-se os tratamentos EF e LD, observa-se um aumento na massa de matéria seca da ordem de 2,9 e 1,5 respectivamente, em relação a TT. Observa-se, ainda, que apesar de ser aplicada a mesma quantidade de N nos 3 tratamentos, a liberação deste se dá em períodos diferentes, sendo mais lenta para o lodo. As Tabelas 3, 4 e 5 apresentam as quantidades de nutrientes extraídas pelas plantas aos 20, 40, 50 d.a.s. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Tabela 3 - Quantidade de nutrientes na parte aérea de duas plantas aos 20 d.a.s., em função dos mg µg EF 35,7 2,46 29,6 4,90 2,39 3,66 10,7 8, ,7 16,1 LD 34,2 3,16 36,1 5,92 2,31 3,51 9,63 10, ,0 34,0 AQ 53,1 4,75 47,4 7,43 3,50 5,39 15,4 13, ,7 TT 31,6 2,68 32,4 5,73 2,35 3,62 9,49 6, ,6 17,6 Na Tabela 3 não se observam diferenças significativas nas quantidades de nutrientes obtidas para todos os tratamentos, sendo os valores para AQ superiores aos demais, o que pode ser explicado pela presença de raízes maiores que promoveram maior absorção de nutrientes. A única exceção se faz para o Zn, já que maiores quantidades foram obtidas em LD, pois o lodo apresenta grande quantidade do elemento (Tabela 1). A Tabela 4 mostra diferenças significativas para N e Mg. A quantidade de N retirada pelas plantas em relação a testemunha foi 4,6 e 2,7 vezes maior para AQ e EF respectivamente. Nota-se, ainda que LD praticamente não promoveu aumento na quantidade de N. Considerando AQ como o máximo de N disponível para a planta, pode-se concluir que EF forneceu cerca de 59% de N em relação ao adubo químico e que o fornecimento chega a 73% aos 50 d.a.s. Na Tabela 5, plantas do tratamento LD mostram absorção 1,4 vezes maior de N comparadas com TT porém, quando comparadas com AQ, retiram apenas 19% do N, próximo ao dado como taxa de mineralização do lodo, que é 20% segundo USEPA (1993). Tabela 4 - Quantidade de nutrientes na parte aérea de duas plantas aos 40 d.a.s., em função dos mg µg EF LD AQ TT ,3 71 Tabela 5 - Quantidade de nutrientes na parte aérea de duas plantas aos 50 d.a.s., em função dos mg µg EF LD AQ TT ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 CONCLUSÕES O efluente e lodo aumentaram a massa de matéria seca da parte aérea das plantas, respectivamente em 2,9 e 1,5 vezes em relação as plantas que não receberam N. A quantidade de N nas plantas de EF foi 59% da quantidade de N nas plantas de AQ aos 40 d.a.s e 73% aos 50 d.a.s. Para LD, ainda aos 50 d.a.s. a quantidade de N nas plantas foi de 19% em relação a AQ. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIAS 1. BALASUBRAMANIAN, P.R. e BAI, R.K. Biogás plant efluent as na organic fertilizer in monossex, monoculture of fish. Bioresouce Thechnology, 55: , FERNANDES, F.; PIERRO, A.C. & YAMAMOTO, R.Y. Produção de fertilizante orgânico por compostagem deo lodo gerado por estações de tratamento de esgoto. Pesq. Agropec. Brasileira, Brasília, V.28, n.5, p , maio FRIES, M.R.; AITA, C. Aplicação de esterco bovino e efluente de biodigestor em solo podozólico vermelho-amarelo: Efeito sobre a produção de matéria seca e absorção de nitrogênio pela cultura do sorgo. Revista Centro de Ciências Rurais, Santa Maria, V.20, n.1-2, p GASI,T.M.T. Opções para tratamento de esgoto de pequenas comunidades. Série Manuais3, CETESB, S. Paulo, p. 5. USEPA (United States Environmental Protection Agency). Federal Register, 58 (32): Washington, D.C YANG,P.Y.e NAGANO,S. A potential treatment alternative for swine wastewater in tropics.water Sci.Tech.,17:819-31, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5