Andréia Cristina Ferreira

Cleverson Vitório Andreoli

Beatriz Monte Serrat Prevedello

A reciclagem agrícola tem sido considerada a melhor opção para a disposição final do biossólido em todo o mundo, principalmente por causa de sua segurança ambiental.

Para que o lodo seja utilizado, com segurança como fertilizante agrícola, é necessário processá-lo corretamente. O processo de higienização é indispensável, pois reduz a quantidade de patógenos presentes no biossólido.

Os resultados mostraram que na primeira descarga os tratamentos utilizando solarização com e sem revolvimento foram os mais eficientes, apresentando 0,34 e 1,44 ovos/ g/ MS após 28 dias de experimento, apresentando um percentual de redução de 97,48% e 89,33% respectivamente. Na segunda descarga, os tratamentos com estufa plástica e biogás com e sem revolvimento destacaram-se dos demais apresentando 5,06 e 3,99 ovos g/ MS, alcançando uma redução de 89,84% e 92,00% respectivamente. Já na terceira descarga os três melhores resultados obtidos foram os tratamentos utilizando estufa associada ao biogás, solarização com e sem revolvimento com 9,05, 9,33 e 7,91 ovos/g/MS com uma redução de 84,51%, 84,03% e 86,46% respectivamente.

Estes valores ainda não atendem às normatizações internacionais, nem à Instrução Normativa proposta pelo Estadodo Paraná que preconizam 0,25 ovos viáveis/g/MS, porém, alguns dos valores chegam muito próximo ao estabelecido, demonstrando a eficiência do experimento ao objetivo proposto, que era o de di-minuir o número de ovos de helmintos viáveis presentes no lodo.

Palavras-chave: lodo de esgoto, ovos de helmintos, biogás, higienização

Biosolid recycling for farming purposes has been considered the best option for biosolid deposit worldwide, especially because it is safe to the environment.

In order to safely use sludge as a fertilizer it must be correctly processed. A previous hygienization process is mandatory, in order to reduce pathogen amount in the biosolid.

Results have shown that, at the first discharge, the most efficient treatments were those that used soil solarization (raked and unraked soils). In a 28-day experiment with 0.34 and 1.44 eggs/g/MS, there was a 97.48% and 89.33% reduction respectively. At the second discharge, the most efficient treatments were the plastic greenhouse, and biogas (raked and unraked): 5.06 and 3.99 eggs/g/MS with a reduction of 89.84% and 92.00% respectively. At the third discharge, the three best results were achievedwith treatments using greenhouse associated to biogas, soil solarization (raked and unraked soils): 9.05, 9.33 and 7.91 eggs/g/MS with a reduction of 84.51%, 84.03% and 86.46% respectively.

These results still fail to fulfill international standards or the Standard proposed by the State of Paraná (0.25 viable eggs/g/MS), however, some of them come very close to fulfilling the standard evidencing that the experiment was efficient in terms of the proposed objective that was to reduce the number of viable helminth eggs in the sludge.

Key words: sludge, helminth eggs, biogas, hygienization

O uso do lodo na agricultura é a alternativa de disposição final que apresenta menores impactos ambientais negativos, desde que sejam observados o conteúdo de metais pesados, lixiviação de nitrogênio e sua eficácia no sistema de higienização.

Para a efetivação de seu uso como fertilizante e condicionante do solo, precauções devem ser tomadas principalmente para que os organismos patogênicos não contaminem o ambiente e não comprometam a qualidade das culturas para alimentação animal e humana (ANDREOLI et al., 1994).

Segundo EPA (1991), as taxas de inativação dos microrganismos variam com o tipo e sua condição, método de aplicação do lodo, grau de predação, competição com outros organismos, condições atmosféricas e a composição físico-química do solo. Alguns processos de tratamento do lodo podem ser empregados para o controle de patógenos e redução de vetores, como: compostagem, pasteurização, digestão aeróbia, digestão anaeróbia, radiação gama, radiação beta, hipercloração, inergização pela cal e secagem térmica (EPA, 1992). Aeficiência destes métodos depende da natureza do patógeno existente no lodo bem como da qualidade operacional dos mesmos.

O aumento populacional e a crescente industrialização são fatores que promovem o agravamento da problemática de produção de resíduos sólidos urbanos, que mesmo após sofrerem tratamento, ainda apresentam potencial poluidor e contaminação por organismos patogênicos. Seu manejo inadequado contribui significativamente para a degradação da qualidade ambiental, podendo se tornar, sem os devidos cuidados, num dos maiores poluidores do solo, da água, do ar e ainda oferecer riscos à saúde pública (FILHO, 1999).

Este trabalho consistiu no monitoramento da temperatura e do tempo sobre a influência na redução de ovos de helmintos presentes em lodo digerido anaerobiamente em escala real, por meio do uso de estufa plástica sobre leito de secagem, revolvimento da massa de lodo e injeção de calor a partir dos gases gerados no processo de tratamento de esgoto por meio de Reator Anaeróbio de Lodo Fluidizado (Ralf) determinando o uso seguro do produto como fertilizante agrícola e descaracterizando seu papel de agente veiculador de doenças.

Dentre os fatores biológicos limitantes ao uso do lodo na agricultura destacam-se os patógenos, presentes no esgoto doméstico que ao precipitar se concentram nos lodos provenientes dos sistemas de tratamento. A presença destes agentes patogênicos, ainda que substancialmente reduzida, pode causar problemas devido à sua possibilidade de disseminação pelo meio ambiente (ILHENFELD et al., 1999)

A densidade de patógenos presente no lodo de esgoto de uma determinada localidade é bastante variável e depende das condições socioeconômicas da população, das condições sanitárias, da região geográfica, da presença de animais vivendo na rede, da presença de indústrias agroalimentares e do tipo de tratamento a que o lodo foi submetido. Pode diferir ainda de acordo com a natureza do efluente, o tipo de estação e dentro de uma mesma estação ela pode variar de um período para outro (THOMAZ-SOCCOL et al., 1998).

Os diferentes graus de atividade biológica e as concentrações destes agentes patogênicos definem a sua virulência que, associada às condições do meio e à susceptibilidade dos hospedeiros, pode se refletir em algumas alterações na saúde das populações. Deve-se ressaltar, portanto, que o grau de contaminação da população estabelece base potencial de disseminação das doenças. Portanto, as ações que melhorem o quadro sanitário trarão, também, reflexos positivos relativos à segurança do uso do lodo na agricultura (SANEPAR, 1997a).

No Brasil, os agentes patogênicos constituem-se em um importante elemento de limitação ao uso do lodo na agricultura, porém, é o fator mais facilmente controlado pela adoção de soluções técnicas de higienização que levem à eliminação do patógeno (FERRREIRA, et al., 1999c). No Estado do Paraná, para fins de caracterização do perfil sanitário do lodo, foram estabelecidos os seguintes indicadores: ovos de helmintos e coliformes fecais. Uma vez realizado o controle desses patógenos, os demais estarão automaticamente em níveis admissíveis, não proporcionando riscos aos usuários do produto e ao ambiente. O limite para esses organismos está especificado na tabela 1.

FONTE: FERNANDES, F.; LARA, A.; ANDRELI, C.V.; PEGORINI, E.S. Normatização para reciclagem agrícola do lodo de esgoto in Reciclagem de Biossólidos: Transformando problemas em soluções. Curitiba: SANEPAR, FINEP,1999.

O uso do lodo de esgoto na agricultura deve, portanto, considerar alternativas de desinfecção, de forma a reduzir a quantidade de agentes patogênicos e correlacionar restrições de uso segundo a qualidade alcançada, afim de permitir que as condições do meio garantam o uso seguro deste material (SANEPAR, 1997a)

 O aparato experimental foi instalado na Companhia de Saneamento do Paraná, nas dependências da Estação de Tratamento de Esgoto Guaraituba, no bairro Guaraituba, situada no município de Colombo-PR, na Região Metropolitana de Curitiba, e segundo a classificação de KOEPPEN sob clima cfb, mesotérmico úmido, com temperaturas médias do mês mais quente menor que 22 ºC e mês mais frio menor que 18 ºC, com geadas severas e freqüentes, sem estação seca, com latitude 25º26’ e longitude 49º16’ a 947 metros de altitude (IAPAR, 1978).

Os tratamentos utilizados no experimento tiveram o objetivo de verificar o comportamento do lodo em relação à desinfecção. Assim, foram estudados, em quatro leitos de secagem, medindo 10,0 x 5,0m, oito processos diferenciados que consistiram nos referidos tratamentos, onde quatro deles foram cobertos com filme transparente 100m UV, dois ficaram a céu aberto e dois foram cobertos com filme plástico transparente, constituindo os tratamentos de solarização.

Assim, os oito tratamentos utilizados seguem:

1. Testemunha com revolvimento;

2. Testemunha sem revolvimento;

3. Estufa plástica com revolvimento;

4. Estufa plástica sem revolvimento;

5. Estufa plástica com biogás e com revolvimento;

6. Estufa plástica com biogás e sem revolvimento;

7. Solarização com revolvimento;

8. Solarização sem revolvimento.

Na mureta que subdividiu os leitos, foi colocada uma comporta para permitir a passagem do lodo líquido no momento da descarga. As figuras 1 e 2 ao lado mos-tram uma das descargas ocorridas e a divisão dos leitos de secagem.

Figuras 1 e 2 Momento da descarga de lodo e divisória dos leitos de secagem

O biogás, subproduto do tratamento anaeróbio do esgoto, liberado pelas estações de tratamento para a atmosfera, foi utilizado para aquecimento e conseqüente aumento da temperatura dentro das estufas plásticas nos tratamentos 5 e 6 (Figura 3, ao lado)

Figura 3 - Queima do biogás em leito de secagem

O possível retorno do gás ao Ralf poderia ocasionar uma explosão, assim, buscou-se uma alternativa que oferecesse segurança à estação e que fosse economicamente viável. Umas das possibilidades foi a instalação de uma válvulacorta-chamas situada na canalização interna à estufa, próximo aos bicos queimadores, porém, economicamente, em escala real, o custo ficaria impraticável. Assim, buscou-se por meio da construção do selo hídrico, uma maneira econômica e segura de evitar o retorno do gás ao Ralf.

Toda canalização externa foi construída em tubos de PVC e a interna em ferro galvanizado, a 0,5 m do fundo do leito de secagem, instalando-se quatro bicos queimadores em cada tratamento.

1. Temperatura e umidade relativa externa à estufa (3 determinações diárias), utilizando higrômetro;

2. Temperatura e umidade relativa interna à estufa (3 determinações diárias), utilizando higrômetros e termômetros, sendo um termômetro para cada tratamento e um higrômetro disposto no centro da estufa;

3. Temperatura do lodo (3 determinações diárias), utilizando Termopar;

4. Níveis de ovos de helmintos pela metodologia demonstrada por YANKO (1987);

As análises do lodo em relação a ovos de helmintos foram realizadas a cada cinco dias e teve por objetivo a caracterização do níveis de contaminação discriminando o número e a viabilidade de ovos de helmintos. A metodologia para a determinação foi realizada por diluição, centrifugação e contagem em Câmara de Sedwick e Ratter e da viabilidade após incubação a 28ºC por quatro semanas, conforme descrito por YANKO modificado por THOMAZ-SOCCOL (2000). Essas análises foram realizadas no laboratório da UFPR/SCB/Patologia Básica.

O revolvimento do lodo dentro dos leitos foi realizado manualmente a cada sete dias, utilizando-se rastelos, tendocomo objetivo a exposição das camadas inferiores do lodo para a superfície.

No processo de secagem natural, os fatores ambientais como precipitação e insolação são imprescindíveis para avaliação da eficiência na remoção da umidade e na inviabilização dos ovos de helmintos presentes no lodo.

A tabela 2 mostra os valores médios mensais para os fatores mencionados, durante o período de avaliação. O observado é o que predomina na região, ou seja, o período de precipitação se intensifica nos meses de janeiro e fevereiro, conseqüentemente, a insolação no período diminui. O conjunto desses dois fatores explica a ação proporcionada nos tratamentos com e sem estufa.

Há que se destacar, que mesmouma contagem "zero" não garante que o lodo esteja completamente livre dos ovos de helmintos, tendo em vista que nenhuma das metodologias de enumeração garante um percentual de recuperação de 100% dos ovos eventualmente presentes nas amostras processadas. Outro fator considerando a contagem e viabilidade diz respeito à própria coleta de amostras, pois a distribuição dos ovos torna-se muito heterogênea ao longo do perfil.

Os resultados da tabela 3 mostram os valores iniciais, finais e a porcentagem de redução de ovos de helmintos nos oito tratamentos estudados, comparando as três descargas de lodo realizadas.

Na estação de tratamento duas fontes de energia de baixíssimo custo são a queima dos gases gerados durante o tratamento e a energia solar captada pelo efeito estufa. A colocação de filme plástico transparente sobre a estufa, visando criar o efeito estufa, também protege os leitos das chuvas. É importante ressaltar que tanto a elevação da temperatura quanto a redução da umidade têm efeito desinfectante.

Para que uma espécie possa sobreviver e multiplicar-se em dada situação necessita encontrar no meio todos os materiais e condições indispensáveis à sua fisiologia. As necessidades variam de espécie para espécie, sendo que para o caso dos helmintos, de acordo com REY (1991) dentre os agentes físicos mais importantes como fatores limitantes, deve-se destacar a temperatura, a luz, o oxigênio e a água ou a umidade, esta diretamente relacionada com a temperatura. A ação da temperatura nos tratamentos que utilizaram estufa, biogás e solarização tornam-se totalmente benéficas na ação contra os helmintos, pois o aumento da temperatura faz com que enzimas, principalmente a albumina que faz parte da constituição do microrganismo, diminuam ou percam totalmente sua capacidade funcional, sendo sua estrutura totalmente modificada pelo efeito térmico.

Já a umidade juntamente com a incidência solar e a temperatura, constitui importante fator limitante ao desenvolvimento fisiológico do microrganismo, pois o teor de água do meio pode modificar efeitos da temperatura sobre os organismos.

Em relação à umidade do lodo para o processo de higienização pode-se considerar que cistos de protozoários, ovos e larvas de alguns helmintos pertencentes ao filo dos platelmintos mostram-se geralmente muito mais sensíveis à dessecação, quando encontrados no meio exterior (REY, 1991). Assim, relacionando os dados de eficiência de secagem e desinfecção percebe-se que na segundae terceira descargas esta reação ocorreu nos tratamentos estufa com biogás e estufa com biogás e revolvimento, mostrando a inter-relação entre a falta de umidade com a inviabilização dos ovos. Porém, verificando os resultados para helmintos nos tratamentos solarização e solarização com revolvimento, percebe-se que os resultados foram bem satisfatórios, tendo uma situação totalmente contrária a anterior, pois a quantidade de água foi bem superior aos outros tratamentos. O que ocorre nesse caso é a inviabilização pelo aumento da temperatura da água que conduz o calor até a massa de lodo.

Assim, serão encontrados nos resultados do trabalho valores que preconizam a ação da umidade como fator limitante induzida pelos casos: inviabilização dos ovos por dessecação, pela falta de água ou pelo excesso de umidade e pelo aquecimento da mesma.

A discussão abaixo mostra os resultados separadamente para os fatores utilizados nos tratamentos, considerando sua ação diante da higienização do material.

Dentre todos os oito tratamentos utilizados no experimento, observa-se que há uma tendência para uma eficiência maior nos tratamentos solarização com e sem revolvimento. Assim, na primeira descarga foram os mais eficientes chegando a níveis bastante baixos, quase alcançando os níveis preconizados pelas normatizações vigentes, porém na segunda descarga, a eficiência dos tratamentos que utilizaram biogás aliado à estufa plástica foram superiores aos demais. Isso pode ser explicado pelas adaptações feitas no sistema de biogás para essa descarga, que proporcionou maior eficiência ao processo, pois contava com as chamas acesas durante um período aproximado de 24 horas/dia, o que não aconteceu com a primeira e terceira descargas, onde ficava ligado por um período aproximado de 10 horas/dia. Com isso, na terceira descarga os tratamentos com solarização tiveram eficiência superior aos demais, com proximidade apenas do tratamento 4, que utilizou estufa e biogás com revolvimento.

A figura 4 mostra os resultados para ovos de helmintos para todos os oito tratamentos, considerando as três descargas de lodo realizadas.

Relacionando esses dados de redução e fazendo um comparativo com valores em porcentagem, na primeira descarga os tratamentos com solarização tiveram um índice de redução de 97,48 e 89,33%; a segunda descarga apresentou os tratamentos com estufa e biogás com um índice de 89,94 e 91,99% e a terceira descarga apresentou os tratamentos estufa com biogás com revolvimento e solarização com e sem revolvimento com índices de 84,51, 84,03 e 86,46%, respectivamente.

Em relação à ação do revolvimento nos tratamentos adotados quando comparados aos tratamentos que não utilizaram o processo, pode-se verificar que teve ação negativa no tratamento com estufa, provavelmente por expor as camadas mais úmidas à uma temperatura ótima de desenvolvimento do ovo; o tratamento testemunha teve uma leve redução de eficiência com o processo, pela mesma explicação ao tratamento com estufa; o tratamento com estufa e biogás apresentou o melhor desempenho de todos os tratamentos, pois, expunha o lodo à uma temperatura maior proporcionada pela superfície e a solarização, como esperado, não apresentou resultados, pois, o processo proporcionou uma condição de igualdade em todo perfil do lodo.

Portanto, apesar dos valores ainda estarem acima dos valores da EPA e da própria Instrução Normativa Paranaense sobre higienização do lodo para a reciclagem de lodo de esgoto, o experimento mostrou uma grande redução de patógenos, tendo em vista as condições adotadas em campo, podendo ser utilizados em áreas de reflorestamento ou para recuperação de áreas degradadas. Para ser utilizado na agricultura esse lodo deverá ser complementado com uma dosagem de cal virgem, porém, os níveis a serem adicionados serão bem menores que os normalmente colocados.

De acordo com as condições monitoradas no experimento, pode-se fazer as seguintes conclusões:

Os tratamentos com biogás apresentaram um melhor desempenho para a inviabilização de ovos de helmintos quando seu sistema de instalação estava em condições ideais de funcionamento.

A solarização apresentou ótimos resultados para higienização, sendo totalmente ineficiente para a secagem. Os ovos apresentaram uma sedimentação natural no fundo do leito, podendo subestimar a amostragem em relação ao nível real de ovos de helmintos.

O revolvimento apresentou ação negativa para tratamentos com estufa, tendo uma leve redução nos tratamentos testemunha, um melhor desempenho na estufa com biogás e indiferente para solarização.

Em termos gerais, o processo de revolvimento não se mostrou eficiente e tecnicamente viável para os tratamentos testados, e para leitos convencionais (testemunha) em dias de chuva, o revolvimento torna-se totalmente inadequado;

O biogás produzido no reator e canalizado para a estufa, proporcionou maior inviabilização de ovos de helmintos, quando comparado com os demais tratamentos.

COMPANHIA DE SANEAMENTO DO PARANÁ. Reciclagem Agrícola do Lodo de Esgoto: estudo preliminar para a definição de critérios para uso agronômico e de parâmetros para normatização ambiental e sanitária. Curitiba : SANEPAR, 1997. 84p.

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INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ. Cartas climáticas básicas do Estado do Paraná. Londrina, PR. : IAPAR, 1978. 41 p.

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REY, l. Parasitos e doenças parasitárias do homem nas Américas e na África. 2. ed. Rio de Janeiro : Guanabara Koogan, 1991. 731p.

THOMAZ-SOCCOL, V. Aspectos Sanitários do Lodo de esgoto In: SEMINÁRIO SOBRE GERENCIAMENTO DE BIOSSÓLIDOS DO MERCOSUL, 1., 1998, Curitiba. Anais... Curitiba, PR., 1998. p. 65-72.

engenheira agrônoma, MSc. em Ciência do Solo pela UFPR, pesquisadora bolsista DTI/RHAE – CNPq da Sanepar

engenheiro agrônomo, dr. em Meio Ambiente e Desenvolvimento pela UFPR, engenheiro de desenvolvimento da Sanepar e professor do Departamento de Solos da UFPR

engenheira agrônoma, dra. em Agronomia, área de concentração em Solos e Nutrição de Plantas, professora adjunta do Departamento de Ciência do Solo da UFPR.