Lodo de tratamento de água vira fertilizante de liberação lenta em parceria Embrapa-Sabesp

Grânulos fertilizantes produzidos usando lodo de ETA como matéria-prima. Foto: Alefe Folha

• Processo hidrotérmico isola o alumínio tóxico e converte o lodo de estações de tratamento de água (ETAs) em mineral enriquecido com nitrogênio e potássio.
• Experimentos em casa de vegetação mostraram eficiência agronômica em gramíneas até três vezes superior à das plantas de controle.
• Grânulos fertilizantes atuam também como veículo protetor para a bactéria benéfica Bacillus megaterium por quase cinco meses.
• Inovação busca solucionar o passivo das ETAs de São Paulo, que geram 124 mil toneladas por ano de lodo ao custo de 300 reais por tonelada.
• Próxima etapa busca parceiros industriais para testes em escala-piloto, validação no campo e registro no Ministério da Agricultura e Pecuária.
• Uma rota nanotecnológica capaz de transformar o lodo de Estações de Tratamento de Água (ETAs) em fertilizante de liberação lenta foi desenvolvida pela Embrapa em parceria com a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp). Por meio de processo hidrotérmico, a inovação neutraliza o alumínio tóxico do resíduo e incorpora nutrientes como nitrogênio e potássio. O processo converte em insumo agrícola um passivo ambiental que representa um desafio logístico e financeiro para empresas de saneamento.
  O aproveitamento do lodo de ETA é limitado por características como composição variável, baixo teor de matéria orgânica e, principalmente, elevados teores de sais de alumínio. A tecnologia desenvolvida busca superar essas limitações e possibilita que o fertilizante, produzido na forma de grânulos, atue como veículo para microrganismos benéficos às plantas (veja quadro abaixo).

  Com resultados positivos obtidos em laboratório e em casa de vegetação, o próximo passo é prospectar empresas para estruturar um projeto-piloto industrial e avaliar a produção em maior escala, integrando fertilização e proteção biológica.

  Resíduo tóxico se transforma em insumo para plantas

  Diferentemente do lodo de esgoto gerado nas estações de tratamento de efluente (ETEs), que apresenta elevada matéria orgânica e já vem sendo estudado para uso agrícola, o lodo de ETA possui baixa carga orgânica e elevada concentração de sais de alumínio provenientes dos coagulantes utilizados no tratamento da água. Segundo o coordenador do projeto na Embrapa Instrumentação (SP), Caue Ribeiro, o alumínio livre pode ser tóxico às plantas e prejudicar o desenvolvimento das raízes e a absorção de nutrientes, como o fósforo.

  “A tecnologia desenvolvida transforma esse resíduo em matéria-prima para insumos agrícolas, agregando valor a um material que tradicionalmente representa custos de manejo e de descarte, com potencial para aumentar a eficiência do uso de nutrientes”, diz Ribeiro.

  O projeto, liderado pela Embrapa Instrumentação, contou com a participação da Embrapa Pecuária Sudeste (SP) e da Embrapa Meio Ambiente (SP) e apoio do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). O projeto teve também suporte da Embrapa Suínos e Aves (Concórdia, SC) e da Embrapa Agroenergia (DF), em experimentos paralelos com uso de outras fontes. O estudo, desenvolvido durante quatro anos, envolveu mais de R$ 2,7 milhões e uma equipe multidisciplinar.
   
  Geração e destinação do lodo pela Sabesp

  A Sabesp gera cerca de 124 mil toneladas de lodo desidratado por ano nas 208 ETAs que operam no estado de São Paulo. O transporte, realizado principalmente por caminhões, pode chegar a 16 viagens diárias nas maiores unidades, e o custo médio de transporte e destinação é de aproximadamente 300 reais por tonelada.

  Segundo Marco Barros, diretor corporativo de Produção de Água, Tratamento de Esgoto e Manutenção Estratégica da Sabesp, um dos desafios da companhia é encontrar alternativas sustentáveis para o aproveitamento desse material e reduzir sua destinação a aterros sanitários. “A pesquisa desenvolvida na ETA Vargem Grande Paulista, em parceria com a Embrapa, segue nessa direção”, diz o diretor.

  Segundo ele, a expectativa é consolidar uma alternativa aplicável também a outras estações com características semelhantes. Entre as próximas etapas, Barros aponta a validação agronômica em campo e os procedimentos necessários para eventual registro do produto no Ministério da Agricultura e Pecuária (Mapa).
   
  Rota de conversão

  Os pesquisadores desenvolveram uma rota de conversão hidrotérmica para produzir concentrados zeolíticos – minerais compostos de silício e alumínio – a partir do lodo de ETA. O material obtido é utilizado na formulação de grânulos fertilizantes, combinados com amido plastificado com ureia, para formar um fertilizante de nitrogênio (N) e de potássio (K) de liberação lenta. O processo ocorre em autoclave, sob condições controladas de temperatura e pressão.

  Segundo a pesquisadora de pós-doutorado Raquel Cardoso Machado, o tratamento reorganiza as partículas do resíduo, formando cristais de sodalita, um tipo de zeólita. Esse material retém o alumínio em suas estruturas, reduzindo a possibilidade de ele ser liberado no ambiente. Com isso, o insumo pode se tornar adequado à aplicação em lavouras.

  A sodalita também pode ser utilizada na recuperação de potássio presente em digestatos (efluentes) da suinocultura. O grânulo fertilizante incorpora o nitrogênio e o potássio (NK) em sua matriz, com alta resistência física e biodegradação gradual no solo, transformando o resíduo em uma fonte rica desses macronutrientes essenciais às plantas.

  

  Avaliação agronômica

  Experimentos em casa de vegetação conduzidos na Embrapa Pecuária Sudeste utilizaram azevém (Lolium multiflorum) e capim-piatã (Urochloa brizantha) como plantas-modelo. Os resultados mostraram aumento da eficiência agronômica, principalmente na produção de biomassa e na absorção de nutrientes.

  Segundo Alberto Bernardi, pesquisador da Embrapa Pecuária Sudeste, os testes com as gramíneas avaliaram se a sodalita seria capaz de liberar nitrogênio e potássio gradualmente, aumentando sua eficiência e reduzindo perdas. “Além das avaliações agronômicas, realizamos: avaliação química para determinar os macro- e micronutrientes como fósforo, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês e zinco; e análise por espectroscopia fotoacústica e cromatografia iônica para confirmar que o nitrogênio não estava sendo perdido por volatilização na forma gasosa ou solubilizado e infiltrado no solo”, afirma a pesquisadora Ana Rita Nogueira, coordenadora das análises químicas.

  “A zeólita retém mais o nitrogênio, evita a emissão de gases e mantém os nutrientes disponíveis para que as raízes das plantas os absorvam em maior quantidade”, explica Nogueira, também pesquisadora da Embrapa Pecuária Sudeste. No azevém, os tratamentos contendo sodalita granulada apresentaram eficiência agronômica duas a três vezes superior à do controle. Tendência semelhante foi observada para a braquiária, embora com menor diferença em relação ao controle.

  Para Bernardi, além de agregar valor ao resíduo, a tecnologia pode contribuir para aumentar a eficiência dos fertilizantes. Esse aspecto é especialmente relevante considerando que o Brasil importa cerca de 80% da ureia consumida e que parte do nitrogênio aplicado pode ser perdida por volatilização.

  Seleção de microrganismo
  Além da nutrição mineral, a formulação foi avaliada como veículo para microrganismos promotores do crescimento vegetal. Nos testes realizados, o grânulo não se mostrou adequado para incorporação do fungo Trichoderma asperelloides, utilizado no controle biológico de doenças, mas apresentou compatibilidade e viabilidade para a bactéria Bacillus megaterium, que pode favorecer o crescimento das plantas e melhorar o aproveitamento de nutrientes.

  A bactéria foi incorporada aos grânulos e monitorada por quase cinco meses, demonstrando que o grânulo pode atuar como veículo protetor para armazenamento e aplicação de inoculantes biológicos.

  Uso do lodo in natura

  Na Embrapa Meio Ambiente, foram avaliados os efeitos da incorporação de dois tipos de lodo de ETA em um latossolo tropical, em doses que variaram de 0% a 100%, com o objetivo de determinar concentrações adequadas para seu uso in natura. Em estudo para obtenção do título de doutorado, Paul Esteban Pherez Perrony observou diferentes resultados com milho e feijão cultivados em casa de vegetação.

  “O feijão apresentou sensibilidade moderada, com redução da biomassa em doses superiores a 25%, enquanto o milho tolerou a incorporação de lodo em concentrações de até 50%”, disse Perrony.

  Embora tenha sido observado acúmulo de metais nos tecidos vegetativos das plantas submetidas às doses mais elevadas, não houve acúmulo nos grãos.
  Outro resultado, segundo o autor do estudo, foi a redução das concentrações de alumínio nos grãos de feijão. “O silício livre e o quartzo fornecidos pelos lodos contribuíram para essa redução, com os níveis de alumínio passando de 31,26 mg/kg no tratamento-controle para aproximadamente 20 mg/kg”, observou Perrony.

  Com base nos resultados obtidos em casa de vegetação, Wagner Bettiol, orientador do doutorando, aponta que a aplicação de doses adequadas pode viabilizar a reutilização agronômica do lodo de ETA. “Para a produção de alimentos, os resultados indicam o uso de doses de até 5% em proporção peso por peso. Já para a construção de tecnossolos e a restauração de áreas degradadas, doses de até 15% (p/p) mostraram-se adequadas, sem provocar distúrbios nutricionais significativos nas condições avaliadas”, afirma o pesquisador.

  Em outro estudo, o lodo de ETA in natura foi avaliado como fertilizante, em combinação com Trichoderma asperelloides, para o manejo da murcha de Fusarium, doença causada por Fusarium oxysporum f. sp. cubense. De acordo com Bettiol, os resultados são relevantes porque indicam que, nas condições avaliadas, o uso do lodo de ETA como fertilizante não aumentou a severidade da doença estudada.

  Contato:
  Embrapa Instrumentação
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  Telefone: (16) 99994-6160 

  Embrapa Pecuária Sudeste
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  Telefone: (16) 3411-5625

  Embrapa Meio Ambiente
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  Telefone: (19) 3311-2611

  Colaboração Sabesp