viabilidade ambiental da fertirrigaÇÃo de...

VIABILIDADE AMBIENTAL DA

FERTIRRIGAÇÃO DE EUCALIPTO COM

PERCOLADO DE ATERRO SANITÁRIO

TRATADO FOTOELETROQUIMICAMENTE

Apresentação final para a disciplina Seminário de Tese

Coordenador: Prof. Dr. Ivan Luiz Marques Ricarte

04 de novembro de 2015

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA – LIMEIRA - SP

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA

FABIANE KAREN GODOY

INTRODUÇÃO

Crescente aumento populacional e aumento da geração

dos resíduos sólidos urbanos: 35,4%, em 2000, para

58,3%, em 2008 (BRASIL, 2013);

PNRS: fim dos lixões! (2018-2021);

Aumento crescente da geração de percolado (chorume);

Tratamentos convencionais não são eficientes para o

percolado;

Crise hídrica: reuso de águas residuárias;

Problema: geração e destinação de percolado de aterro

sanitário.

PROBLEMA DA PESQUISA

Figura 4. Mapa conceitual dos tópicos abordados na revisão bibliográfica que

geraram o tema central.

QUESTÃO DA PESQUISA

Através da fertirrigação do eucalipto com água e

diluições de percolado de aterro sanitário tratado

por POAs, por dois anos, será possível o reuso do

percolado sem causar alterações dos micro e

macronutrientes e metais pesados, no solo e na

solução do solo, e ainda obter produtividade da

cultura semelhante ao manejo convencional?

BASE TEÓRICA

Percolado de aterro:

Efluente líquido gerado pela decomposição anaeróbia dos

resíduos sólidos urbanos classe IIA;

As características e o volume gerado dependem: dos

resíduos depositados, tempo de vida do aterro,

procedimentos operacionais e da estação do ano.

Elevada DBO e baixa biodegradabilidade

Cor escura; pH ácido

Altos níveis de N, Na, Cl e metais pesados.

Principais

características físico-

químicas:

Decreto 8468/1976: Art. 17 – “Os efluentes de qualquer

natureza somente poderão ser lançados nas águas

interiores ou costeiras, superficiais ou subterrâneas,

situadas no território do Estado, desde que não sejam

considerados poluentes...”

Figura 2: Aterro Sanitário de Itapira -SP - Lagoa de Chorume

BASE TEÓRICA

Alternativa ao tratamento convencional de efluentes

processos oxidativos avançados (POAs) geração de

radical hidroxila (HO·), que possui um elevado poder

oxidante que degrada a matéria orgânica (CO2 + H2O);

Sistema fotoeletrocatalítico: reatores modulares

compostos por 2 eletrodos - placas metálicas de titânio

revestidas de óxidos semicondutores. Sobre um deles

incide a radiação ultravioleta.

BASE TEÓRICA

ALTERNATIVA: POAs

Formação dos oxidantes (• OH)

Geração de

radicais

oxidantes

Figura 2.1: Princípios eletrônicos de um processo fotoquímico numa partícula de fotocatalisador.

BV: Banda de valência; BC: banda de condução.

h+/ e-: par elétron-lacuna; h: radiação externa.

BASE TEÓRICA

e- é retirado

do orbital

e-

h+

UV

Partícula

de TiO2

Óxido + (•OH)

Superóxido

• OH

• O2

BASE TEÓRICA Oxidação dos poluentes

Oxidação

completa:

CO2 + H2O

Óxido + (•OH) Superóxido

Oxidação

parcial

ESTADO DA ARTE

Na China, os tratamentos à base de membrana incluindo

processos de microfiltração, a ultrafiltração, nanofiltração e

osmose reversa surgiram como alternativas viáveis de

tratamento para os percolados chineses (RENOU et al,

2008;. LI et al., 2007, 2010; ZHANG et al., 2013).

Os processos oxidativos avançados, a precipitação

química com coagulantes sintéticos (polímeros),

tratamento em reatores UASB (RAFA) e a osmose reversa

tem sido amplamente usados nos países da Europa para o

tratamento de percolado (RENOUA et al, 2008).

TODO PERCOLADO DE ATERRO SANITÁRIO é a

destinado para Estações de Tratamento de Esgotos -

ETEs, para tratamento conjunto com os esgotos

sanitários (comunicação pessoal*).

*Informação oficial da Companhia Ambiental do Estado de

São Paulo (CETESB) através do Sistema de Informação ao

Cidadão (SIC), em 17 de outubro de 2014, enviado ao correio

eletrônico pessoal da candidata.

ESTADO DA ARTE

ALTERNATIVA: POAs (LOURES et al., 2013)

APLICABILIDADE:

Química em geral (fármacos, corantes, fenóis);

Papel e celulose;

Têxtil;

Galvânica;

Semi-jóias;

Percolado de aterro sanitário.

VANTAGENS:

Remoção de cor, turbidez, nitrogênio;

Não há custos com reagentes;

Não gera qualquer espécie de resíduo;

Geram água de reúso;

Atende a legislação ambiental para lançamento dos efluentes.

Ocupam pouco espaço.

ESTADO DA ARTE

EFICIÊNCIA DO TRATAMENTO

Fonte: BERTAZZOLI; PELEGRINI, 2002.

Figura 3. Resultado do tratamento por POAs para um efluente da indústria têxtil

(Reativo Azul QR) (A) e para percolado de aterro sanitário (B).

A B

SOLUÇÃO: uso do percolado na fertirrigação

de culturas não-comestíveis

Nenhuma das 19 espécies, sendo três destas do gênero

Eucalyptus, avaliadas não exibiu retardamento de

crescimento depois de 90 dias quando comparadas com o

tratamento controle com água.

Os aumentos na altura das árvores foram maiores nos

tratamentos com a semeadura irrigada com o percolado.

A maioria das espécies apresentaram também o aumento

no teor de nitrogênio foliar sob irrigação percolado.

(CHENG et al., 2011).

SOLUÇÃO: uso do percolado na

fertirrigação de culturas não-comestíveis

• No Brasil, o uso do percolado de aterro sanitário tratado

na agricultura não é regulamentado e existem poucos

trabalhos que abordam o assunto.

• De acordo com o trabalho de Barbacena e Moraes

(2012), quando foi aplicado chorume tratado sem

diluição houve o melhor crescimento das mudas de

eucalipto e também ocorreu a maior produção de

matéria seca da parte aérea.

OBJETIVOS

OBJETIVO GERAL

O propósito desse trabalho é avaliar a viabilidade ambiental

da fertirrigação do eucalipto com percolado de aterro

sanitário tratado por POAs.

OBJETIVOS

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Avaliar a eficiência do tratamento percolado antes e pós-

tratamento fotoeletrocatalítico;

• Avaliar as possíveis alterações na solução do solo

(semanalmente);

• Avaliar as possíveis alterações no solo, nas profundidades

de 0-20 cm, 20-50 cm, ao final do experimento.

• Avaliar a produtividade do eucalipto e absorção de

nutrientes pela cultura através das análises foliares e pelas

medidas dendrométricas;

• Calcular a taxa de aplicação adequada do percolado bruto

e tratado para a irrigação da cultura de eucalipto, sem

causar efeitos adversos no ambiente.

ROTEIRO DE TRABALHO

1. Construção do reator: tratamento do percolado;

2. Construção das colunas de solo;

3. Monitoramento da solução do solo;

4. Avaliação do crescimento das mudas;

5. Avaliação do solo da coluna;

6. Análise estatística dos resultados;

7. Conclusões.

MATERIAL E MÉTODOS

Construção desempenho do sistema em função da

densidade de corrente, potencial elétrico, área anódica,

intensidade e tipo de radiação UV e da vazão e das

características iniciais da água ou efluente.

Otimização do reator melhoria do tratamento do efluente:

redução de cor, MO, turbidez, N.

CONSTRUÇÃO DO REATOR E OPERAÇÃO

MATERIAL E MÉTODOS

CONSTRUÇÃO DO REATOR E OPERAÇÃO ( Elaborado por Gustavo

C. Tedesco, aluno de mestrado, LADESSAM)

Figura 4: Representação esquemática (vista lateral) do reator proposto

Figura 5. Reator proposto tipo “colméia”.

MATERIAL E MÉTODOS

MATERIAL E MÉTODOS

Experimento de percolação com colunas de solo

As amostras de solo serão coletadas no aterro de Limeira – SP

e caracterizadas físico-quimicamente (EMBRAPA, 2006);

As colunas serão constituídas de duas camadas distintas: 0-20

cm e 20-50 cm; de forma a simular o solo em campo.

Adubação e correção do solo:

Calagem em área total, de modo a atingir V%=50% ou 2,5 ton

ha-1 de calcário dolomítico de modo a suprir o Ca e Mg para o

ciclo da cultura do Eucalyptus grandis.

A adubação convencional e a cobertura serão realizadas

conforme os protocolos seguidos do Boletim nº 100 do IAC.

MATERIAL E MÉTODOS

Figura 6. Esquema das colunas de solo do experimento.

Figura 7. Etapas da montagem do sistema de filtragem na base da coluna de solo: (A)

instalação do adaptador de mangueira ½’’ com a cola adesiva, (B) camada de argila

expandida, (C) corte dos círculos de tela de nylon e pano multiuso, (D) encaixe do arame

galvanizado e das camadas de tela de nylon e pano multiuso sobre a argila expandida, e (E)

sistema de filtração pronto com a aplicação de silicone e cola de PVC.

MATERIAL E MÉTODOS

Fonte: GODOY, 2013.

Formas de irrigação : IT 31 (CETESB, 2006)

MATERIAL E MÉTODOS

DELINEAMENTO EXPERIMENTAL

T : Testemunha (aplicação de água destilada);

Bh1: Percolado in natura, 100%, irrigação na necessidade hídrica da cultura;

Bh2: Percolado in natura, 50%, irrigação na necessidade hídrica da cultura;

Bn1: Percolado in natura, 100%, irrigação pelo critério do N;

Bn2: Percolado in natura, 50%, irrigação pelo critério do N;

Th1: Percolado tratado, 100%, irrigação na necessidade hídrica da cultura;

Th2: Percolado tratado, 50%, irrigação na necessidade hídrica da cultura;

Tn1: Percolado tratado, 100%, irrigação pelo critério do N;

Tn2: Percolado tratado, 50%, irrigação pelo critério do N;

R: Reserva (3 colunas).

Todos os tratamentos terão complementação da adubação, de forma convencional, conforme

Boletim 100 ( RAIJ et al., 1996).

• Delineamento inteiramente casualizado;

• Esquema fatorial: 2 doses (50% e 100%) x 2 (formas de irrigação) x 2 tipos de

percolado (bruto e tratado) mais 1 tratamento testemunha (controle), totalizando 9

tratamentos, instalados em 3 repetições.

T Bn1

Bn2

Bh2

Bh2 Bh2

Tn1 Tn2

Bn1

Bn1 T

T R

R

R

Bn2

Bn2

Bh1

Bh1

Bh1

Tn2 Tn2

Tn1

Tn1

Th1

Th1

Th2 Th2

Th1 Th2

CARACTERIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS


Matriz Variáveis para caracterização Ordem

Temporal Valores

Diluições

de

Percolado

Água destilada

pH, CE, DBO e DQO, N-

Kjeldahl, N Total; P; K, Ca, S,

Fe, Al, Mg, Mn, Na; RAS; B,

Cd, Ni, Cu, Zn, Pb,

Cr, Hg e a concentração de

E. coli.

Independente Contínua

Bruto pH, CE, DBO e DQO, N-

Kjeldahl, N-Nitrato, N Total; P;

K, Ca, S, Fe, Al, Mg, Mn, Na;

RAS; B, Cd, Ni, Cu, Zn, Pb,

Cr, Hg e a concentração de

E. coli.

Independente Contínua

Tratado

Dependente Contínua

Eficiência do tratamento

% redução de DBO

% de diluição de pecolado

ideal

Moderadora Categórica

Matriz Variáveis para caracterização Ordem

Temporal Valores

Solo Solo das colunas

pH, CE, CO, N total, P, K, Ca, Mg,

Mn, S, Fe, Al, H+Al, Na, CTC, SB,

V%, Cd, Ni, Cu, Zn, Pb, Cr, Hg (se

presentes no percolado


Planta

Medidas

dendrométricas

Altura da planta no início e DAP

(1,5 m)


Análise Química

Foliar

Teores de macro e micronutrientes,

metais pesados (Al, Fe, Mn, Cd, Zn,

Pb, Cr, Cu, Ni e Hg) e Na

(MALAVOLTA et al., 1997).



ANÁLISE ESTATÍSTICA

Todos os resultados obtidos na avaliação das matrizes

ambientais, além dos dados de avaliação de produtividade

da cultura, serão submetidos às análises de variância, testes

de médias e modelos de regressão simples e correlação com

auxílio dos programas Origin, SAS (2008) e do programa R

versão 3.0.1. (2013).

RESULTADOS ESPERADOS

Através dos resultados obtidos, será possível:

Avaliar se os POAs são eficientes para o tratamento do

percolado;

Verificar a viabilidade de reuso do percolado tratado

na cultura do eucalipto;

E calcular uma taxa de aplicação adequada para a

fertirrigação da cultura do eucalipto em áreas

próximas aos aterros sanitários, de forma a proporcionar

boa produtividade e não causar efeitos adversos no

ambiente.

Através dos resultados obtidos, será possível:

Avaliar se a fertirrigação com o percolado de aterro

sanitário garante a qualidade ambiental e sanitária nos

compartimentos ambientais simulados através das

colunas e qual a dose adequada para o cultivo do

eucalipto.

Obter informações de grande importância para auxiliar,

no futuro, e em outros projetos, como o uso do

percolado tratado pelos produtores de celulose e

papel.

Viabilizar a ciclagem dos nutrientes e de água, que

seriam lançados nos rios e córregos próximos aos aterros

e reduzir a quantidade de fertilizantes minerais

utilizados no Brasil.

RESULTADOS ESPERADOS

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Agradecimentos:

Eng.ª Ms. Fabiane Karen Godoy

Doutoranda em Tecnologia – Área Ambiental

Orientador: Prof. Dr. Peterson Bueno de Moraes

Contato: [email protected]

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