VIABILIDADE AMBIENTAL DA FERTIRRIGAÇÃO DE...
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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.
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.
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
Dependente Contínua
Planta
Medidas
dendrométricas
Altura da planta no início e DAP
(1,5 m)
Dependente Contínua
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).
Dependente Contínua
CARACTERIZAÇÃO DAS VARIÁVEIS
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]