PROPOSTAS DE APROVEITAMENTO DE LODOS

23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-019 – PROPOSTAS DE APROVEITAMENTO DE LODOS GERADOS EM
ETAs
Cláudia Regina Megda(1)
Engenheira Civil. Mestre em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos –EESC/USP
Ex-Consultora Técnica do Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) do Município de Barretos.
Doutoranda em Hidráulica e Saneamento na EESC/USP.
Leonardo Vieira Soares
Engenheiro Civil pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Mestre em Hidráulica e Saneamento pela
Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP). Doutorando em Hidráulica e Saneamento na EESC/USP.
Cali Laguna Achon
Engenheira Civil pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Doutoranda do Programa de Pósgraduação em Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP).
Endereço(1): Avenida Trabalhador São Carlense, 400 - Centro – São Carlos - SP - CEP: 13566-590 - Brasil Tel: (16) 3373-9560, FAX: (16) 3373-9550. [email protected]
RESUMO
As estações de tratamento de água produzem lodos residuais, resultado do processo de lavagem dos filtros e
descarga dos decantadores, os quais, na maioria dos casos, são lançados nos corpos d′água sem tratamento.
Não obstante, a crescente preocupação e a regulação sobre a preservação e recuperação da qualidade do meio
ambiente, têm restringido ou mesmo proibido o uso deste método de disposição, impondo a procura por
alternativas que pouco interfiram com o meio ambiente. O aumento de demanda por água potável e,
consequentemente, o aumento dos resíduos produzidos durante a potabilização, têm levado as empresas e
sistemas autônomos de saneamento básico no Brasil a defrontarem-se com dispendiosos encargos técnicos e
financeiros do gerenciamento destes resíduos, os quais são constituídos, principalmente, por sólidos e metais
gerados durante as várias etapas do tratamento, tanto nos decantadores quanto nos filtros. A problemática dos
lodos gerados nas ETAs ainda não pode ser equacionada, mas é necessário encarar a ETA como uma
indústria, onde a matéria-prima é a água bruta, e por meio da adição de produtos químicos e do emprego de
processos e operações realizadas em reatores ou câmaras, produz-se água potável. Sendo assim, é necessário
entrar no processo produtivo desta indústria procurando a minimização ou redução dos impactos ambientais
causado pelo lançamento desses rejeitos, através do aproveitamento dos resíduos de ETAs em outras
atividades. O presente trabalho tem como principal intenção, sensibilizar a sociedade civil e científica, assim
como, incitar os orgãos fiscalizadores a dar à devida importância à problemática a pouco mencionada, para
tanto, serão abordados algumas propostas de aproveitamento de lodos gerados em ETAs, enfocando a
importância da composição e controle de dosagem do lodo aplicado nestas outras atividades, para fabricação
de produtos com qualidade.
PALAVRAS-CHAVE: Lodos de estações de tratamento de água (LETAs), aproveitamento, composição e
controle de dosagem.
INTRODUÇÃO
No Brasil, os resíduos de ETAs ainda são lançados em cursos d água, próximo às estações de tratamento,
podendo provocar alterações significativas no meio ambiente. Estudos realizados por vários pesquisadores
mostrou que esses resíduos são classificados como “resíduos sólidos”, devendo estar alinhados com as
considerações da NBR-10004. Além deste aspecto, pesquisas mostraram que este lançamento pode estar
infringindo a Lei n°6938/81; e os responsáveis podem ser enquadrados como poluidores.
Em países desenvolvidos, como os Estados Unidos, os resíduos gerados pelas ETAs começaram a receber
atenção na década de 30, e os primeiros resultados efetivos apareceram no final da década de 40, enquanto no
Brasil, somente em meados dos anos 70 é que as primeiras preocupações com o tema tiveram início
(CORDEIRO, 1981).
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Segundo CORDEIRO (1993), no início da década de 50, 96% das ETAs nos Estados Unidos lançavam seus
resíduos, direta ou indiretamente, nos cursos d água; 19 dos 50 serviços estaduais não consideravam o
lançamento desses materiais como uma violação às leis de controle de poluição, 10 unidades consideravam
que sim e o restante procurava discutir o mérito do assunto. Já em 1969, a American Water Work Association
(AWWA) realizou nova avaliação da situação nos Estados Unidos, visando conhecer qual era a visão, dos
responsáveis pelos serviços de abastecimento de água, a respeito do tema. Os resultados obtidos mostraram
que 15 anos mais tarde, 60% das maiores ETAs americanas ainda descartavam, diretamente, seus lodos em
cursos d′ água superficiais e que, 11% dispunham seus resíduos em sistemas de coleta de esgoto sanitário.
Porém, em relação aos problemas relativos à possível transgressão das leis, quando os LETAs são lançados,
diretamente, em mananciais superficiais, o panorama mudou drasticamente, das 50 unidades estaduais, 46
consideravam esses despejos como uma transgressão às leis de proteção ambiental e somente 4, não
compartilhavam a mesma opinião; 42 unidades estaduais já possuíam legislação específica sobre o assunto,
das quais, 28 já haviam detectado problemas de poluição com relação a esses resíduos. Pode-se observar, que
até o final dos anos 60, após 24 anos das primeiras preocupações formais acerca do problema, a grande
evolução, fundamentalmente, se deu em função da formação de consciência sobre o assunto.
Levantamento semelhante foi realizado por CORDEIRO (1993), junto às agências de saneamento estaduais e
municipais do Brasil. Os resultados alcançados mostraram que: 79% das agências consultadas julgavam o
descarte de seus resíduos uma violação às leis de controle de poluição, e 21% delas acreditavam que não; 93%
das agências estaduais não possuíam legislação ou regulamentos que exigissem o tratamento dos LETAs,
antes de sua disposição em corpos d água; e 86% das agências não tinham encontrado problemas de poluição
causados por seus resíduos ou não receberam reclamações à respeito. Esses dados asseveram a pouca
experiência, brasileira, acerca dos resíduos gerados em ETAs de ciclo completo (coagulação, floculação,
sedimentação, filtração), e mostram que o impacto provocado pelo descarte desses rejeitos em cursos d′ água é
relativamente desconhecido. De acordo com REALI (1999), estima-se que cerca de 2000 toneladas de sólidos
são lançados, diariamente, em coleções de água brasileiras sem nenhum tratamento.
A problemática dos LETAs está longe de ser resolvido. Isto se deve a enorme carência de pesquisas científicas
e tecnológicas sobre o tema, e ao fato de que, os poucos dados existentes no Brasil encontram-se totalmente
dispersos. Além disso, não há, por parte da grande maioria dos técnicos envolvidos no setor, conscientização
acerca do assunto, porquanto os sistemas autônomos de saneamento básico no Brasil, cada dia mais, cobra por
ações que garantam a preservação de mananciais, não obstante, continua lançando seus resíduos, no corpo d′
água mais próximo, o que perfaz uma extraordinária incoerência.
MATERIAIS E MÉTODOS
Disposição de Lodos de ETAs
A definição de destino final para o lodo de uma estação de tratamento de água é uma das tarefas mais difíceis
para o administrador do serviço de água, envolvendo custos das tarefas de transporte e restrições do meio
ambiente. Há várias opções possíveis de disposição a serem adotadas, dependendo da análise da viabilidade
técnica, econômica e ambiental para cada caso. Diversos estudos vêm sendo conduzidos visando à busca de
novas alternativas de destinação desse tipo de resíduos, mas para isto, o lodo precisa ser tratado. Destas
alternativas são possíveis citar as seguintes: disposição em aterro sanitário (PROSAB,1999); co-disposição
com biossólido (RICHTER,2001); disposição controlada em certos tipos de solos (RICHTER, 2001);
lançamento em rede coletora de esgoto ou diretamente nas estações de tratamento de esgotos; incineração de
resíduos; aplicações industriais diversas (enfoque principal deste trabalho).
Em várias partes do mundo, o tratamento e a disposição de lodos de ETAs vêm sendo tratados como
oportunidade de aumento de receita e, principalmente, redução de custos e de impactos ambientais em
empresas e sistemas autônomos de saneamento básico. Uma das formas de economia neste processo é o
aproveitamento do lodo gerado para utilização em outras atividades, tais como: fabricação de cimento,
fabricação de tijolos, cultivo de grama comercial, compostagem, solo comercial, plantação de cítricos,
melhoria da sedimentabilidade em águas com baixa turbidez, construção civil (estudo com argamassa e
concreto).
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Caracterização quantitativa e qualitativa do lodo de ETAs de ciclo completo
Para que o lodo de ETAs de ciclo completo possam ser utilizados em outras atividades (a tecnologia de
tratamento também influi na quantidade de lodo gerado, entretanto neste trabalho está sendo estudada apenas a
tecnologia de tratamento de ciclo completa conhecida como tratamento convencional, por ser a mais
empregada em todo país) devemos fazer um levantamento sobre a quantidade e qualidade do lodo produzido
pela ETA. A geração de resíduos sólidos em ETAs de ciclo completo depende primordialmente de três
fatores: característica da água bruta, quantidade e qualidade dos produtos químicos e operação da estação.
Segundo Barroso (2002) a produção de lodo nas ETAs que utilizam sulfato de alumínio como coagulante é
cerca de 22 g de sólidos/m3 água tratada.
Portanto, serão apresentados algumas considerações sobre parâmetros de controle na aplicação do lodo de
ETAs e o que pode provocar na qualidade do produto a ser fabricado, senão tiver estudos específicos da
composição e controle de dosagem do lodo aplicado nestas outras atividades. Vale ressaltar que o
aproveitamento de resíduos gerados em ETAs descritos neste trabalho, vem sendo aplicados em alguns países
do mundo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
FABRICAÇÃO DE CIMENTO
A utilização de lodos de ETAs na fabricação de cimento Portland é realizada com sucesso por empresas de
saneamento nos EUA. Os materiais comumente utilizados na fabricação do cimento Portland são calcário,
xisto e argila. O calcário corresponde a cerca de 70 a 80% do material bruto utilizado, porém com baixas
concentrações de sílica, ferro e alumínio. Para solucionar esta deficiência, são adicionados argila, xisto,
minério de ferro e bauxita.
Aspectos positivos e negativos
Os lodos de ETAs que utilizam coagulantes durante o processo de tratamento, normalmente contêm todos
esses elementos citados acima que são adicionados durante o processo de fabricação do cimento, e por isso, o
lodo é introduzido no processo de fabricação do cimento na fase de pré homogeneização das matérias primas.
O teor de sólidos necessário para esta aplicação é de no mínimo 50%, valores menores comprometem a
qualidade do cimento.
A presença de óxidos de potássio e de sódio no lodo, diminui significativamente concentrações de álcali no
cimento produzido. Altas concentrações de álcali no cimento, causam expansão e fissuras em estruturas de
concreto, sendo necessário o controle de dosagem.
As principais características de lodos de ETAs, que comprometem a qualidade do produto,ou até mesmo
inviabilizam a sua utilização na fabricação de cimento são: presença de altas concentrações de matéria
orgânica, antracito ou carvão ativado, sulfato, permanganato de potássio e metais pesados.
FABRICAÇÃO DE TIJOLOS
As características físicas e químicas de lodos de ETAs são, muitas vezes, similares às características dos
materiais utilizados na fabricação de tijolos, pois apresentam propriedades físicas e químicas similares à argila
natural e xisto utilizados na produção destes materiais. As grandes quantidades de lodos gerados em ETAs
podem diminuir significativamente a quantidade de argila e xisto utilizados na fabricação de tijolos,
aumentando a vida útil das jazidas naturais.
Aspectos positivos e negativos
Os lodos mais indicados para a fabricação de tijolos, são compostos de argila, silte, areia, coagulantes e
matéria orgânica removidos durante o tratamento de água. A presença de cal no lodo, por outro lado,
compromete a qualidade do tijolo produzido, inviabilizando a sua aplicação.
Lodos contendo hidróxidos de ferro ou bário, atribuem ao tijolo uma coloração avermelhada, desejada pelos
fabricantes.
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A aplicação deste tipo de lodo pode ser realizada durante o processo de fabricação do tijolo ou diretamente na
própria jazida onde a argila é retirada. Normalmente, para aplicação nas jazidas, o lodo desidratado é
transportado e aplicado na proporção de 10% de lodo e a mistura com a argila é realizada em loco. Na maioria
dos casos, a aplicação direta em jazidas não requer a utilização de equipamentos ou maquinários além dos
comumente utilizados na extração de argila.
A aplicação durante o processo de fabricação exige maior cuidado na fase de introdução do lodo no processo,
exigindo adaptações e aquisição de unidades de estocagem, dosadores, além do sistema de introdução do lodo
propriamente dito. O teor de umidade do lodo é parâmetro importante para determinar o manuseio do lodo.
Quando o lodo com alta umidade é aplicado durante o processo, pode prejudicar o caminhamento dos
componentes de fabricação, obstruindo passagens ou aderindo-se às partes do sistema. Para aplicação direta,
umidade maior que 20% é desejável. Para aplicação durante o processo muitos fabricantes exigem um teor de
umidade maior ou igual a 50%.
Retração é um parâmetro de decréscimo de tamanho resultante da secagem ao ar ou ao forno. As argilas
naturais tem normalmente retração ao ar de 2 a 8% e retração ao forno de 2,5 a 10%. Em algumas localidades,
a retração do lodo pode chegar a 20%, limitando assim a proporção em que o lodo é aplicado. Quanto mais a
granulometria do lodo for similar à da argila, melhor sua aplicabilidade. Por outro lado, quanto maior o teor de
areia, maior será seu impacto negativo na qualidade final do tijolo.
A presença de carvão ativado no lodo, inviabiliza sua aplicação, uma vez que causa
conseqüentemente, rachaduras no tijolo.
expansão e,
CULTIVO DE GRAMA COMERCIAL
O cultivo de grama comercial inclui grama para jardinagem, campos para atividades esportivas, parques,
cemitérios e jardinagens de rodovias, e, normalmente, é realizada em 5 etapas: preparação do solo, semeadura,
crescimento da grama, colheita e transporte.
Aspectos positivos e negativos
Lodos de ETAs podem ser aplicados na fase líquida ou após a desidratação. O lodo líquido pode ser aplicado
tanto na fase de preparação do solo como na fase de crescimento da grama. A torta pode ser aplicada na fase
de preparação do solo.
Estudos pilotos de demonstração, devem ser conduzidos, para a determinação da dosagem de aplicação mais
adequada, levando em conta o acúmulo de metais no solo, a absorção de nutrientes, bem como o teor de
sólidos para aplicação líquida do lodo, para que na fase de preparação do solo, a umidade não exceda a
umidade adequada e, para que na fase de crescimento, os sólidos não cubram as folhas prejudicando a
fotossíntese.
A aplicação de lodos de ETA no cultivo de gramas, aumenta a aeração e a capacidade de retenção de líquido
no solo, fornecendo também nutrientes adicionais às plantas.
COMPOSTAGEM
Aspectos positivos e negativos
Atualmente, as pesquisas estão sendo direcionadas para o uso de lodos de ETAs em compostagem,
utilizando-se o sistema em leiras, juntamente com restos vegetais, resíduos sólidos domésticos e biossólidos.
A adição de lodos de ETAs na compostagem tem mostrado alguns benefícios como ajuste da umidade,
fornecimento de traços de minerais, ajuste de pH e servindo, por outra parte, como material para o aumento do
volume de composto.
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SOLO COMERCIAL
Uma grande variedade de matérias primas é necessária para produção de solos comerciais. Normalmente,
esses componentes incluem perlita (para aeração), calcário (para ajuste de pH), areia (peso), argila bentonítica
(agente tampão), turfa, lascas de madeira e fertilizantes (N e P).
Aspectos positivos e negativos
O lodo de ETAs pode ser utilizado para substituir alguns componentes tipicamente aplicados na produção de
solos comerciais, tais como a perlita, o calcário, a areia e a argila bentonítica. Além dessas vantagens, o lodo
de ETA ajuda na melhoria estrutural do solo, ajuste de pH, adição de traços minerais, aumento da capacidade
de retenção de água e melhoria das condições de aeração do solo. Normalmente, este uso requer lodo com
concentração de sólidos de 40% a 60%, caso contrário torna-se inviável sua aplicação.
Os lodos de ETAs também pode ser utilizados na fabricação de adubos orgânicos para aumento de peso. Uma
outra aplicação que merece destaque é a utilização como solo suporte para germinação de sementes.
PLANTAÇÃO DE CÍTRICOS
Nos EUA, os solos onde são cultivadas as plantas cítricas, como laranja e limão, normalmente têm deficiência
de ferro. Este elemento é fundamental para o crescimento de culturas de cítricos e pode ser suprido através da
aplicação de lodos de ETAs. Entretanto é necessário que a estação de tratamento utilize o sulfato férrico
como coagulante. A aplicação de lodo de ETA tem mostrado eficiência quanto outros produtos comerciais,
normalmente utilizados para provisão de ferro ao solo.
Aspectos positivos e negativos
A aplicação do lodo desidratado em culturas agrícolas, normalmente é semelhante à aplicação de outros
produtos comerciais. A determinação da dosagem de aplicação, deve ser feita através de projeto piloto para
evitar a contaminação do solo por metais pesados.
MELHORIA DA SEDIMENTABILIDADE EM ÁGUAS COM BAIXA TURBIDEZ
Uma alternativa de baixo custo nos processos de tratamento de água, é o aproveitamento dos lodos gerados
nos decantadores da ETAs como auxiliares nos processos de cogulação e floculação.
Aspectos positivos e negativos
Experiências empreendidas por Cordeiro e Hespanhol (1981) concluíram que esta aplicação melhora a
sedimentabilidade dos flocos, diminuindo também a quantidade de produtos químicos utilizados, obtendo-se
por consequência a redução nos custos de tratamento de água. Mas para obter uma boa sedimentabilidade dos
flocos, precisa saber a quantidade de lodo certo a ser aplicado, caso contrário a sedimentabilidade dos flocos
pode piorar, aumentando o custo do tratamento da água.
CONSTRUÇÃO CIVIL
A possibilidade de reunir os rejeitos advindos do lodo de ETAs em conjunto com os resíduos da construção
civil, no intuito de estudar formas de utilização dos mesmos, poderá ser uma interessante estratégia no sentido
de minimizar os impactos ambientais gerados por estes dois setores, destacando-se as seguintes aplicações:
concreto para contrapiso, argamassa de assentamento não-estrutural e blocos de concreto não-estrutural.
Para reunir esses dois rejeitos há necessidade de preparo tanto do lodo quanto do entulho da construção civil.
Pirmeiramente os sólidos resultantes do processo de secagem do lodo foram destorroados e peneirados até
atingirem granulometria adequada. O entulho coletado na construção civil é separado em resíduos de material
cerâmico (proveniente de restos de telhas, blocos e lajotas cerâmicas) e de material proveniente de argamassas
e concretos endurecidos. Depois o entulho é moído até atingir granulometria condizente com aplicações
propostas.
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Em seguida esses materiais são misturados com adição de cimento Portland, em dosagens estudadas no
sentido de verificar a viabilidade técnica-econômica da utilização desses resíduos como agregados na
confecção de argamassa e concreto não-estruturais.
Estudos com argamassas e concretos
O estudo relativo à imobilização do lodo em matrizes de argamassa e concreto iniciou-se pelo estudo de
argamassas com adições de lodos nas frações de 5% e 50% em relação à massa do agregado miúdo. Na
produção das argamassas com resíduos manteve-se a mesma consistência no traço de referência, seguindo-se
o mesmo procedimento para os traços de concreto. Foram utilizados traços usuais relacionados às aplicações
não-estruturais de argamassa e concretos, sendo 1:3 e 1:2:3 em massa para argamassa e concreto,
respectivamente.
Aspectos positivos e negativos
Os resultados preliminares permitiram aferir que as adições de lodo com melhor desempenho localizava-se
na faixa de adição entre 1% e 5% de lodo seco em relação ao agregado miúdo.
Com resultados preliminares, o uso de entulho de material cerâmico em conjunto com o lodo seco revelou
aspectos negativos para a resistência de argamassas e concretos. Isto pode estar relacionado à presença de
materiais cerâmicos polidos, que induziram à ocorrência de superfícies de ruptura em suas fases lisas, devido à
aderência insuficiente entre essas fases e a pasta de cimento, enfraquecendo, consequentemente, a zona de
transição.
Em relação aos valores obtidos com o concreto referência, utilizando agregados naturais (areia e brita 1), o
concreto com adição de 3% do lodo (em relação à massa do agregado miúdo) apresentou uma redução
insignificante dos valores aos 7 e 28 dias de cura. Por isso, em termos de resistência mecânica, a adição de 3%
de lodo em relação ao agregado miúdo natural possibilita a obtenção de concretos com características
mecânicas similares às do concreto usual.
CONCLUSÕES
Ao se levar em conta as legislações estaduais brasileiras, a maioria dos serviços de água e esgoto transgridem
os parâmetros de controle do lançamento de resíduos em corpos d’água, o que ressalta a importância de se
avaliar, cada vez mais, os aspectos que envolvem os resíduos de ETAs, face as crescentes restrições impostas
pelas legislações ambientais. A cada dia, o gerenciamento adequado dos sistemas de tratamento de água e
esgoto tornam-se fundamentais para garantir, que os mesmos, não degradem o meio ambiente.
Dessa forma, o conhecimento dos aspectos legais que regem a disposição dos resíduos de ETAs, assim como a
visão integrada do problema, tornam-se fundamentais para a definição de estratégias gerenciais que objetivem
a minimização de resíduos gerados e a escolha da tecnologia mais adequada ao tratamento destes, sem o
detrimento da qualidade de água produzida.
A introdução de certificações, como o ISO 9000 e ISO 14000, tem propiciado discussões, as quais,
apresentam como enfoque a melhoria dos serviços prestados à população. Baseado nisso, faz-se necessária
visão holística dos sistemas de tratamento, por partes de seus gerentes. Portanto, no Brasil, o aproveitamento
do lodo gerados em ETAs em outras atividades, as quais foram mencionadas neste trabalho, poderia ser uma
interessante estratégia no sentido de minimizar os impactos ambientais gerados pelo lançamento in natura
desse resíduo em corpos d’água; além do mais pode propiciar aumento na receita dos serviços de água e
esgoto.
Vale ressaltar que, no intuito de estudar formas de aproveitamento do lodo de ETAs, não se pode esquecer de
realizar estudos específicos para composição e controle de dosagem do lodo para aplicação em outras
atividades; ou seja, não seria correto utilizar lodo de forma aleatória, mas sim com responsabilidade e
profissionalismo, de modo a garantir, tanto a preservação do meio ambiente e a saúde da população, quanto a
fabricação de produtos com qualidade.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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