Biossólidos
Uma descrição do que são biossólidos, o produto final criado por meio de múltiplos processos e tratamento cientificamente avançado de lodo de esgoto, sua terminologia, características, questões relacionadas a nutrientes e contaminantes, tipos, sistema de classificação, histórico do desenvolvimento e exemplos de versões como produtos comerciais.
Tradução parcial e acréscimos de: en.wikipedia.org - Biosolids
Biossólidos são matéria orgânica sólida recuperada de um processo de tratamento de esgoto e usada como fertilizante. [1] Mais detalhadamente, biossólido é um produto do processo de tratamento de águas residuais, pois há efluentes de atividade industrial rico em matéria orgânica que não é esgoto. Durante o tratamento dessas águas residuais, líquidos são separados dos sólidos. Esses sólidos são então tratados física e químicamente para produzir um produto semi-sólido rico em nutrientes conhecido como biossólido. Os termos 'biossólidos' e 'lama de esgoto' são frequentemente usados indistintamente. [EPA] No passado, era comum os agricultores usarem estrume animal para melhorar a fertilidade do solo. Na década de 1920, a comunidade agrícola também começou a usar lodo de esgoto das estações de tratamento de águas residuais locais. Pesquisas científicas ao longo de muitos anos confirmaram que esses biossólidos contêm nutrientes semelhantes aos de estrume animal. Os biossólidos usados como fertilizantes na comunidade agrícola geralmente são tratados para ajudar a prevenir a disseminação de patógenos causadores de doenças para a população. [2] [Selivanovskaya]
Mudas de abóbora plantadas em leiras de biossólido compostado.
Terminologia
Biossólidos podem ser definidos como sólidos de águas residuais orgânicas que podem ser reutilizados após processos adequados de tratamento de lodo de esgoto que levam à estabilização do lodo, como digestão anaeróbia e compostagem. [3]
Alternativamente, a definição de biossólidos pode ser restrita por regulamentos locais a sólidos de águas residuais somente após esses sólidos terem completado uma sequência de tratamento especificada e/ou terem concentrações de patógenos e produtos químicos tóxicos abaixo dos níveis especificados. [4]
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA, United States Environmental Protection Agency) define os dois termos ⎼ lodo de esgoto e biossólidos ⎼ no Código de Regulamentos Federais (CFR, Code of Federal Regulations), Título 40, Parte 503 da seguinte maneira: “Lodo de esgoto refere-se aos sólidos separados durante o tratamento de águas residuais municipais (incluindo esgoto doméstico), enquanto o biossólido se refere ao lodo de esgoto tratado que atende aos requisitos de poluentes e patógenos da EPA para aplicação na terra e disposição superficial.” [4] Uma definição semelhante foi usada internacionalmente, por exemplo, na Austrália. [5]
O uso do termo "biossólidos" pode estar oficialmente sujeito a regulamentações governamentais. No entanto, o uso informal descreve uma ampla gama de produtos orgânicos semi-sólidos produzidos a partir de esgoto ou lodo de esgoto. Isso pode incluir quaisquer sólidos, sólidos de lodo ou resíduo de lama líquida gerados durante o tratamento de esgoto doméstico, incluindo escória e sólidos removidos durante processos de tratamento primário, secundário ou avançado. [6] Os materiais que não estão em conformidade com a definição regulamentar de "biossólidos" podem receber termos alternativos como "sólidos de águas residuais".
Características
Quantidades
Aproximadamente 7,1 milhões de toneladas secas de biossólidos foram gerados em 2004 em aproximadamente 16.500 estações de tratamento de águas residuais municipais nos Estados Unidos. [7]
Nos Estados Unidos, a partir de 2013, cerca de 55% dos sólidos do esgoto são transformados em fertilizantes. [8] Os desafios enfrentados ao aumentar o uso de biossólidos incluem o capital necessário para construir digestores anaeróbicos e a complexidade de cumprir as regulamentações de saúde. Existem também novas preocupações sobre micropoluições em esgotos (por exemplo, poluentes farmacêuticos persistentes no ambiente) que tornam o processo de produção de biossólidos de alta qualidade complexo. [9] Alguns municípios, estados ou países proibiram o uso de biossólidos em terras agrícolas. [9]
Nutrientes
O incentivo ao uso agrícola de biossólidos visa evitar o enchimento de aterros com materiais orgânicos ricos em nutrientes provenientes do tratamento de esgoto doméstico que pode ser reciclado e aplicado como fertilizante para melhorar e manter solos produtivos e estimular o crescimento das plantas. [7] O biossólido pode ser um condicionador agrícola e fertilizante ideal, [10] que pode ajudar a promover o crescimento da cultura para alimentar a população crescente. O biossólido pode conter os macronutrientes nitrogênio, fósforo, potássio e enxofre com os micronutrientes cobre, zinco, cálcio, magnésio, ferro, boro, molibdênio e manganês.[5]
Um ciclo típico de biossólidos. - www.synagro.com
Contaminantes industriais e artificiais
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e outros demonstraram que o biossólido pode conter níveis mensuráveis de compostos orgânicos sintéticos, radionuclídeos e metais pesados. [5] [11] [12] A EPA estabeleceu limites numéricos para arsênico, cádmio, cobre, chumbo, mercúrio, molibdênio, níquel, selênio e zinco, mas não regulou os níveis de dioxina. [7] [13]
Contaminantes de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais e alguns esteróides e hormônios também podem estar presentes no biossólido. [14] Níveis substanciais de éteres difenílicos polibromados, substâncias persistentes, bioacumulativas e tóxicas (PBTs) foram detectados em biossólidos em 2001. [15]
O Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS, United States Geological Survey) analisou em 2014 nove produtos de consumo diferentes contendo biossólidos como ingrediente principal para 87 produtos químicos orgânicos encontrados em produtos de limpeza, produtos de higiene pessoal, produtos farmacêuticos e outros produtos. Essas análises detectaram 55 dos 87 produtos químicos orgânicos medidos em pelo menos uma das nove amostras de biossólido, com até 45 produtos químicos encontrados em uma única amostra. [16]
Em 2014, a cidade de Charlotte, Carolina do Norte, descobriu níveis extremos de bifenilos policlorados (PCBs) em seus biossólidos após ser alertada por que o despejo ilegal de PCBs estava ocorrendo em estações de tratamento de águas residuais regionais em todo o estado. [17]
A aplicação de biossólidos na Carolina do Sul foi interrompida em 2013 depois que um regulamento de emergência foi promulgado pelo Departamento de Saúde e Controle Ambiental da Carolina do Sul (SCDHEC, South Carolina Department of Health and Environmental Control) que proibiu qualquer biossólido contaminado por PCB de ser aplicado em terra, independentemente de ser Classe A ou Classe B. [18] Logo depois disso, a SCDHEC expandiu os avisos de consumo de peixes contaminados com PCB para quase todos os cursos d'água que fazem fronteira com os campos de aplicação de biossólidos. [19]
Patógenos
Nos Estados Unidos, a EPA exige certos processos de tratamento projetados para diminuir significativamente os níveis de certos organismos chamados indicadores, em biossólidos. [7] Estes incluem, "... padrões operacionais para coliformes fecais, bactérias Salmonella sp., vírus entéricos e óvulos de helmintos viáveis." [20]
No entanto, a Water Environment Research Foundation (Fundação de Pesquisa do Meio Ambiente Aquático), com sede nos Estados Unidos, mostrou que alguns patógenos sobrevivem ao tratamento de lodo de esgoto. [21]
Os regulamentos da EPA permitem que apenas biossólidos sem patógenos detectáveis sejam amplamente aplicados; aqueles com patógenos remanescentes têm uso restrito. [22]
Teste de patógenos humanos em culturas de cereais após a aplicação de biossólidos.
Odores
O biossólido pode emitir um odor característico, dependendo do processo de tratamento e dos métodos usados. Os compostos odoríferos gerados e detectados com mais frequência são amônia, aminas e compostos contendo enxofre reduzido. Condições meteorológicas como velocidade e direção do vento, umidade relativa e temperatura podem afetar os odores incômodos. A presença de odores de biossólidos não significa que eles causem danos à saúde humana e ao meio ambiente. [EPA]
Diferentes tipos de biossólidos
Digestão anaeróbia: Os microrganismos decompõem o lodo na ausência de oxigênio a temperaturas mesofílicas (a 35°C) ou termofílicas (entre 50° e 57°C).
Digestão aeróbia: Os microrganismos decompõem o lodo na presença de oxigênio em temperaturas ambiente e mesofílicas (10°C a 40°C) ou autotérmicas (40°C a 80°C).
Compostagem: Um processo biológico em que a matéria orgânica se decompõe para produzir húmus após a adição de algum material de volume seco, como serragem, aparas de madeira ou resíduos triturados de quintal sob condições aeróbicas controladas.
Tratamento alcalino: O lodo é misturado com materiais alcalinos, como cal ou pó de forno de cimento, ou cinzas volantes de incinerador e mantido em pH acima de 12 por 24 horas (para Classe B) ou em temperatura de 70°C por 30 minutos (para Classe A).
Secagem por calor: Secadores de convecção ou de condução são usados para secar o biossólido.
Desidratação: A separação da água do biossólido é feita para a obtenção de um produto semissólido ou sólido por meio de tecnologias de desidratação (centrífugas, filtros-prensa de correia, filtros-prensa de placa e estrutura e leitos de secagem e lagoas). [23]
Sistemas de classificação
Estados Unidos
No Código de Regulamentações Federais dos Estados Unidos (CFR, Code of Federal Regulations), Título 40, Parte 503 rege o gerenciamento de biossólidos. Dentro dessa regulamentação federal, os biossólidos são geralmente classificados de forma diferente, dependendo da quantidade de poluentes que contêm e do nível de tratamento a que foram submetidos (o último dos quais determina o nível de redução da atração vetorial e o nível de redução do patógeno). Esses fatores também afetam como podem ser disseminados (a granel ou ensacados) e o nível de supervisão do monitoramento que, por sua vez, determina onde e em que quantidade eles podem ser aplicados. [24]
União Européia
A União Europeia (UE) foi a primeira a emitir regulamentações para a aplicação de biossólidos em terras; com o objetivo de limitar o risco de patógenos e poluição. [25] Esses riscos vêm do fato de que alguns metabólitos permanecem intactos após os processos de tratamento de águas residuais. [26] Os debates sobre o uso de biossólidos variam em gravidade na UE. [27]
História
Conforme surgiu a preocupação pública sobre o descarte de volumes crescentes de sólidos nos Estados Unidos, removidos do esgoto durante o tratamento de esgoto determinado pela Lei da Água Limpa. A Federação do Meio Ambiente Aquático (WEF, Water Environment Federation) buscou um novo nome para distinguir o produto limpo e viável para a agricultura gerado pelo tratamento moderno de águas residuais das formas anteriores de lodo de esgoto amplamente lembrado por causar condições ofensivas ou perigosas. De trezentas sugestões, o biossólido foi atribuído ao Dr. Bruce Logan, da Universidade do Arizona, e reconhecido pela WEF em 1991. [28]
Exemplos
Milorganite é a marca registrada de um fertilizante biossólido produzido pelo Milwaukee Metropolitan Sewerage District (Distrito Metropolitano de Esgotos de Milwaukee). [29] O fertilizante de nitrogênio orgânico reciclado do Jones Island Water Reclamation Facility (Instalação de Recuperação de Água da Ilha Jones) em Milwaukee, Wisconsin, é vendido em toda a América do Norte, reduzindo a necessidade de nutrientes manufaturados.
Loop é a marca registrada de um corretivo de solo de biossólido produzido pela King County Wastewater Treatment Division (Divisão de Tratamento de Águas Residuais do Condado de King). [30] Loop foi misturado ao GroCo, um produto composto comercialmente disponível, desde 1976. Várias fazendas e florestas locais também usam Loop diretamente. [31]
TAGRO é a abreviação de "Tacoma Grow" e é produzido pela cidade de Tacoma, Washington, desde 1991. [32] [33]
Dillo Dirt é produzido pela cidade de Austin, Texas, desde 1989.
Os biossólidos são aplicados como fertilizantes no Cinturão Central do Trigo (Central Wheatbelt) da Austrália como um programa de reciclagem da Water Corporation.
Desenvolvimento de subprodutos
Tijolos ecológicos tem sido desenvolvidos a partir da incorporação de 10 a 25 por cento de biossólidos fruto de tratamento de esgoto. Devido ao fato de serem mais porosos do que seus equivalentes convencionais, os tijolos de biossólido apresentaram menor condutividade térmica. Isso significa que, se usados na construção de edifícios, retiraram menos calor do interior. Além disso, graças ao seu conteúdo orgânico, os tijolos feitos de 25% de biossólidos exigiam 48,6% menos energia de queima para serem fabricados. Como resultado, as fábricas que os produzem teriam uma pegada de carbono significativamente reduzida, além de terem custos de energia mais baixos. [34]
Referências
EPA - Basic Information about Biosolids - www.epa.gov
Selivanovskaya S.Y., Zaripova S.K., Latypova V.Z., Hung YT. (2010) Treatment and Disposal of Biosolids. In: Wang L., Tay JH., Tay S., Hung YT. (eds) Environmental Bioengineering. Handbook of Environmental Engineering, vol 11. Humana Press, Totowa, NJ. doi: 10.1007/978-1-60327-031-1_1
1."Definition of BIOSOLID". www.merriam-webster.com. Retrieved 2020-05-01.
2."Beneficial Reuse of Municipal Biosolids in Agriculture | UGA Cooperative Extension". extension.uga.edu. Retrieved 2020-05-01.
3.Wastewater engineering : treatment and reuse (4th ed.). Metcalf & Eddy, Inc., McGraw Hill, USA. 2003. p. 1449. ISBN 0-07-112250-8.
4."Sewage Sludge/Biosolids Program". United States Environmental Protection Agency. Retrieved 24 April 2015.
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6.Turovskiy, Izrail S. "Biosolids or Sludge? The Semantics of Terminology". Water and Wastes Digest. Retrieved 24 April 2015.
7."Questions and Answers on Land Application of Biosolids" (PDF). Water Environment Federation. Archived from the original (PDF) on 4 April 2015. Retrieved 24 April 2015.
8.Cities Turn Sewage Into 'Black Gold' For Local Farms (2013)
9.Smith, S. R. (2009). Organic contaminants in sewage sludge (biosolids) and their significance for agricultural recycling. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 367(1904), 4005-4041
10.Frank, R. (1998). The use of biosolids from wastewater treatment plants in agriculture. Environmental Management and Health, 9(4), 165-169.
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20.Biosolids Applied to Land: Advancing Standards and Practices. National Academy of Sciences. 2002. p. 22. ISBN 0-309-08486-5.
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27.Maria Cristina Collivignarelli, Alessandro Abbà, Andrea Frattarola, Marco Carnevale Miino, Sergio Padovani, Ioannis Katsoyiannis and Vincenzo Torretta. Legislation for the Reuse of Biosolids on Agricultural Land in Europe: Overview. Sustainability 2019, 11(21), 6015. DOI 10.3390/su11216015 - www.mdpi.com
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34.Ben Coxworth. Environmentally-friendly bricks made from sewage-treatment byproduct. January 22, 2019 - newatlas.com