Biossólidos - Biosolids

Mudas de abóbora plantadas em leiras de biossólido compostado

Biossólidos são matéria orgânica sólida recuperada de um processo de tratamento de esgoto e usada como fertilizante. 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 agricultura costumam ser tratados para ajudar a prevenir que patógenos causadores de doenças se espalhem para o público.

Terminologia

Os 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 anaeróbica e compostagem .

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 ter concentrações de patógenos e produtos químicos tóxicos abaixo dos níveis especificados.

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) define os dois termos - lodo de esgoto e biossólidos - no Código de Regulamentos Federais (CFR), Título 40, Parte 503 da seguinte maneira: Lodo de esgoto refere-se aos sólidos separados durante o tratamento de águas residuais municipais (incluindo doméstico material séptico ), enquanto biosolids refere-se a lamas de águas residuais tratadas que satisfaz os poluentes e de agentes patogénicos requisitos da EPA para aplicação ao solo e a eliminação de superfície. Uma definição semelhante foi usada internacionalmente, por exemplo, na Austrália.

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 limo ou resíduo de lama líquida gerado durante o tratamento de esgoto doméstico, incluindo escória e sólidos removidos durante os processos de tratamento primário, secundário ou avançado. Os materiais que não estão em conformidade com a definição regulamentar de "biossólidos" podem receber termos alternativos como "sólidos de águas residuais".

Característica

Quantidades

Teste de patógenos humanos em culturas de cereais após a aplicação de biossólidos.

Aproximadamente 7,1 milhões de toneladas secas de biossólidos foram geradas em 2004 em aproximadamente 16.500 estações de tratamento de águas residuais municipais nos Estados Unidos.

Nos Estados Unidos, a partir de 2013 cerca de 55% dos sólidos do esgoto são transformados em fertilizantes . Os desafios enfrentados ao aumentar o uso de biossólidos incluem o capital necessário para construir digestores anaeróbios e a complexidade de cumprir as regulamentações de saúde. Existem também novas preocupações sobre micropoluições em esgotos (por exemplo , poluentes farmacêuticos persistentes ambientais ) que tornam complexo o processo de produção de biossólidos de alta qualidade. Alguns municípios, estados ou países proibiram o uso de biossólidos em terras agrícolas.

Nutrientes

O incentivo ao uso agrícola de biossólidos visa evitar o preenchimento de aterros com materiais orgânicos ricos em nutrientes provenientes do tratamento de esgoto doméstico que podem ser reciclados e aplicados como fertilizantes para melhorar e manter solos produtivos e estimular o crescimento das plantas. O biossólido pode ser um condicionador agrícola e fertilizante ideal que pode ajudar a promover o crescimento da cultura para alimentar a população em crescimento. O biossólido pode conter macronutrientes nitrogênio , fósforo , potássio e enxofre com micronutrientes cobre , zinco , cálcio , magnésio , ferro , boro , molibdênio e manganês .

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 . A EPA estabeleceu limites numéricos para arsênio , cádmio , cobre, chumbo , mercúrio , molibdênio, níquel , selênio e zinco, mas não regulou os níveis de dioxina.

Contaminantes de produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais e alguns esteróides e hormônios também podem estar presentes no biossólido. Níveis substanciais de éteres difenílicos polibromados persistentes, bioacumuláveis ​​e tóxicos (PBT) foram detectados em biossólidos em 2001.

O Serviço Geológico dos Estados Unidos 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. Essa análise detectou 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.

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.

A aplicação de biossólidos na Carolina do Sul foi interrompida em 2013 depois que uma regulamentação de emergência foi promulgada pelo Departamento de Saúde e Controle Ambiental da Carolina do Sul (SCDHEC) que proibiu a aplicação de biossólidos contaminados com PCB, independentemente de Classe A ou Classe B. Logo depois disso , A SCDHEC expandiu os conselhos sobre consumo de peixe PCB para quase todos os cursos d'água que fazem fronteira com os campos de aplicação de biossólidos.

Patógenos

Nos Estados Unidos, a EPA exige certos processos de tratamento projetados para diminuir significativamente os níveis de certos organismos chamados indicadores , em biossólidos. Estes incluem, "... padrões operacionais para coliformes fecais, bactérias Salmonella sp., Vírus entéricos e óvulos de helmintos viáveis ."

No entanto, a Water Environment Research Foundation, dos Estados Unidos, demonstrou que alguns patógenos sobrevivem ao tratamento de lodo de esgoto .

Os regulamentos da EPA permitem que apenas biossólidos sem patógenos detectáveis ​​sejam amplamente aplicados; aqueles com patógenos restantes têm uso restrito.

Diferentes tipos de biossólidos

  1. Digestão anaeróbia: Os microrganismos decompõem o lodo na ausência de oxigênio a temperaturas mesofílicas (a 35 ° C) ou termofílicas (entre 50 ° e 57 ° C).
  2. 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).
  3. 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.
  4. 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 a uma temperatura de 70 ° C por 30 minutos (para Classe A) .
  5. Secagem por calor: Secadores de convenção ou de condução são usados ​​para secar o biossólido
  6. 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).

Sistemas de classificação

Estados Unidos

No Código de Regulamentos Federais dos Estados Unidos (CFR), 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 eles 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. O Programa Orgânico Nacional proíbe o uso de biossólidos no cultivo de culturas orgânicas certificadas.

União Européia

A União Europeia (UE) foi a primeira a emitir regulamentações para a aplicação de biossólidos em terras; o objetivo era limitar o risco de patógenos e poluição. Esses riscos vêm do fato de que alguns metabólitos permanecem intactos após os processos de tratamento de águas residuais. Os debates sobre o uso de biossólidos variam em gravidade na UE.

Nova Zelândia

Em 2003, o Ministério do Meio Ambiente e a Associação de Água e Resíduos da Nova Zelândia produziram o documento Diretrizes para a aplicação segura de biossólidos em terras na Nova Zelândia. No documento, biossólidos foram definidos como "lodo de esgoto ou lodo de esgoto misturado com outros materiais que foram tratados e / ou estabilizados na medida em que podem ser aplicados de forma segura e benéfica à terra ... [e observou que] têm propriedades significativas de fertilização e condicionamento do solo como resultado dos nutrientes e materiais orgânicos que contêm. "

Um cientista da Nova Zelândia, Jacqui Horswell mais tarde liderou uma pesquisa colaborativa do Instituto de Ciência e Pesquisa Ambiental , Scion , Landcare Research e do Instituto Cawthron na gestão de resíduos, em particular biossólidos, e isso informou o desenvolvimento de estruturas para envolver as comunidades locais no processo. Em 2016, o projeto desenvolveu uma Estrutura de Engajamento Comunitário para Biossólidos para fornecer diretrizes em consulta eficaz com as comunidades sobre a descarga de biossólidos na terra, e em 2017 outro projeto colaborativo de três anos com conselhos visando desenvolver uma estratégia coletiva de biossólidos e usar o programa em a parte inferior da Ilha do Norte . Quando o projeto foi revisado em 2020, a conclusão foi que ele mostrou que o biossólido pode ser reutilizado de forma benéfica.

Um artigo de pesquisa em 2019, relatou as considerações de gestão em torno do uso de biossólidos como fertilizante, especificamente para levar em conta a complexidade dos nutrientes reduzindo a disponibilidade para absorção pela planta, e observou que as partes interessadas precisam "levar em consideração a disponibilidade esperada dos nutrientes pela planta ao avaliar o risco e os benefícios desses materiais biológicos. "

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 Water Environment Federation (WEF) procurou 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. Das trezentas sugestões, o biossólido foi atribuído ao Dr. Bruce Logan, da Universidade do Arizona , e reconhecido pelo WEF em 1991.

Exemplos

Veja também

Referências